自适应虚同相轴方法压制地震层间多次波

地震数据中发育的层间多次波是影响速度分析和偏移成像的精度和可靠性的关键.通常情况下,层间多次波的动校正量、叠加速度和频率与一次波并无明显差异,从而对识别、预测和压制多次波带来了极大挑战.传统虚同相轴方法基于物理图像和定性公式,其预测的层间多次波振幅和相位精度难以满足实际需求,造成了其对匹配算法的过度依赖.本文针对传统虚同相轴方法的理论缺陷和计算精度问题,通过理论推导得到了新的自适应虚同相轴方法.相比于传统方法,自适应虚同相轴方法能够显著提高压制多次波能力,同时减少对匹配算法的依赖.本文给出了自适应虚同相轴方法的推导过程,并运用一维和二维模型算例验证了方法相较于传统虚同相轴方法的多次波预测精度优势.通过在PLUTO模型和实际陆地地震数据上的应用实例,证明了本文新研究的自适应虚同相轴方法对去除层间多次波,恢复并突出目标储层同相轴,提高地震成像分辨率的显著作用.

     

基于构建虚同相轴压制地震层间多次波

基于构建虚同相轴来估计层间多次波的方法是克希霍夫积分表示定理的一个延伸发展.本文通过构建虚地震同相轴巧妙地将散射点从地下移到了表面,利用表面的散射点来预测层间多次波.由于预测与实际地震记录中的层间多次波振幅存在偏差,采用了多道的L1范数匹配算法来实现真振幅的多次波压制.对简单模型和南黄海地质模型的数据处理实例验证了本文研究方法的正确性和有效性.     

基于连续小波变换的自适应面波压制方法

面波干扰的抑制是陆上地震资料处理的主要问题之一.本文根据炮集记录中面波与反射波主要能量在小波域分布区域的不同,以及面波干扰的影响随炮检距变化等特点,提出了一种具有时变、空变特性的自适应面波衰减方法.文中将该方法用于模型及实际炮集资料的处理,并与常用的高通滤波方法进行对比,结果表明,该方法在衰减面波干扰的同时,能更好地保持反射波的振幅及相位信息.     

微地震定位的加权弹性波干涉成像法（英文）

震源定位是微地震监测关键技术之一。本文提出用于微地震定位的弹性波和加权弹性波(WEW)干涉成像方法。该方法在保证定位精度的同时,还可避免震源假象。通过各向同性水平层介质状模型的数值试验,初步表明该方法可适应低信噪比微震信号、速度随机扰动、较稀疏的检波器分布等情况,并在速度模型存在一定的系统误差时也仍保持较高的定位精度。由于干涉成像方法不需要进行初至拾取,定位效率相对传统走时方法也得到了提高。采用二维断层模型试算Nnumerical results of using a two-dimensional fault model,表明方法还能实现多震源定位,且比逆时成像有更高的定位精度。     

基于CUDA技术与GCV准则的小波变换压制地震面波的研究

压制噪声的同时能够最大程度的保留有效信号是滤波处理过程中的难点.在对地震记录频谱进行分析的基础上,认为基于GCV准则的离散小波变换自适应阈值萎缩方法可以有效分离地震记录在低频区的有效信号和面波噪声.通过该方法滤波处理,有效压制了地震记录的面波噪声,使得地震记录的信噪比得到大幅度提高.且自适应阈值处理降低了人工数据处理对地震记录造成的主观偏差,使得处理结果更为精确可靠.在前述方法研究的基础上,进一步分析讨论了地震信号小波变换滤波算法的GPU/CPU协同计算模式,并将其应用于实际地震记录的滤波处理.通过对比单独使用CPU计算和GPU/CPU协同计算模式的时间花销,后者计算效率得到显著提升,整体加速比最高达到了22倍.     

