海上时移地震中多道匹配的观测系统重复性研究

观测系统的重复性是时移地震的关键问题.而对于全面评价,多道重复性度量又是很有意义的.基于归一化均方根差异计算方法,地震多道数据的重复性一般为单道数据重复性的加权均方根.针对海上拖缆监测数据与基线数据多道匹配不确定的问题,采取了定向最佳匹配原则和失配虚拟技术方法.基于地震数据重复性与观测系统重复性的线性相关模型,研究了时移地震观测系统的多道加权均方根重复性特征.结合实际数据研究表明,基于面元的观测系统最佳定向匹配的多道加权均方根重复性基本反映全部观测系统的重复性和覆盖程度.     

华北地区强震重复性模式的讨论

根据位错量与地震应变能的关系及岩石不均匀脆性材料在受力后小破裂增加的特点，本文对华北这一相对完整块体的强震、强震丛、中强地震的活动参数与发震时间间隔进行了研究，初步建立了一种强震重复性的非线性简化模式，对强震丛之前中强地震的时间分布入物理力学过程有了一个大概的认识。在此基础上，讨论了中长期地震预测中的两个具体问题：①如何估计地震活动高潮时段开始时间；②高潮时段强震规模与结构的估计。     

近海高分辨率多道地震拖缆系统及其在海洋工程中的应用

目前我国近海工程地震勘探主要使用单道地震拖缆接收,地层分辨率较低,无法进行速度分析、覆盖叠加等精细处理.为了解决此问题,本文提出近海高分辨率多道地震拖缆技术,并结合该技术的研究成果,简要介绍了多道地震勘探系统组成和地震拖缆的结构设计,讨论了拖缆水听器的选择,组内距、道间距的确定,并给出了一个工程应用实例.该系统可以满足今后海洋研究和工程勘探的需要,在试验和应用中取得了很好的探测效果,具有很好的应用前景.     

曲波域不规则地震数据提高分辨率技术研究

受野外观测条件的限制,采集的地震数据体通常不规则,并缺失一部分数据道。传统的单道提高分辨率方法无法兼顾横向地震信息,处理结果存在空间一致性问题。为此,本文提出在曲波域内进行不规则地震数据,通过曲波变换实现对地震数据的稀疏表征,将提高分辨率问题转化为曲波域1-范数约束的稀疏促进求解,得到规则化的高分辨率地震数据体。该方法避免传统单道提高分辨率方法存在的局限性,在提高分辨率的同时,能够恢复缺失的地震数据、压制随机噪声,进而提高地震数据的完备性,模型和实际资料试算,验证了该方法的正确性、有效性和适用性。      

数据驱动的块排列正则化多道叠前地震反演

叠前地震反演充分利用地震记录振幅随偏移距变化的信息,在储层预测中发挥着重要作用.由于地震观测数据的带限性和其中所含有的噪声,地震反演是一个典型的不适定问题.目前,提出的各种正则化方法通过对反演参数施加约束,使反演结果具备期望的特征.然而,传统的反演方法忽略了地下构造的空间连续性,当地震数据信噪比较低时,单道反演方法无法得到稳定、准确的反演结果.本文提出了一种基于自适应块排列正则化的多道叠前地震反演方法,利用叠后地震资料高信噪比的特点,提取了一个块排列矩阵来记录地下构造信息.该方法通过将地震剖面分解为地震记录块,利用地震数据的局部相似性来记录相邻采样点的位置.在此基础上,构造了多道块排列正则项,建立了多道叠前地震反演的目标函数.在多道块排列正则项中,可以自适应调整权重系数,在增强空间连续性的同时保护边缘.利用L-BFGS算法可以有效地求解多道叠前反演目标函数.合成数据和实际数据测试均表明,当观测记录信噪比较低时,该方法的反演结果优于传统的基于单道模型约束的反演结果.     

分形插值地震数据重建方法研究

对分形插值方法作了较详细的探讨,给出了分形插值函数的显式表达方式,同时给出了垂直比例因子的局部显式表达式,旨在提高地震道插值重建的精度及突出局部信息,并从单道地震图的角度分析其在地震道插值重建中的应用效果.利用该方法对理论模型和济阳坳陷实际地震台站资料进行了重建处理,结果表明,分形插值重建的地震道是原始地震道的良好近似,缺失道的振幅和相位都得到了很好的恢复.该法克服了随机分形插值方法必须进行多步迭代的弱点,提高了计算效率.通过对单道地震图插值重建结果的分析,说明了本文分形插值方法具有较高的精度和较高的效率,有深入研究的潜力.本文提出的显式分形插值方法既能够突出地震道数据的局部信息,又较好地保持了地震道数据的总体变化趋势.     

