一种改进的广义稳定反Q滤波方法

由于地层的黏弹性和非均质性,地震波在传播过程中振幅衰减,相位畸变,导致地震资料分辨率和信噪比降低.反Q滤波是补偿地层衰减的一种常用方法.常规的反Q滤波方法的振幅补偿算子只与时间、频率有关,其振幅补偿频带范围、强度固定不变,不能够根据地震记录的自身特点灵活地进行振幅补偿.基于此,本文在广义稳定反Q滤波法的基础上,提出了一种改进的广义稳定反Q滤波方法.新方法提出了一种新的稳定因子,并通过参数p对振幅补偿算子进行了优化.其振幅补偿算子与地震资料信噪比、走时、频率、品质因子相适应,可以更加精确地对振幅进行补偿.理论数据测试和实际地震资料应用均表明,新方法在振幅补偿和噪声压制上优于广义稳定反Q滤波法,其处理后的地震资料振幅恢复保真度、分辨率和信噪比更高,对储层预测和精细解释工作具有重要意义.     

基于等效加权模型的单步延拓反Q滤波方法研究及应用

通过建立等效加权模型并进行单步向上延拓反Q滤波,减弱目前常规Q值模型对反Q滤波效果的限制,达到进一步提高地震记录分辨率的目的.目前,常规Q值模型包括常Q模型和层状模型,常Q模型与复杂的地下情况相差较大,导致地震波能量衰减补偿效果较差;而基于层状模型进行反Q滤波则会导致噪声逐层放大,降低地震记录信噪比.基于等效加权模型进行单步向上延拓反Q滤波,可以有效补偿地震波振幅衰减并校正相位畸变,在保持信噪比的同时提高地震记录分辨率.通过模型测试,基于等效加权模型进行单步向上延拓反Q滤波,可以在有效压制噪声的同时增强能量衰减补偿效果;实际资料应用的结果表明:该方法不仅能有效补偿深层能量衰减,并且能较好的压制环境噪声,在提高地震资料分辨率的同时保持了信噪比.     

用稳定高效的反Q滤波技术提高地震资料分辨率

地震波在地下传播时受到衰减影响,衰减会导致地震波场高频能量的损失和相位畸变.反Q滤波可补偿大地衰减效应.已有的反Q滤波方法存在下列不足:频率域的算法由于算子长度较长,所以计算效率较低;时间域的算法,或者对地震记录上到时较晚的同相轴进行了过度的补偿,或者为防止过度补偿后来的振幅而在最大增益处进行限制,导致振幅的多解性,而且还会影响滤波器的相位效应.本文给出一种通过直接求解时间域的Q模型方程来进行反Q滤波的算法.由于采用带状矩阵解算器,所以具有较高的计算效率,理论数据和实际地震资料的试算结果证明,本方法对地震波的吸收衰减进行了出色的补偿,提高了地震资料的分辨率.     

两种抗噪反Q滤波方法对比及应用

本文就两种抗噪反Q滤波方法进行了讨论,其中对比了考虑时频域信噪比的反Q滤波方法和基于变稳定因子的反Q滤波方法.与稳定的反Q滤波方法相比,这两种方法可以抑制噪声,提高反Q滤波后地震数据的分辨率和信噪比.然而,它们基于不同的方法原理,并且在处理效果上存在一定的差异.为了探究反Q滤波方法抑制噪声的关键问题,回顾了方法的原理,对比和讨论这两种方法的差异,并通过理论模型数据和实际地震数据进行了比较.测试结果表明,反Q滤波方法抑制噪声的关键在于有效控制振幅补偿的频带范围.就算法而言,考虑时频域信噪比的反Q滤波方法可根据地震数据的信噪比水平选择不同的频带补偿范围,具有较强的灵活性,但需要先计算出地震数据的时频域信噪比;而基于变稳定因子的反Q滤波方法具有更加简单的算法,其振幅补偿规律本身即具有一定的噪声压制能力,避免了计算时频域信噪比.当选取合适的参数,二者的振幅补偿频带范围接近时,这两种抗噪反Q滤波方法可以得到相似的处理效果.     

基于反演的稳定高效衰减补偿方法

反Q滤波方法是提高地震数据分辨率的一种有效途径,可以用来补偿振幅和校正相位.常规的反Q滤波方法一般基于波场延拓理论,具有不稳定性或振幅补偿不足的缺点.本文基于波场延拓的正Q滤波方程,借鉴反演的思想以及正则化策略提出了一种新的衰减补偿方法,该方法稳定、精确,利用该方法可最终得到高分辨的地震记录.该方法仅计算有效频带内的频率分量,提高了计算效率.模拟数据以及实际数据处理验证了本文方法的有效性.     

一种基于正则化策略的稳定衰减补偿逆时偏移

地下介质通常具有黏滞性,地震波在地下介质的传播过程中将不可避免地伴随着振幅衰减和速度频散,进而影响地震成像的准确性和分辨率.基于黏滞介质的衰减补偿逆时偏移能沿地震波的传播路径恢复其所经历的振幅衰减和相位畸变,有效提升成像效果.然而,由于地层对地震波的吸收衰减效应呈指数变化,衰减补偿过程中高低频分量的非同步增长易导致补偿算法数值不稳定.为此,本文提出了一种基于正则化策略的稳定衰减补偿逆时偏移方法.该方法基于解耦的常Q分数阶拉普拉斯算子黏滞声波方程描述地震波在地下介质中的传播效应,将振幅正则化因子引入该方程的时间-波数域的解析解中,以确保在补偿过程中地震波场能稳定延拓.二维、三维合成数据以及实际资料的偏移算例均证实了该方法的可行性和有效性,所提出的方法能有效地处理衰减补偿中的不稳定问题,明显提升地震资料的偏移成像质量.     