面波压制的Ridgelet域方法

面波压制是地震数据处理中的一个重要问题. 常规的处理方法虽然能在一定程度上压制面波,但是在处理过程中只是单一的利用面波的一种特性,例如频率域滤波中利用面波与有效信号频率之间的差别,因此难以有效地压制面波. 利用Ridgelet变换可将原始地震记录拓展到（a,τ,p）三维空间,从而可以同时利用地震记录的视速度、时间和尺度域特性差别,实现有效信号与面波的分离. 文中通过理论合成记录及实际地震记录的算例,证实了基于Ridgelet变换的面波压制方法是有效且可行的.     

基于频率约束的能量置换面波压制技术

随着油气勘探工作的不断深化,地震资料处理中对地震低频信息重要性的认识越来越深入.低频面波在地震资料处理中作为一种干扰波,常规的区域滤波去除方法,在去除面波干扰的同时,面波区域内有效信号的低频信息也相应得到去除.本文提出的基于频率约束的能量置换面波压制技术,其基本思想是依据面波与有效信号在频率及能量两方面的差异,在面波频宽内对面波进行有效压制.这种方法不仅保证了面波的压制效果,而且几乎不损失面波区域内的低频有效信号,在实际资料的应用中得到了良好的应用效果.     

方向导数迹变换面波压制

面波是地震勘探中常见的一种相干干扰,它的存在严重的影响着地震记录的信噪比.由于面波和有效波具有相关性且面波的频带和有效波的频带总有重叠的部分,在时域或频域二者不能明显分开,因此在时域或频域采用切除法压制面波会造成子波畸变和有效信息的损失.本文提出一种利用方向导数迹变换压制面波的新方法.文中推导了方向导数迹变换的反变换公式.地震记录的方向导数迹变换(Directional Derivative Trace Transform,DDTT)由两部分组成,一部分主要体现面波,能量集中;另一部分主要体现反射有效波,能量相对分散.根据这两部分能确定压制面波的阈值,通过这一阈值在正变换中压制面波后,再通过反变换返回时-空域就可达到压制面波的目的.理论和实际数据的处理都取得了令人满意的效果,表明了本文提出方法的可行性和有效性.     

基于小波谱能量曲线EWT的面波压制算法

面波提取和压制是地震资料处理的关键问题之一,对地震资料处理的准确性具有重要影响.针对传统地震面波压制算法面波分离精度低、有效波损伤大的问题,提出一种基于小波谱能量曲线(Wavelet Spectrum Energy Curve,WSEC)经验小波变换(Empirical Wavelet Transform,EWT)的面波压制算法,该算法利用连续小波变换(Continuous Wavelet Transform,CWT)精细化的时频分析能力得到地震信号的WSEC,从频率和能量两个维度对信号进行自适应分解,提高面波提取精度.首先对地震记录进行CWT,根据小波谱计算各频率点的能量得到WSEC;基于WSEC极大值点的频率及ε邻域法确定频谱分割边界进行改进EWT,得到依能量和频率分解的各固有模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF);根据各子频带的频率和能量确定面波IMF,最后对面波IMF进行带通滤波以保护其中的有效波.仿真实验表明,算法能根据地震信号的频率和能量自适应分解,实现面波的精准分离与提取;实际地震资料处理表明,算法能准确分离面波,能最大限度保护有效波,提高资料信噪比,是一种有效可靠的面波压制算法.     

多分量地震数据矢量滤波面波压制方法（英文）

针对陆上三分量地震资料去噪处理中面临的面波噪声能量强、有效信号能量弱、转换波与面波主频叠置、非矢量保真处理等问题,本文基于多分量数据中有效信号与强面波噪声在极化属性、振幅能量、视速度三方面的特征差异,提出了一种时频域压制多分量数据强面波的去噪方法,并设计了相应的矢量滤波器。该方法利用小波变换将地震信号变换到时频域,并基于时频域瞬时极化率公式计算出各点极化率参数,然后根据面波视速度划分出有效信号区和面波噪声区,并据此对有效信号进行能量均值统计,最后联合极化率、能量、频率特征对噪声识别和分频、分区压制。理论模型和实际资料处理验证了本文方法的正确性和有效性,为解决低信噪比陆上多分量资料面波压制提供了又一种有效手段。     