最优性价比的观测系统设计方法研究

三维观测系统优化设计是野外地震采集工作的一个重要环节,影响着后期地震资料采集处理解释的各个工作环节.因此,高质量的观测系统设计是地震勘探工作的关键,然而在无限制的追求高信噪比、高分辨率的地震资料,高难度的野外施工的同时,这往往会带来较大的成本投入.鉴于以上存在的问题,文章着重分析质量最优和成本最优的观测系统设计,通过寻找观测系统参数与采集质量和采集成本的关系,结合二者的优点,提出了最优性价比的观测系统优化设计方法,并通过一个实际工区的试验,体现出该方法的应用效果,为高质量的观测系统设计提供新的思路和方法.     

浅水无定位拖缆观测系统定义及多次波压制效果分析

浅水无定位拖缆在近岸海洋工程及浅水多道地震勘探中应用广泛,但受无定位拖缆实际位置获取的限制,野外观测系统准确定义受影响.基于传统直线假设的观测系统定义简单易行,但计算的共反射点面元无法获得实际坐标,位置偏差较大,严重影响后续处理方法的有效应用.基于实际炮点轨迹坐标,本文提出了一种新的无定位拖缆实际坐标计算方法,新方法首先确定接收排列的相对空间位置,采用反距离比线性插值算法准确计算接收道实际坐标值,再根据实际坐标重新定义观测系统,获得了实际跑航弯曲测线观测系统图.文中对传统方法与新方法定义的不同观测系统数据,分别采用SRME(Surface-related Multiple Elimination)方法压制浅水海底鸣震类自由表面相关多次波,结果显示采用新方法定义的观测系统反射数据多次波衰减效果明显,有效反射连续,基底反射成像清晰,说明文中实际坐标计算方法符合海上弯曲测线观测系统的定义,提高了SRME方法压制多次波的效果.     

三马坊水温重复性前兆异常的构造特征

研究发现三马坊水温对应某些构造带上的地震,其前兆异常有相似性和重复性特征.对应北西向张渤构造带上的地震,其前兆异常形态为突降型,对应东西向阴山-燕山构造带上的地震,其前兆异常形态为上升型,表明水温前兆异常的相似性和重复性特征受活动性构造体系所控制.深入研究三马坊水温前兆异常特征与活动构造带间的关系,可能是突破该地区地震短临预报的有效途径.     

基于显式垂直比例因子的显式分形插值地震数据重建

在前人工作的基础上对分形插值方法作了详细的探讨,给出了分形插值函数的显式表达方式.在量纲分析的基础上给出了垂直比例因子的局部显式表达式,旨在提高地震道插值重建的精度及突出局部信息,并从单道地震图的角度分析其在地震道插值重建中的应用效果.研究了垂直比例因子的变化对分形插值精度的影响.数值实验表明,随着垂直比例因子的增大,分形垂直的误差逐渐增大,二者之间呈显出指数增长的趋势.该法克服了随机分形插值方法必须进行多步迭代的弱点,提高了计算效率.通过对理论地震道插值重建的分析,说明了本文分形插值方法的高精度和高效率.本文提出的显式分形插值方法既能够突出地震道数据的局部信息,又较好地保持了地震道数据的总体变化趋势.     

