检测地震勘探微弱同相轴的混沌振子算法

针对地震勘探资料湮没在随机噪声中的微弱同相轴问题提出基于混沌理论的混沌振子检测算法. 利用修正的Duffing_Holmes方程建立检测微弱同相轴的混沌振子系统,之后经过对同相轴的扫描处理,构成新子波等时间间隔序列W(t),与此同时对随机噪声也进行相同的截断. 截断的随机噪声在混沌振子系统中可以具有与周期信号相同的表现;经过大量仿真实验确定出满足通常地震勘探子波延续时间的使混沌振子检测子波不呈现周期相态的随机噪声截断时间范围. 选用与松辽盆地T1、T2反射层类似的子波函数并构成待检微弱周期信号,经过MATLAB仿真试验成功地检测出该弱信号,信噪比达到约-103dB.     

基于可靠地估计反射方位和边界的构造约束保边滤波(英文)

本文给出一种既能有效衰减地震噪音又可保护地层及构造的不连续性的新方法。构造约束保边平滑技术需要已知反射局部方位和边界信息,通常这些信息由全频率地震资料估算获得,但在资料信噪比很低的情况下,噪音往往会降低估算的可靠度。对于信噪比极低的地震资料,其主频成分相对非主频成分信噪比高,所以由主频资料获取的方位和边界信息比由其它频率成分获取的更可靠。方位和边界信息通常用倾角和相干值差异来描述。由于不同频率所引起的倾角和相干值差异的变化均比地震记录的变化缓慢,所以由主频资料获取的倾角及边界信息能够近似代表所有频率成分的倾角及边界信息。Ricker子波广泛用于地震勘探,Marr小波与Ricker子波在时间和频率域均具有相同的形态,所以选用Marrl小波变换将地震数据按照倍频程分为几个分频体。扫描主频分频体,用不等权二次曲面拟合并求解极大值来获取视倾角,通过比较9个滑动窗口的相干值来确定反射边界。将这些信息用构造约束保边平滑技术可选择性地（selectively）对主频、低频、高频分频体做平滑处理,最后将平滑后的各频段地震记录合成为滤波去噪后的地震记录。理论模型和实际资料处理效果表明该方法能有效压制噪音,保护边界,保护同相轴的连续性,且灵活地保留地震记录中的有用信息。     

Ricker子波核最小二乘支持向量回归滤波方法的稳健性研究

除了信噪比、有效子波畸变等,稳健性(Robustness)也是度量滤波方法效果的一个重要的物理量,它刻画了滤波系统应对异常点值的能力.一般用影响函数作为评价稳健性的工具.支持向量机方法已较成功地应用于信号与图像的滤波中,尤其Ricker子波核方法更适于地震勘探信号处理.通过考察Ricker子波核最小二乘支持向量回归(L...     

Ricker子波核支持向量回归的Mercer条件拓展问题研究

Ricker子波核支持向量回归方法是消减地震勘探记录强随机噪声的新滤波技术.用判定支持向量允许核函数的Mercer条件探讨Ricker子波核函数的有效性,经过数值计算相应的核矩阵的最小特征值,发现在一个较大范围内存在极小的负值带,数量级为10^-13~10^-16,且在正值带中亦存在10^-13~10^-15数量级的量.考虑到正负极小量值的计算误差机理相近,认为判定核函数有效性的Mercer条件在工程应用时有可能适当放宽,即核矩阵不严格半正定,接近半正定亦可.为了将Ricker子波核支持向量回归滤波方法向实际应用发展,本文对不同的理论模型的Ricker子波核滤波和小波变换滤波、自适应维纳滤波这三种技术的效果进行了比较,包括时域波形、频域振幅谱、滤波前后的信噪比以及均方误差等方面.结果表明,Ricker子波核滤波方法优于另两种方法.为实际应用Ricker子波核滤波方法奠定基础.     

地震勘探时空域双曲滤波因子的特点与提高信噪比的能力

为改善强随机噪声背景中地震勘探资料信噪比（S/N）,提出了混沌振子算法;该算法可实现对未知同相轴的确定. 本文的时空域双曲滤波（hyperbolic time\|distance relation filter,HTDF）是上述算法的后续处理,即处理得到存在的弱同相轴.HTDF的理论基础是最小平方滤波和混沌振子算法. 为说明滤波过程与效果,对于包括一个反射同相轴的地震记录进行了多道滤波因子计算. 结果表明,与一个输出道相应的双曲滤波因子组具有复杂的时频域结构,突出的特点是振幅谱“波动式陷频”表现;弥补或消除这个不足的方法是与输出道相应的多个滤波因子之间存在的振幅谱“互补”性.利用相同随机噪声背景下的共炮点理论记录,经与域双曲速度滤波、褶积滤波处理方法比较,在振幅谱、子波初至、零相位性、S/N改善等方面,HTDF的滤波效果优于另外两种.最后探讨了该滤波技术的机理,包括同相轴内各子波间的相似性,以及对组内因子实施的多次有效相加处理.     