基于经验曲波变换的面波压制方法（英文）

鉴于面波严重影响地震中深层有效反射,而传统的曲波变换面波压制方法无法根据数据实现自适应提取曲波基,影响了去噪效果,本文提出了一种经验曲波变换压制面波的方法。该方法不仅能将地震数据分为多个尺度和方向,而且不同于传统的曲波变换,能根据数据本身的信息,自适应提取曲波基,区分面波与有效波的频谱支集。由于一次有效波与面波能量十分接近,导致面波与有效波曲波系数出现少许重叠,结合奇异值分解的方法,最终在曲波域有效实现了面波与有效信号的信噪分离。模拟数据及实际资料处理结果表明,该方法比传统的曲波变换面波压制方法效果更好,自动化程度更高,是一种先进有效的相对保幅去噪技术。     

基于第二代Curvelet变换的面波压制(英文)

针对面波能量强、频率低、视速度低等特点,本文提出了基于第二代Curvelet变换的多尺度、多方向分解的面波压制方法,充分利用Curvelet变换的多尺度、多方向功能,分离出含有面波的尺度和方向然后利用面波与有效波在Curvelet域基本不重叠的特性,进行信噪分离处理。这种方法在实际叠前地震数据的处理中,能够有效压制面波,同时较好地保护有效反射波,特别是反射波的低频分量。文中提出的基于第二代Curvelet变换的去面波方法是一种较好的保幅去噪方法。     

基于数据增广训练的深度神经网络方法压制地震多次波

地震数据中存在的多次波影响偏移成像,误导地震资料的解释,因此通常视为相干噪声而被去除.为了对多次波进行智能化衰减,本文提出了一种基于数据增广训练的使用深度神经网络的多次波压制方法.设计的深度神经网络包括卷积编码和卷积解码过程,其中卷积编码过程学习全波场数据中的一次波特征,卷积解码过程利用这些特征来重构一次波并压制多次波和随机噪声.在训练阶段,旋转训练集并在输入数据中加入随机噪声构成增广训练数据集来提升神经网络的抗噪稳定性和泛化性,通过迁移学习让深度神经网络具备跨工区压制多次波的能力.简单模型与Sigsbee2B模型三套模拟数据的实例验证了本文方法在一次波重构和多次波压制中的有效性、稳定性和良好泛化性;一套崎岖海底模型地震物理模拟数据的应用实例表明本文方法具有应用于复杂条件下压制地震多次波的能力.

     

地震面波的熵谱分析

最大熵谱估计法是一种具有很高分辨率,并特别适合短时序列分析的现代谱分析方法。本文首次将这种方法引用到地震面波频散的分析处理中,提出一种新的面波频散的测定方法——MEAS法(Maximum Entropy Analysis of Surface-wave)。用此方法,计算了我国东海地区的地震面波的频散,并与多重滤波法的结果作了比较。两种方法在短周期部分吻合得较好,而在长周期部分,MEAS法的结果更准确。     

地震虚源法边界效应研究

地震虚源法能够通过重建震源位置来避免复杂覆盖层的影响,因而广泛应用于时移地震监测和复杂覆盖层下的地震成像问题.由于在野外实际勘探过程中,震源只能布设于地表或靠近地表的有限范围内,无法沿地表无限延伸,因而在虚源反射记录中产生边界效应,影响格林函数的恢复质量.本文从理论模型出发推导有限孔径下边界效应的理论值,解释边界效应的...     

