各向异性Radon变换及其在多次波压制中的应用

即使采用分辨率很高的双曲Radon变换,对速度各向异性发育介质及长偏移距情况下的地震数据,其Radon域内能量仍不收敛.为了克服此难题,我们在Radon变换的积分路径中考虑了非双曲走时的影响,通过引入非双曲时差公式中的各向异性非椭圆率η参数,可以准确描述出长偏移距条件下来自同一层位的时距曲线,并推导了由偏移距、慢度、非椭圆率三参数控制的积分曲线正反变换公式,我们称之为各向异性Radon变换.离散化求解时,各向异性Radon变换是时变的,频率域快速算法已不适用,本文采用了最优相似系数加权Gauss-Seidel迭代算法,保持其计算精度的同时也有较高的计算效率.将此方法应用在模型数据以及实际长偏移距海上地震数据的多次波压制处理中,收到了较好的处理效果.     

线性同相轴波场分离的高分辨率τ-p变换法

基于最小二乘τ-p变换和τ-p域模型稀疏分布的假设，本文给出高分辨率τ-p变换的推导及其模型空间域的离散采样公式，同时给出了保振幅线性同相轴波场分离的算法流程.在求解本文给出的高分辨率τ-p正变换时，由于待求解的矩阵不具备最小平方法所具有的Toeplitz结构，故采用Cholesky分解法进行计算.本文模拟了井间地震和阵列声波测井中的Stoneley上下行波的分离算法过程，高分辨率正反τ-p变换且滤波所得结果显示本文算法误差小和保振幅的特点.对于在τ-p域距离很近或时间域同相轴近于水平的线性波场，高分辨率算法的聚焦作用使得所分离波场畸变小，体现本文算法精度高的优点.理论模型试算表明本文给出的高分辨率τ-p变换线性波场分离算法具有稳定性、精度高和保振幅的特点.     

基于改进线性Radon变换的井孔地震上下行波场分离方法

反射波场分离是井孔地震资料处理中极其重要的一个环节,波场分离的质量直接影响成像结果的精度.不管是VSP还是井间地震资料,其反射波时距曲线都近似直线型,根据这一特征,本文提出一种改进的线性Radon变换方法来进行井孔资料的反射波上下行波场分离.该方法基于频率域线性Radon变换,通过引入一个新的变量λ来消除变换算子对频率的依赖性,避免了求取每一频率分量对应的不同变换算子,显著降低了计算成本;文中在求解该方法对应的最小二乘问题时,引入了发展较为成熟的高分辨率Radon变换技术来进一步提高波场分离的精度.采用本文方法进行井孔地震资料的上下行波场分离可以在保证分离精度的前提下有效地提高计算效率.根据上下行波在λ-f域内分布的特殊性,设计简单的滤波算子就可实现上下行波场的分离.最后通过合成数据试算以及实际资料处理（VSP数据和井间地震数据）验证了该方法的可行性和有效性.     

粘弹性介质单程波法非零偏移距地震数值模拟与偏移

地震资料分辨率降低,得不到深层介质的精确信息实际上是由于大地吸收效应的影响.同时与双程波动方程相比单程波动方程避免了多次波的干扰并且计算效率高、占用内存少.本文首先基于开尔芬粘弹性介质模型将品质因子与单程波分步傅立叶法波场延拓算子相结合,实现了粘弹性介质波场延拓,从而将单程波弹性介质波场延拓推广到了粘弹性介质.然后在定位原理,数学检波器原理以及等时叠加原理的基础之上实现了粘弹性介质非零偏移距叠前正演模拟.最后将数值模拟得到的正演记录进行弹性偏移和粘弹性偏移并进行对比分析.通过数值算例可以看出,粘弹性介质叠前正演深层的反射波能量减弱,同相轴变粗,频带变窄,主频减小,分辨率降低;粘弹性偏移不但实现了振幅的恢复,而且同时偏移剖面的垂向空间分辨率也得到了提高.     

带有多道相关的抛物线Radon变换法分离P-P、P-SV波

因为多波多分量地震勘探中P-P波和P-SV波通常混杂在一起,所以较好地分离P-P波和P-SV波能够提高数据处理和解释的质量.抛物线Radon变换法在分离P-P波和P-SV波时取得了一定效果,但是在离散叠加的计算过程中会带来假频,这些假频会干扰波场分离.本文针对这一问题,将多道相关算法引入抛物线Radon变换,发展了带有多道相关的抛物线Radon变换法.该方法利用叠加信号具有相似性的特点,依据多道相关中衡量多道信号相似性的能量比标准,对叠加过程加以控制,压制变换中出现的假频.本文用该方法对合成地震记录进行了波场分离,取得了较好的效果.     

倾斜边坡多道面波分析中的最小偏移距估计方法

为减小倾斜边坡中能量较强的近场体波对面波识别的干扰,确保多道面波分析方法接收到的瑞雷波分量具有较强的能量,本文通过分析地下震源在倾斜边坡产生的瑞雷波及其传播规律,基于几何地震学提出了在倾斜地表生成瑞雷波的最小偏移距的经验公式,建立了界面起伏的层状倾斜边坡模型,从而获得模拟共炮点记录,并将基于共炮点记录得到的地表质点运动...     