逆时偏移震源子波影响分析

逆时偏移作为一种先进的地震偏移成像方法,其成像结果的好坏取决于很多因素,其中成像奈件是关键的一个因素.成像条件一般采用互相关成像条件,它是将源波场沿时间进行正推,接收波场沿时间进行逆推,然后将源波场和接收波场进行互相关,从而得到偏移成像结果.源波场正推和接收波场逆推都是采用同一个波动方程,这里采用波动方程一阶应力-速度形式,数值计算方法采用交错网格有限差分方法.采用振幅补偿拉普拉斯滤波方法压制逆时偏移成像中的低频噪声.采用三次样条插值方法解决逆时偏移成像中的波形不光滑问题.在接收波场逆推过程中,是将地震记录作为边界条件.而在源波场正推过程中,需要给定震源子波作为初值条件.理论上来讲,震源子波为脉冲时是最佳的,但在实际当中难以实现.在源波场正推时,一般采用子波函数.子波函数形式非常多,最常用的是雷克子波.不同主频震源子波产生的源波场频率也不同,从而导致逆时偏移互相关成像效果也不同.那么震源子波主频对逆时偏移成像影响到底有多大呢?为了简便,本文基于不同主频雷克子波,初步分析了相应的逆时偏移成像效果,同时对速度模型存在不同误差时的情形也进行了试验分析.结果 表明:在不同速度误差情况下,震源子波主频越低,成像同相轴连续性越好,散射点聚焦能量越强;震源子波主频越高,虽然分辨率提高,但成像同相轴连续性变差,散射点聚焦能量变弱,同时背景噪声增强.本文研究结果对逆时偏移成像技术在实践中的应用具有一定的参考价值.     

Ricker子波核最小二乘支持向量机在地震勘探信号去噪应用中的参数设置研究

最小二乘支持向量机（LS-SVM）用于拟合回归处理时的参数设置一直是一个难题,它会受到信号类型和强度、核函数类型、噪声强度、计算精度要求等因素的影响.本文针对Ricker子波核LS-SVM去除地震勘探信号中随机噪声问题,讨论和分析了向量机参数、核参数对去噪性能的影响.实验表明,核参数f可取为地震记录的主频,不能较准确估计时宁大勿小;向量机参数γ只要不取得过小,一般情况下都是能接受的.采用此方法对含不同强度噪声的地震勘探信号进行了去噪处理.     

一种新的基于卡尔曼滤波的地震记录同相轴跟踪方法及性能分析

在地震勘探领域中,卡尔曼滤波常用于地震信号的反褶积以提高地震勘探资料的分辨率和信噪比. 不同于此,本文建立一个新的卡尔曼滤波系统模型并利用卡尔曼滤波跟踪地震记录同相轴. 同相轴信息在对地下介质性质、界面的深度、界面的产状以及油气定性判别等方面具有极其重要的作用. 目前多数拾取地震同相轴的方法与地震波的运动规律结合较少.本文依据地震反射波运动规律构建了用于跟踪地震反射同相轴的卡尔曼滤波系统的状态方程和量测方程,并将炮检距、地震子波到达时和层速度等重要物理量融入所建方程,给出滤波模型和初始化方法,分析不同因素对该系统滤波性能的影响. 仿真实验表明,所提出的跟踪滤波系统能较好地拾取地震反射同相轴信息,为拾取地震同相轴提供了一条新途径.     

一种新的基于卡尔曼滤波的地震记录同相轴跟踪方法及性能分析

在地震勘探领域中,卡尔曼滤波常用于地震信号的反褶积以提高地震勘探资料的分辨率和信噪比.不同于此,本文建立一个新的卡尔曼滤波系统模型并利用卡尔曼滤波跟踪地震记录同相轴.同相轴信息在对地下介质性质、界面的深度、界面的产状以及油气定性判别等方面具有极其重要的作用.目前多数拾取地震同相轴的方法与地震波的运动规律结合较少.本文依据地震反射波运动规律构建了用于跟踪地震反射同相轴的卡尔曼滤波系统的状态方程和量测方程,并将炮检距、地震子波到达时和层速度等重要物理量融入所建方程,给出滤波模型和初始化方法,分析不同因素对该系统滤波性能的影响.仿真实验表明,所提出的跟踪滤波系统能较好地拾取地震反射同相轴信息,为拾取地震同相轴提供了一条新途径.     