分层层间多次波预测与自适应压制方法研究

在地震勘探中,层间多次波在地震剖面上形成的虚假界面会严重影响对地质构造的解释.由于层间多次波在走时、频率和形态上与一次波的差异较小,因此较难对层间多次波进行识别和压制.本文使用分层层间多次波预测方法与基于2D卷积信号盲分离的多次波自适应相减方法相结合的策略对层间多次波进行压制处理.首先推导并阐述了分层层间多次波预测方法的理论基础,然后对地下介质中存在的多个多次波产生界面实现了层间多次波的分层预测,最后采用基于2D卷积信号盲分离的多次波自适应相减方法对层间多次波进行压制,以更好的保护有效信号.分层预测的方法通过分离层间多次波产生层位,对目标层位产生的所有层间多次波直接进行预测,该方法避免了共聚焦点方法构建共聚焦点道集的聚焦运算,降低了计算成本,同时该方法是基于数据驱动的,算法容易实现.模型数据和实际地震资料试算结果表明,本文方法能直接利用地表数据对层间多次波进行压制,并有效的保护一次波．     

基于反卷积干涉法的土层地震反应特性研究

美国阿拉斯加安克雷奇德兰尼公园的土层地震反应观测台阵建有6个井下观测点和1个地表观测点, 每个观测点设置一个三分量加速度传感器, 该台阵建成后记录了多次地震事件. 本文通过反卷积地震干涉法对这些地震记录进行土层反应分析, 根据该分析结果提取土层结构的等效剪切波速和阻尼比. 所有层位的地震记录对地表记录的反卷积波形均反映出在土层中传播的上、 下行波, 其上行与下行至每一层的时间差别明显. 根据每一层的到时差, 确定土层中的等效剪切波速和分层等效剪切波速, 该结果与现场土层等效剪切波速测试结果吻合较好; 根据等效剪切波速计算出的土层卓越频率, 其一致性亦较好; 根据上、 下行波的峰值分析确定该场地土层的等效阻尼比, 也与软土的阻尼比经验值相当. 这些参数为后续的土层反应模拟和土结相互作用研究奠定了良好的数据基础. 结果表明, 反卷积干涉法能够用于土层反应分析和土层地震反应特性的提取.      

基于波射线路径偏移压制多次波

波射线路径压制多次波的反射波成像是在偏移过程去除多次波同时仅对反射波成像.通过在共炮道集和共检波点道集分别计算炮点射线的入射角和检波点射线的出射角计算射线的路径.从炮点入射的射线与从检波点出射的射线的交点形成的走时,若等于观测走时,可以判断此条射线是反射波;反之,若不相等,则是多次波.数值实验表明此方法可以有效地去掉由于多次波能量产生的假成像点和压制多次波,因此界面可以正确归位,同时去掉由于多次波引起的假成像位置.     

基于波场外推压制水层多次波

重点讨论了基于克希霍夫积分的波场外推方法预测水层多次波的方法原理及具体的数值实现.自适应减法是波动方程方法压制多次波的另一个重要方面,考虑到Monk提出的带约束的互均衡化算法在复杂模型情况下压制效果不是很理想,本文对其算法进行了改进,提出了基于矩形窗和海宁(hanning)窗的分段匹配算法,模型算例的处理结果表明,改进后的算法具有一定的优越性.     

基于SW统计量的自适应时频峰值滤波压制地震勘探随机噪声研究

由于金属矿区地震记录中随机噪声性质复杂且信噪比低,常规降噪方法难以达到预期的滤波效果.时频峰值滤波(TFPF)方法是实现低信噪比地震勘探记录中随机噪声压制的有效方法,但其在复杂地震勘探随机噪声下时窗参数优化问题仍难以解决.本文充分利用地震勘探噪声的统计特性,结合Shapiro-Wilk(SW)统计量辨识地震勘探记录中的微弱有效信号,提出基于SW统计量的自适应时频峰值滤波降噪方法(S-TFPF).在S-TFPF方案中,对于有效信号集中区,S-TFPF方法根据信号频率特征,选择有利于信号保持的较短时窗长度;对于噪声集中区,按噪声方差自适应增加时窗长度,增强随机噪声压制能力.S-TFPF应用于合成记录和共炮点记录的滤波结果表明,与传统时频峰值滤波方法相比,S-TFPF方法可以有效抑制低信噪比地震勘探记录中的随机噪声,更好地恢复出同相轴.