线性同相轴波场分离的高分辨率τ-p变换法

基于最小二乘τ-p变换和τ-p域模型稀疏分布的假设，本文给出高分辨率τ-p变换的推导及其模型空间域的离散采样公式，同时给出了保振幅线性同相轴波场分离的算法流程.在求解本文给出的高分辨率τ-p正变换时，由于待求解的矩阵不具备最小平方法所具有的Toeplitz结构，故采用Cholesky分解法进行计算.本文模拟了井间地震和阵列声波测井中的Stoneley上下行波的分离算法过程，高分辨率正反τ-p变换且滤波所得结果显示本文算法误差小和保振幅的特点.对于在τ-p域距离很近或时间域同相轴近于水平的线性波场，高分辨率算法的聚焦作用使得所分离波场畸变小，体现本文算法精度高的优点.理论模型试算表明本文给出的高分辨率τ-p变换线性波场分离算法具有稳定性、精度高和保振幅的特点.     

基于广义Curvelet变换和相空间特征聚类的VSP波场分离方法

垂直地震剖面(Vertical Seismic Profiling, VSP)蕴含大量的地层地质信息, 是连接地震反射数据与测井资料之间的桥梁.VSP数据分辨率高, 资料丰富, 包括上行波、下行波、转换波等多种类型的波场, 常被用于地层反射界面标定、介质衰减参数反演等.其中, 如何有效地分离波场是将VSP资料应用于油气勘探的关键之一.广义Curvelet变换是一种具有多尺度、多角度的相空间变换, 能够进行相空间域波场特性的提取.本文聚焦于VSP波场的上下行波分离问题, 提出一种基于广义Curvelet变换和相空间特征聚类方法.首先, 采用广义Curvelet变换对VSP波场进行特征提取, 构造融入相空间角度信息的特征数据集; 然后, 利用K-means聚类算法在相空间对波场特征进行分类; 最后, 对分类结果进行反变换, 完成VSP上下行波波场的自适应分离.为了验证方法的有效性, 本文将所提出的方法用于合成数据和实际VSP数据的波场分离, 并与常用的基于F-K变换的波场分离方法进行对比.处理结果表明, 本文方法角度分辨率高、抗噪能力强, 波场分离结果的保真保幅性好, 这为后续的成像与地层的特征分析提供了重要基础资料.

     

基于矢量波数变换法(VWTM)的多道Rayleigh波分析方法

在近二十年来,多道面波分析法（MASW）由于其便捷、高效等特性在浅层地震勘探领域得到了广泛的应用.本文基于多道面波勘探的采集方式,提出了一种新的面波多道分析方法——矢量波数变换法（VWTM）.该方法通过对震源的近似,基于水平层状模型得到台站与震源间近似格林函数,然后进行矢量波数变换得到含有高阶模态Rayleigh波（频率-相速度）频散能量图.本研究首先利用合成地震数据到频散能量图与理论频散曲线进行叠加分析该方法的有效性和正确性;然后与相移法进行对比分析,我们发现在频散能量图中VWTM法对基阶、高阶模态成像均具有更高的分辨率和成像质量;最后我们将其应用于实际多道瞬态面波探测中,通过与相移法进行对比分析,发现VWTM法是一种方便、实用、有效的Rayleigh波频散提取方法.VWTM法提取多模态的Rayleigh波频散特征具有巨大潜力,可为基阶、高阶面波频散联合反演提供丰富的高阶模态频散信息.

     

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.

     

基于自适应变步长波场延拓的可控层分阶层间多次波模拟

地下低速夹层的存在导致地震数据中包含较强能量的层间多次波,有效识别和预测深部储层上覆地层产生的层间多次波是提高深部储层解释精度的重要环节,而准确模拟层间多次波是辅助识别地震数据中层间多次波的一种非常有效的方法.本文提出了一种基于自适应变步长波场延拓的可控地层分阶层间多次波模拟方法,该方法基于自适应变步长波场延拓,以递归循环的方式实现分阶层间多次波的模拟.通过对模型添加双重层位约束,可以模拟指定地层产生的各阶层间多次波.利用二维反周期延拓方法压制波场延拓的边界反射优于传统方法,例如吸收边界法.提出自适应变步长波场延拓技术,大大提升了波场模拟的效率.理论和数值例子表明,本文方法模拟的一次波和各阶层间多次波与常用的有限差分方法模拟结果具有很好的一致性,且克服了有限差分方法无法分阶模拟波场的不足,显著提升了层间多次波识别的效率.