基于虚源估计的复杂上覆地层下地震相干成像

在上覆地层比较复杂的情况下,常规地震勘探方法常常难以得到好的成像.本文研究了基于地震相干避开复杂上覆地层对地震波的影响,利用VSP数据估计地震虚源直接对目的地层进行成像的方法.在地震相干成像过程中,震源子波对分辨率有比较大的影响,尤其是存在薄层的条件下,两个非常近的反射同相轴将无法辨认.利用估计出虚源地震子波的性质,对...     

The attenuated Ricker wavelet basis for seismic trace decomposition and attenuation analysis

The widely used wavelets in the context of the matching pursuit are mostly focused on the time–frequency attributes of seismic traces. We propose a new type of wavelet basis based on the classic Ricker wavelet, where the quality factor Q is introduced. We develop a new scheme for seismic trace decomposition by applying the multi-channel orthogonal matching pursuit based on the proposed wavelet basis. Compared with the decomposition by the Ricker wavelets, the proposed method could use fewer wavelets to represent the seismic signal with fewer iterations. Besides, the quality factor of the subsurface media could be extracted from the decomposition results, and the seismic attenuation could be compensated expediently. We test the availability of the proposed methods on both synthetic seismic record and field post-stack data.     

地震复谱分解技术及其在烃类检测中的应用

谱分解技术在地震解释领域已得到广泛应用,但常用的谱分解方法存在两方面的不足.一是时间分辨率低,难以对薄层进行刻画;二是在烃类检测中多解性强,难以区分流体类型.为了改善该问题,本文提出一种基于地震复谱分解技术的烃类检测方法.复谱分解是指用一个包含多个不同频率Ricker子波的复子波库对地震道进行分解,从而得到时变子波频率和相位信息的过程.借助稀疏反演技术复谱分解可以获得高分辨率的时频能量谱和时频相位谱.本文首先通过拟合算例验证了复谱分解方法刻画薄层的能力以及求取子波频率和相位的准确性.然后利用基于Kelvin-Voigt模型的黏弹波动方程数值模拟对衰减引起子波相位改变的原因进行了分析.最后通过实际资料应用展示了本文方法在储层预测中的高时间分辨率优势,验证了利用子波相位信息识别气藏的有效性.     

基于Duffing振子混沌系统的地震速度分析方法

强随机噪声干扰是导致地震勘探资料低信噪比的主要原因,如何在强随机噪声干扰下获取有效的信息是值得关注的问题.Duffing振子混沌系统是一个非线性的动力学系统,其对强随机噪声具有免疫能力,而对特定的周期性信号具有敏感性.本文提出一种基于Duffing振子混沌系统的速度分析方法.对CMP道集按照时距曲线关系进行移动窗口截取,将所截取的信号构建为待测信号加入Duffing振子混沌系统,通过相图网格分割方法(GPM)判断系统状态的改变,从而在强随机噪声背景下获得高分辨率的速度谱.理论模型和实际资料的处理结果表明,与传统的水平叠加速度分析方法相比,本方法能够在强随机噪声背景下获得更准确的速度分析结果.     

利用零偏移VSP资料估计介质品质因子方法研究

利用峰值频率移动法估算零偏VSP资料的品质因子Q．该方法用Ricker子波和匹配地震子波分别逼近零相位和混合相位的震源子波,得到了峰值频率移动法估计Q值的公式．进而针对常规方法估计的地震子波峰值频率精度不高的问题,提出了估计地震子波峰值频率的特征结构法．通过合成零偏VSP资料的仿真试验,验证了峰值频率移动法估计Q值的正确性．仿真结果表明,与快速Fourier变换和Burg最大熵方法相比较,特征结构法得到的峰值频率和Q值精度高一些．仿真结果也表明,用峰值频率移动法估计Q值时需要选取恰当的子波参数,否则影响Q值估计的精度．     

