局部时频变换域地震波吸收衰减补偿方法

地震信号在地下传播时会受到地层吸收衰减的影响,从而降低了地震资料的分辨率。因此地震波吸收衰减补偿是地震资料处理中的一项重要环节。本文研究的地层吸收衰减补偿方法主要基于局部时频变换(LTFT),该方法能够调节选取谱分解的频率范围和频率采样间隔,解决了短时傅里叶变换固定时窗和小波系数无法提供波形频率的精确估计值问题,适用于非平稳地震信号的时频分析。在求取地层Q值的方法中,频谱比值法具有高效简单的特点,有着广泛的应用范围。本文假设地下介质为层状变Q模型,使用局部时频变换将信号转换为时频域,通过频谱比值法求出各层的Q值,最后根据Kolsky衰减模型来补偿地震信号。理论模型测试和实际资料处理的结果表明,本文提出的方法能够有效恢复衰减信号,提高地震资料的分辨率。     

地震反射数据Q值估计及其在油气勘探中的应用

油气地震勘探中,地震波在实际介质中传播时会产生明显的吸收衰减现象,导致地震信号中的主频向低频移动,频带宽度变窄,相位发生畸变,制约了地震勘探识别薄层的分辨能力。为了获得更高分辨率的地震成像,文章介绍了一种在地震反射数据成像域进行Q值估计建模的方法与流程,并利用估计出的Q值通过偏移成像对数据进行衰减补偿,实现高分辨率成像。该方法在时间域引入等效Q值的概念,首先在初步黏弹性时间偏移成像域的时窗内,通过数据在时窗内的补偿效果来确定时间域的等效Q值参数,接着通过在深度域层速度上计算成像射线获得时深转换关系,进而对转换到时间域层Q值的等效参数进行时深转换,完成最终深度域Q值建模,最后将该关键参数作为黏弹性叠前深度偏移的输入,进行复杂构造的黏弹性补偿成像。同时使用中国东部某实际地震数据来验证方法的有效性,验证结果表明发展的流程和方法可较好实现深度域负责构造Q值建模和成像域补偿,实现复杂构造高分辨成像。      

补偿吸收衰减的地质雷达数据叠前偏移方法

讨论能补偿吸收衰减的麦克斯韦方程叠前偏移方法。从麦克斯韦方程组出发,得到补偿吸收衰减的频率-波数域波场外推算子。为能处理介质有横向变化的叠前偏移问题,波场外推在空间-频率域中进行。用能补偿吸收衰减的地质雷达资料的叠前偏移方法处理了合成和野外采集的实际地质雷达资料。对比了考虑和不考虑吸收衰减的野外实际地质雷达资料偏移叠加剖面的差异,补偿吸收衰减的偏移叠加剖面中反射同相轴具有更好的连续性。     

黏滞声波高斯束叠前深度偏移

高斯束偏移不仅具有接近于波动方程偏移的成像精度,而且保留了Kirchhoff 积分法高效、灵活的优点,可以对复杂介质准确成像。由于实际地下介质具有黏滞性,因此研究黏滞声波叠前深度偏移具有一定的现实意义。笔者采用高斯束偏移方法对地震数据进行吸收衰减补偿。首先给出共炮域高斯束叠前深度偏移原理;然后在此基础上推导补偿吸收衰减的表达式,校正品质因子Q引起的振幅衰减和相位畸变,实现基于吸收衰减补偿的高斯束叠前深度偏移;最后用两层模型和气云模型对偏移方法进行了测试。结果表明,在考虑地下介质的黏滞性时,黏滞声波高斯束叠前深度偏移比声波高斯束叠前深度偏移具有更高的成像分辨率。     

单程波法地震波衰减特征数值模拟分析

在非均匀粘弹性介质中,地震波衰减研究能够有效揭示地层吸收特性对地震波的影响。这里从单程波方程出发,结合粘弹性介质中的复波数理论,考虑介质的横向变化,采用分步傅立叶波场延拓技术,推导出适用于横向变速介质的带Q地震记录计算公式,最后将此方法应用于四个不同含Q地层模型。试验表明：单程波法计算速度快,波场信息简单清晰,易于深入分析和反演算法的建立。并且,Q值对地震波波形、能量、频率等都产生了较为明显的影响,对实际资料能量补偿、地震资料分辨率的提高,以及利用衰减特征进行储层识别有一定指导价值。     