     

基于一步法波场延拓的正演模拟和逆时偏移成像

通常工业界实现逆时偏移算法时采用有限差分数值方法模拟地震波场,波场模拟常常受稳定性条件限制,且易产生数值频散,成像精度降低.本文引入了一步法波场延拓方法,首先构建声波传播算子,借助Chebyshev多项式和Jacobi-Anger展开式近似传播算子中的e指数项,进而实现波场递推,该方法时间步长的选取不受稳定性条件限制而且不存在空间频散现象.本文将一步法波场延拓方法用于逆时偏移成像的波场模拟,并提出双缓冲区存储策略,在不增加计算量的前提下,大幅降低了逆时偏移方法的波场存储量.波场模拟和逆时偏移成像测试表明,本文提出的一步法波场延拓方法模拟地震波场精度高,消除了频散影响,可在较大时间步长的情况下实现高精度波场模拟;提出的基于一步法波场延拓的逆时偏移方法成像质量好;基于双缓冲区存储策略的逆时偏移成像方法存储成本低.

     

加权抛物Radon变换叠前地震数据重建

基于部分动校正（NMO）后反射同相轴在CMP道集上的抛物线走时近似,给出了加权抛物Radon变换叠前地震数据重建方法（WPRT）. WPRT通过在迭代过程中引入变化着的权系数,拓展和改进了传统抛物Radon变换方法,使其可同时完成不规则采样的规则化和空道及近偏移距道重建,且有更高的计算效率. 文中给出了应用WPRT进行近偏移距和中偏移距的空地震道重建及数据规则化的算法实现. 理论模型和实际地震资料的地震数据重建结果显示了本文算法的优点.     

基于保幅拉东变换的多次波衰减

为在去除多次波时有效保护地震一次反射波数据的AVO现象,给后续反演、解释提供准确的地震数据,本文提出了一种基于保幅拉东变换的多次波衰减方法,该方法是对常规抛物拉东变换的修改,把常规的稀疏拉东变换在拉东域分成两部分：一部分用于模拟零偏移距处的反射波能量,增加的另一部分用于模拟反射波振幅的AVO特性.该方法不仅考虑了反射波同相轴的形状,还考虑了反射波同相轴振幅幅度的变化,从而可把反射波信息进行有效转换,进而有利于多次波的消除,更好地恢复有效波的能量.在把地震数据由时间域转换到拉东域时,本文采用了IRLS算法实现保幅拉东算子的反演.模型数据和实际地震道集的试算分析表明,与常规拉东变换相比,保幅拉东变换在去除多次波的同时可有效保护一次反射波的AVO现象.     

基于一维卷积神经网络的高分辨率Radon变换反演方法研究

高分辨率Radon变换是地震资料处理常用的方法之一,其反演通常涉及矩阵求逆、多次迭代等环节,这些因素导致Radon变换反演计算量大,收敛速度慢等问题.本文在分析Radon变换分辨率降低原因基础上,提出基于一维卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）的高分辨率Radon变换反演方法.该方法通过卷积神经网络的非线性表征能力实现低分辨率Radon参数到高分辨率Radon参数的映射,分析了基于反褶积原理的串联映射模型和基于残差学习的并联映射模型提高分辨率的原理.将上述CNN网络得到的特定频率Radon参数约束其他频率参数的反演,避免了分频训练的弊端.模拟数据和实际数据的多次波压制实验表明,本文提出的基于一维卷积神经网络的高分辨率Radon变换可以较好地压制多次波,且计算效率高.

     

基于反馈环的多次波压制方法研究

基于波动方程理论压制多次波,综合考虑了多次波传播的运动学特性和动力学特性,避免了非波动法解决问题所带来的局限性,已成为多次波去噪的发展趋势.首先对多次波压制国内外研究现状做了简单的阐述.在此基础上,给出了反馈环波动方程预测减去法的方法原理.介绍了抛物线拉东(Radon)变换外推近道数据、谱模拟法提取震源子波、均衡伪多道匹配和多次波减去法效果评价等四大关键技术的思路及主要计算公式.用JAVA语言自行开发了相应的模块,并应用射线法多次波模型和SEG/EAGEPluto模型,对以上方法技术进行了检验,去噪效果良好.对海上某多次波特发育实际资料进行了处理,取得了满意的效果.     

基于拉东变换的瑞雷面波频散分析与应用

为克服面波谱分析法(SASW)提取频散曲线抗干扰能力差、不能得到多模式频散曲线等缺点,对拉东变换法进行了改进,不对原始记录进行数字处理,避免了数字处理效应的影响.通过对信号的频谱分析、结合场地的地质条件,选择频散分析的频率、速度范围,来达到规避高视速度的直达波、反射波.理论模型合成记录和实际资料的处理表明:研究的频散分析方法是有效的且适应性强,取得了较好的效果.     

基于曲波变换的航空电磁数据调平方法研究

航空电磁法由于高效和高精度的特点广泛应用于地质填图、矿产资源、地下水、及环境与工程等勘查.然而,航空电磁系统处于动态环境,噪声影响严重,航空电磁数据处理至关重要.航空电磁数据噪声除随机成分外,还包括有各种效应引起的畸变,数据去噪需要依据噪声特征进行处理.航空电磁数据调平是航空电磁数据处理中至关重要的步骤,它能有效去除数...