数据类型对三维地面可控源电磁勘探效果的影响

本文基于考虑人工场源辐射的可控源地面电磁勘探三维数值模拟技术,以目前常用的标量可控源音频大地电磁勘探测量方式为依据,讨论地面可控源三维电磁勘探中,为达到最佳的探测效果,如何选择合适的反演数据类型.地面可控源数据的三维反演采用有限内存拟牛顿方法.反演过程中,三维可控源频率域响应数值计算采用交错网格有限差分法,求解基于二次电场的Helmholtz方程.发射装置采用长度为1000m的有限长直导线源,测量频率为10Hz;测点个数200个,分布在10条剖面上.在异常体分布区分别观测(1)电场Ex分量的振幅和相位,(2)Ex振幅,(3)Ex与Ey分量的振幅和相位,(4)Ex与Hy的振幅和相位.反演的数据类型分别为上述4种数据以及导出的阻抗Zxy振幅和相位.反演模型由30×30×20个网格组成,测区内水平方向大小为50m×50m,垂直方向厚度为50m,最后5层厚度倍增.反演都从均匀半空间开始,迭代120次结束.数值模拟结果发现,(1)单个电场分量Ex,其相位信息对异常体信息提取非常重要,若只反演该电场振幅,深部电阻率分辨率低;(2)观测正交电场的效果比单个电场分量效果好,其浅部异常的边缘效应明显减弱,深部异常形态完整;(3)同时观测正交的电场和磁场,反演效果与只观测电场振幅和相位的相当;(4)从阻抗数据反演得到的异常位置和电阻率分布均有较大的改善,反演模型分辨率最好.因此,在理论上,建议在野外数据采集时,最好测量正交电磁场;次之,同时测量正交的电场;最次的,可以只观测电场Ex的振幅和相位,亦可取得较足够的信息.但如果只能获得电场的振幅信息,反演结果的深部将出现较大的不确定性.     

Spatially constrained attenuation compensation in the mixed domain

Seismic attenuation compensation is a spectrum-broadening technique for enhancing the resolution of non-stationary seismic data. The single-trace attenuation compensation algorithms ignore the prior information that the seismic reflection events are generally continuous along seismic traces, thus, the compensated result may have poor spatial continuity and low signal-to-noise ratio. To address this problem, we extend the single-trace approaches to the multi-trace algorithms and furthermore propose a multi-trace attenuation compensation with a spatial constraint. The frequency-space prediction filters are the key to construct this spatial regularization. We test the effectiveness of the proposed spatially constrained attenuation compensation algorithm by applying both synthetic and field data examples. Synthetic data tests indicate that the proposed multi-trace attenuation compensation approach can provide a better compensated result than single-trace attenuation compensation algorithm in terms of suppressing noise amplification and guaranteeing structural continuities. Field data applications further confirm its stability and practicality to improve seismic resolution.     

快速3D抛物Radon变换地震数据保幅重建

为解决3D AVO地震数据快速保幅重建问题,在传统3D抛物Radon变换的基础上提出一种3D快速高阶抛物Radon变换方法.该方法将传统抛物Radon变换与正交多项式相结合,通过正交多项式系数描述地震数据AVO信息,确保重建后的地震数据具有良好保幅效果.同时,该方法引入新变量λ_x=q_xf和λ_y=q_yf,通过对q_xf和q_yf的整体采样,消除了3D高阶抛物Radon变换算子对频率的依赖,使变换算子的求逆过程仅需计算一次,大大节省计算时间.理论模型和实际地震资料的处理结果表明,该方法重建效率高,保幅效果良好.     

电性源地-井瞬变电磁法全分量响应特性与探测能力分析

结合地面电性源瞬变电磁法（TEM）探测深度大和地-井TEM探测精度高的优点,本文提出对电性源地-井TEM进行研究.基于一维正演理论,本文对电性源在地下激发的六个电磁场分量的扩散、分布特性和探测能力进行分析研究.研究结果表明地下瞬变场各分量的分布特征与地面情况类似,但是对地层的探测能力与地面情况存在较大差别.各分量的探测能力与它们的扩散特性有关,其中受积累电荷作用,垂直电场E_z和水平磁场Ḣ_x分量对目标层的反映最为明显,E_x和Ḣ_y分量在地下扩散时受"返回电流"的影响会出现变号现象,使得异常体带来的影响被掩盖,不易被分辨.本文研究结果为发展电性源地-井TEM的施工技术、数据处理与解释,建立了相应的理论基础,获得了对该方法的初步认识.     

陆地可控源电磁法探测效果的频率响应

陆地可控源电磁法的观测资料可依据频段范围近似地划分为近区场、中间区场及远区场,但采用测量相互正交电、磁分量,并计算视电阻率的资料处理方式只适用于远区场数据.为更有效地利用陆地可控源电磁法不同区间场的观测资料,本文结合三维数值模拟技术并采用电场分量直接进行反演的策略,对不同区间电场的响应特征与探测效果进行了分析.数值模拟结果表明:近区电场的异常响应最明显,异常响应不随频率发生显著变化,但纵向分辨能力差;远区电场异常响应随频率发生显著变化,其探测深度取决于频率的高低;中间区场较为复杂,地表电场异常响应的等值线中心并不是位于异常体中心正上方,而是在沿场传播方向上向异常体与围岩的分界面处偏移,并且发现中间区场资料的加入会影响反演结果的准确性.综合合成数据和野外实测资料的反演结果,发现结合近区场和远区场资料而舍弃中间区场资料的反演效果更佳,这为陆地可控源电磁法资料的反演解释提供了一种有效途径.     