基于粘滞性声波方程的吸收补偿方法

通常地层介质都是粘滞性的,由于地层的吸收作用,地震波在向下传播过程中能量被衰减,特别是高频能量的衰减,使反射信号频带宽度变窄。为了补偿被吸收的能量,笔者采用粘滞声波方程波场延拓方法进行能量吸收和衰减补偿。首先,从粘滞性波动方程波场延拓函数理论出发,推导了波场延拓函数稳定性条件;其次,对其有效性进行了测试和分析;最后,通过设计数值模型进行正演模拟对比试验,证明了基于粘滞性声波方程的吸收补偿方法能够很好地对粘性介质吸收衰减进行能量补偿,改善处理效果。     

Gabor地表一致性反褶积算法研究与应用

目前普遍应用的地表一致性反褶积可在假设地震子波平稳的条件下对地震记录在共炮点、共检波点、共偏移距和共中心点4个域进行谱分解,但没有考虑实际地下介质的衰减影响。为更真实地反映地下介质的反射特征,对地震数据做Gabor地表一致性反褶积。该方法是在时频域内对地震数据进行反褶积,能够同时消除子波激发、接收效应和地层衰减影响,并利用偏移距和共中心点信息参数化反褶积算子的Q函数组分,在炮检域及共中心点域估算震源激发、检波器接收和地层衰减效应。该方法在庐枞矿集区地震资料处理中与其他地表一致性反褶积相比,抗噪性强,具有相位调整、薄层反射增强的特点,并克服了空间上同一层波组不同时窗内频率补偿过头或不均匀现象,提高了地震信号的分辨率。     

地震波衰减及补偿方法

地震波在地下介质中传播时,由于地下介质的吸收衰减作用,地震波的部分弹性能量不可逆转的转化为热能而发生耗散,使得地震波的能量发生衰减,相位产生畸变,降低了地震资料的分辨率和信噪比。为了实现对地震波的吸收衰减进行补偿,国内外许多学者在这方面做了大量的研究工作。笔者简单介绍了地震波的衰减机制和影响地震波衰减的主要因素,重点概括了各种地震波衰减补偿的研究方法,如反Q滤波方法、时频分析方法和反Q偏移方法,分析了各种补偿方法的优缺点。最后用黏声波逆时偏移方法对地震波衰减进行了补偿,并预测了地震波衰减补偿研究的发展趋势。     

精确的频率空间域黏声波有限差分数值模拟

在时间空间域,模拟吸收衰减效应时对计算机内存需求大,计算效率不高、非常难以进行模拟吸收衰减;频率空间域通过引入品质因子和复值速度,使用经验物理、数学公式进行数值模拟吸收衰减就容易多了。笔者使用十分节省计算机内存需求的嵌套剖分法,使用Kjartansson模型高效率地进行模拟吸收衰减。数值试验证实吸收衰减影响地震场的所有频率、对高频的影响最为明显,降低了地震记录的质量;频率空间域非常容易模拟吸收衰减效应,为黏声波全波形反演实际地震资料而奠定很好的基础。     

频率域QRTM自适应稳定性条件分析及应用

叠前频率域Q逆时偏(QRTM)能较好地消除吸收衰减效应,补偿地震波能量,提高分辨率。然而QRTM的不稳定问题会严重影响补偿效果,必须对其加以控制。这里从冯诺依曼稳定条件出发,从理论上推导了适合频率域QRTM的稳定性条件。通过时频关系转换,将时变的稳定条件转换为适用于频率域偏移的频变稳定条件,转换后的稳定条件可以直接施加到频率域模拟过程中,且稳定条件可以随计算频率自适应调整,进而实现自适应稳定的频率域QRTM。模型和实际资料表明,给出的稳定性条件,能够很好地解决频率域QRTM的不稳定问题,恢复损失的振幅和频率,进而提高地震资料的成像品质。     

A high‐frequency open boundary for transient seepage analyses of semi‐infinite layers by extending the scaled boundary finite element method

A high‐frequency open boundary has been developed for the transient seepage analyses of semi‐infinite layers with a constant depth. The scaled boundary finite element equation of pore water pressure is formulated first in the frequency domain. With the eigenvalue problem, the equation can be decoupled into modal equations whose modal dynamic permeability equation can be determined. The continued fraction technique is adopted to formulate the continued fraction solution in the frequency domain. All constants in the solution are determined recursively at the high‐frequency limit. By introducing auxiliary variables and the continued fraction solution to the relationship between the prescribed seepage flow and the pore water pressure in the frequency domain, the open boundary condition is obtained. After transformed to the time domain, the open boundary condition is expressed as a system of fractional differential equations. No convolution integral is required. The accuracy of the analysis results increases with the increasing orders of continued fraction. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于低频约束的高分辨率Radon变换多次波压制方法研究