DETECTION AND RESOLUTION OF THIN LAYERS: A MODEL SEISMIC STUDY1

The detection and resolution of a thin layer closely situated above a high-impedance basement are predominantly determined by both the frequency content of the incident seismic wavelet and the existence of the nearby high-impedance bedrock. The separation of the thin layer and the basement arrivals is investigated depending on the low-frequency content of the wavelet. The high-frequency content of the wavelet is kept constant. The initial wavelet spectrum with low frequencies has a rectangular shape. All wavelets used have zero-phase characteristics. Numerical and analogue seismic modelling techniques are used. The study is based on the geology of the Pachangchi Sandstone in West Taiwan. Firstly the resolution of a thin layer between two half-spaces is examined by applying the Ricker and De Voogd-Den Rooijen criteria. The lack of low-frequency components of the incident seismic wavelet reduces the shortest true two-way traveltime by about 20%. In addition, low-frequency components of the wavelet diminish the deviation between true and apparent two-way traveltime by about 65% for layer thicknesses in the transition from a thick to a thin layer. The second step deals with the influence of a high-impedance basement just below a thin layer on the detection and resolution of that thin layer. Reflected signal energies and apparent two-way traveltimes are considered. The reflected signal energy depends on the low-frequency content of the incident wavelet, the layer's thickness and the distance between the basement and the layer. This applies only to layers with thicknesses less than or equal to one-third of the mean wavelength in the layer, and a distance to basement in the range of one to one-half of the mean wavelength in the rock material between layer and basement. The minimum thin-layer thickness resolvable decreases with increasing distance to the basement; i.e. for a layer thickness of one-third of the mean wavelength in the layer the relative error of the two-way traveltime increases from 5% to 30%, if the distance is reduced from one to one-half of the mean wavelength in the material between the basement and the thin layer. Finally, a combination of vertical seismic profiling and downward-continuation techniques is presented as a preprocessing procedure to prepare realistic data for the detection and resolution investigation.     

基于归一化能量谱目标函数的全波形反演方法

基于L2范数的常规全波形反演目标函数是一个强非线性泛函,在反演过程中容易陷入局部极小值.本文提出归一化能量谱目标函数来缓解全波形反演过程中的强非线性问题,同时能够有效地缓解噪声和震源子波不准等因素的影响.能量谱目标函数是通过匹配观测数据与模拟数据随频率分布的能量信息来实现最小二乘反演的,其忽略了地震数据波形与相位变化的细节特征,这在反演的过程中能够有效缓解波形匹配错位等问题.数值测试结果表明,基于归一化能量谱目标函数在构建初始速度模型、抗噪性和缓解震源子波依赖等方面都优于归一化全波形反演目标函数.金属矿模型测试结果表明,即使地震数据缺失低频分量,基于归一化能量谱目标函数的全波形反演方法在像金属矿这样的强散射介质反演问题上同样具有一定的优势.     

最小二乘支持向量回归滤波系统性能分析

支持向量机(Support Vector Machine: SVM)一直作为机器学习方法在统计学习理论基础上被研究和发展,本文从信号与系统的角度出发,证明了平移不变核最小二乘支持向量机(Least Squares SVM: LS-SVM)是一个线性时不变系统.以Ricker子波核为例,探讨了不同参数对最小二乘支持向量回归(Least Squares Support Vector Regression: LS-SVR)滤波器频率响应特性的影响,这些参数的不同选择相应地控制着滤波器通带上升沿的陡峭性、通带的中心频率、通带带宽以及信号能量的衰减,即滤波器长度越长通带的上升沿越陡,核参数值越大通带的中心频率越高,且通带带宽越宽,正则化参数值越小,通带带宽越窄(但通带中心频率基本保持恒定),有效信号幅度衰减越严重.合成地震记录的仿真实验结果表明,Ricker子波核LS-SVR滤波器在处理地震勘探信号的应用中,滤波性能优于径向基函数(Radial Basic Function: RBF)核LS-SVR滤波器以及小波变换滤波和Wiener滤波方法.     

固体介质中孤立波的传播及演化特征

由于地球介质中广泛存在断裂、微裂缝等地质现象,实际地震资料中会出现形似孤立波的非线性地震现象。因此,对固体介质中孤立波的研究有利于解释这些非线性地震现象的形成机制。本文基于KdV方程,以雷克子波作为初始条件,采用伸缩子机理构建体力模型,利用有限差分的方法模拟了孤立波的演化过程。理论结果表明,非线性地震纵波可以从雷克子波逐渐演化成孤立波,而且地震波的初始振幅和频散系数对模拟结果也有重要影响。通过与实际资料的对比也能说明这种演化的可能性。同时根据方程系数矩阵中元素带状分布的特征,采用稀疏矩阵的存取方法,可以减小计算内存,提高计算效率。