基于相关参数的时移地震互均化质量监控方法研究

在时移地震技术的实际应用过程中,限于观测条件及处理流程等因素的影响,不同时期所获得的地震数据的一致性往往是较差的.这些不一致通常表现为地震资料在振幅、时间延迟、频率、相位等方面的差异.为了消除这些差异带来的影响,通常使用的方法就是进行时移地震的互均化处理,本文讨论了一种有效的时移地震互均化质量监控方法,用来评定时移资料的优劣,互均化结果的好坏,能够为时移地震可行性分析及互均化处理流程带来一定的帮助,同时可以起到很好的指导意义.     

行星际磁场对极尖区位形变化的统计研究

利用Cluster卫星数据,选取2001—2010年期间的616个极尖区穿越事件,研究了行星际磁场（IMF）的大小和方向对极尖区位形的影响.结果表明：当B_z为北向时,随着B_x负向的增大,极尖区的磁不变纬度向高纬方向（极区）移动;当B_z为南向时,随着B_x负向增大,极尖区的磁不变纬度略微向低纬度方向（赤道）移动.B_x正向增大时,极尖区并没有明显移动.B_x对极尖区影响在南半球较为显著,在北半球没有明显规律性变化.此外,随着行星际磁场锥角的增大（>90°）,极尖区也随之向高纬移动.当B_z南向时,随着B_y的负向增大,极尖区在北半球向晨侧移动,在南半球向昏侧移动.而当B_z南向增加时,南北半球两个极尖区的磁不变纬度都朝赤道方向移动;但北向B_z时几乎没有移动.     

复杂地区观测系统分析评价的照明度函数设计

在复杂构造地区进行照明度分析,对观测系统的优化设计有着重要意义.人们对如何进行正演照明做了大量的研究工作,但是如何利用照明结果进行观测系统的优化设计并没有一个统一的标准.为了使照明度分析有一定的规范,通过文字和图形定义了炮点入射照明、检波点接收照明、共反射点面元入射照明、共反射点面元成像照明和炮点-共反射点面元-检波点...     

Burying receivers for improved time‐lapse seismic repeatability: CO2CRC Otway field experiment

4D seismic is widely used to remotely monitor fluid movement in subsurface reservoirs. This technique is especially effective offshore where high survey repeatability can be achieved. It comes as no surprise that the first 4D seismic that successfully monitored the CO₂ sequestration process was recorded offshore in the Sleipner field, North Sea. In the case of land projects, poor repeatability of the land seismic data due to low S/N ratio often obscures the time‐lapse seismic signal. Hence for a successful on shore monitoring program improving seismic repeatability is essential. Stage 2 of the CO2CRC Otway project involves an injection of a small amount (around 15,000 tonnes) of CO₂/CH₄ gas mixture into a saline aquifer at a depth of approximately 1.5 km. Previous studies at this site showed that seismic repeatability is relatively low due to variations in weather conditions, near surface geology and farming activities. In order to improve time‐lapse seismic monitoring capabilities, a permanent receiver array can be utilised to improve signal to noise ratio and hence repeatability. A small‐scale trial of such an array was conducted at the Otway site in June 2012. A set of 25 geophones was installed in 3 m deep boreholes in parallel to the same number of surface geophones. In addition, four geophones were placed into boreholes of 1–12 m depth. In order to assess the gain in the signal‐to‐noise ratio and repeatability, both active and passive seismic surveys were carried out. The surveys were conducted in relatively poor weather conditions, with rain, strong wind and thunderstorms. With such an amplified background noise level, we found that the noise level for buried geophones is on average 20 dB lower compared to the surface geophones. The levels of repeatability for borehole geophones estimated around direct wave, reflected wave and ground roll are twice as high as for the surface geophones. Both borehole and surface geophones produce the best repeatability in the 30–90 Hz frequency range. The influence of burying depth on S/N ratio and repeatability shows that significant improvement in repeatability can be reached at a depth of 3 m. The level of repeatability remains relatively constant between 3 and 12 m depths.