抛物线Radon变换是地震资料处理中常用的一种多次波压制方法,常规Radon变换由于采用最小二乘算法的原因,对不同的曲率值采用相同的加权值进行求解,分辨率较低。为提高Radon域数据的分辨率,应采用对不同曲率值应用不同的加权值的方法。一般的思路是利用前一次迭代的结果得到加权矩阵,该算法需要迭代进行,运算量较大。这里拟采用低频约束的方式提高Radon变换的分辨率,即利用前一个频率的运算结果对下一个频率的计算进行约束,该算法分辨率高,计算速度快。模拟数据和实际数据的测试表明,本文方法在多次波压制处理中,可以快速有效地完成多次波去除。     

风化花岗岩声谱特征分析

岩石材料可视为声波的天然低通滤波器 ,声波在不同力学性质岩石材料中传播时 ,由于岩石对声波吸收程度不等因而高频声波滤除状况也不同。接收波中频率丰富程度与岩 石 的力学性质密切相关,岩石力学强度愈高,声谱中高频成分就愈丰富。反之,声谱中主要为 低频,高频分量因衰减而缺失。实验采用全数字化DB4型多波参数分析仪和计算机,对波形 数据进行FFT分析,通过接收谱和频率响应的特征来研究岩石的力学性质。声衰减研究可为 岩石、岩体强度和综合评价提供更多、更可靠的信息,是解决工程地质风化岩问题研究的一 种可行方法。     

叠前PS 波Q 值提取与稳定高效的反Q 滤波算法

多波多分量地震勘探是进行岩性油气藏和隐蔽油气藏勘探的一种非常有潜力的方法。但由于实际地层是黏弹介质,造成地震波能量衰减和波形畸变,导致地震资料信噪比和分辨率难以满足油气勘探的精度要求。为更好地利用纵横波信息,需要对PP 波和PS 波进行振幅和相位补偿。通过解析法推导出一种从叠前转换波共炮点道集中提取横波Q 值的方法,将叠后稳定高效的反Q 滤波算法推广到叠前纵波和转换波的反Q 滤波中,改进了沿着纵波和转换波的传播路径进行补偿的叠前反Q 滤波算法,并进一步将常Q 层内的纵波和转换波反Q 滤波振幅补偿算子解耦为时间项和频率项的乘积,在保证补偿效果稳定的前提下,计算效率得到显著提高。     

连续小波变换在面波压制中的应用

由于原始地震反射数据含有大量噪声,因此地震数据的降噪处理是十分重要的,而面波的压制是陆上地震资料降噪处理的主要问题之一。这里根据共炮点记录中面波与反射波主要能量在时间～尺度域的分布不同,以及面波的频率特性等特点,提出了一种基于时间～尺度域的面波衰减方法。将该方法用于实际炮集资料的处理,并与常用的F-K滤波方法进行对比,结果表明,该方法在衰减面波干扰的同时,能更好地保护反射波,并且对于信噪比较低的浅层反射信号能够取得较好的效果。     

气云区全波形反演约束Q场建模技术

复杂的浅层气云使地下波场严重扭曲,地震剖面呈现模糊带,影响工区的构造认识和储层描述。品质因子Q是地震波在地层中的衰减属性,Q深度偏移是考虑了地层吸收衰减的偏移成像技术,是提高气云区成像质量的有效方法;但是当浅层气云和深层底辟构造复杂发育时,常规Q场建模的精度往往不能满足Q偏移精细建模的需求。为解决以上难题,本文创新性地提出了全波形反演（full wave inversion, FWI）约束Q场建模技术思路：基于常规网格层析建立初始速度模型,利用FWI技术精细刻画速度异常进而约束Q模型的建立。这一“常规层析-FWI-Q反演”迭代的技术思路在白云凹陷Q深度偏移成像中得到成功应用,不仅提高了气云模糊区的成像质量,而且避免了油气勘探认识的多解性,证明了FWI约束Q场建模和Q深度偏移技术方法对改善复杂气云发育区的成像有效性。     

西部地震资料主要处理技术研究

西部地区地表情况多样,资料品质较差,多属低信噪比资料。这对类资料,静校正叠前去噪及速度分析等技术是非常重要的基础工作。针对西部地区不同的资料采用相应的静校正方式,在叠前去噪方面,就FK域倾角滤波方法的应用上进行了改进,克服了该方法一些“蚯蚓化”、“假构造”等弊端,总结出一套切实可行的尤其是用于西部资料的去噪方法。并针对多次波的特点,采用时间域,频率域及τp域等多种方式进行多次压制,在西部资料的处理中取得了较好的效果。