地震波频散效应与反Q滤波相位补偿

本文以Futterman提出的地震波振幅衰减和相速度频散表达式为基础,从井震匹配的角度出发,推导了不进行反Q滤波、仅反Q滤波振幅补偿、仅反Q滤波相位补偿,以及反Q滤波相位与振幅同时补偿四种情况下,地震波速度频散与相速度及地震记录振幅谱间的表达式,并从理论上说明了反Q滤波相位补偿的必要性.通过相同观测系统,炸药震源和可控震源分别激发采集的零偏移距VSP资料实例,验证了本文所推导的速度频散表达式的合理性;通过井震标定实例,进一步说明了反Q滤波相位补偿,可有效消除地震子波速度频散,提升地面地震资料与零偏移距VSP走廊叠加剖面的匹配度,最终提高地震资料成果的可信度.     

基于零偏VSP初至波的地震高频补偿和相位校正

松辽盆地中浅层之上地层的压实程度低,对地震波吸收衰减作用明显,对高频成分的衰减尤为严重,如何恢复和补偿被大地吸收的地震波高频成分,从而提高地震资料的垂向分辨率,解决薄储层地震识别问题,是地震资料处理急需解决的技术难题.本文基于零偏VSP数据的初至波主频率随深度下降的关系,应用主频偏移法逐点求得随深度变化的地层品质因子Q;按照坳陷盆地层状介质的特点,依据地震速度和主要反射界面将目的层上部坳陷期地层划分为多层常数Q模型,实现Q值场的时变和空变.在叠前、叠后地震数据体上,采用增益控制Q值高频补偿和相位校正技术,提高地震资料的分辨率.大庆油田常家围子三维地震工区应用该技术的成果数据,频带展宽5 Hz以上,主要反射层同相轴连续性增强,层间反射细节突出,与测井及VSP数据的匹配程度提高,为该区油藏评价研究奠定了资料基础.     

基于褶积原理和改进广义S变换的震动波衰减补偿试验研究

为了恢复震动波能量在传播过程中产生的衰减损耗,提出基于褶积原理求取品质因子Q的方法与改进广义S变换相结合的反Q滤波法。通过震动波衰减补偿模型试验,对试验数据进行改进广义S变换的时频特性分析,得出了信号的能量分布情况以及时间频率对应关系;采用基于褶积原理求取品质因子的方法,得到时变Q值;对试验数据进行反Q滤波处理,使震动波能量得到了补偿。结果表明本文提出的反Q滤波法提高了对震动波能量衰减补偿的效果,拓宽了地震资料的频带,提高了地震资料分辨率,有利于进行高分辨率地震勘探、深部信号增强和油气藏预测工作的开展。     

基于广义S变换的地震资料振幅谱补偿和相位谱校正方法研究（英文）

由于地下介质对地震波振幅的影响和地震波频散因素,地震波振幅和相位随时间、空间及频率的变化而发生改变,本文提出一种基于广义S变换的振幅谱补偿和相位谱校正新方法。该方法在S域中分为振幅谱补偿和相位谱校正两个步骤进行处理:振幅谱补偿是在地震记录可靠频带范围内恢复反射系数的振幅谱,其具体实现是在S域中利用谱模拟技术来拟合时变子波振幅谱,从而补偿由地层吸收所引起的振幅衰减;相位谱校正是消除子波剩余相位的影响,其具体实现是在S域中利用相位扫描来拾取随时间、空间和频率而变化的相位校正量,并由Parsimony准则来进行最佳相位判别。本文方法不需要直接求取Q值,能够适用于变Q值情况。理论模型和实际资料处理表明,该方法不仅能恢复地层反射系数的振幅谱,还可以有效消除子波剩余相位的影响,使子波接近或达到零相位,从而提高地震资料分辨率。     

An efficient and self‐adaptive approach for Q value optimization

The time‐invariant gain‐limit‐constrained inverse Q‐filter can control the numerical instability of the inverse Q‐filter, but it often suppresses the high frequencies at later times and reduces the seismic resolution. To improve the seismic resolution and obtain high‐quality seismic data, we propose a self‐adaptive approach to optimize the Q value for the inverse Q‐filter amplitude compensation. The optimized Q value is self‐adaptive to the cutoff frequency of the effective frequency band for the seismic data, the gain limit of the inverse Q‐filter amplitude compensation, the inverse Q‐filter amplitude compensation function, and the medium quality factor. In the processing of the inverse Q‐filter amplitude compensation, the optimized Q value, corresponding gain limit, and amplitude compensation function are used simultaneously; then, the energy in the effective frequency band for the seismic data can be recovered, and the seismic resolution can be enhanced at all times. Furthermore, the small gain limit or time‐variant bandpass filter after the inverse Q‐filter amplitude compensation is considered to control the signal‐to‐noise ratio, and the time‐variant bandpass filter is based on the cutoff frequency of the effective frequency band for the seismic data. Synthetic and real data examples demonstrate that the self‐adaptive approach for Q value optimization is efficient, and the inverse Q‐filter amplitude compensation with the optimized Q value produces high‐resolution and low‐noise seismic data.     

最小二乘地震波4D球面扩散与吸收补偿方法及其应用研究

基于地震波传播过程中能量衰减的物理机制理论分析,通过梳理已有研究成果,采用正弦函数分频、最小二乘法高阶e指数曲线拟合等技术研发了可实现时间、频率、炮检距和炮域内地震波4D球面扩散与大地吸收衰减补偿方法,解决了常规振幅补偿无法补偿振幅随频率衰减和剩余补偿的问题。实际地震资料处理结果表明,相较于常规振幅补偿方法,该方法可更准确地对球面扩散和大地吸收造成的地震波衰减进行自适应拟合与补偿,较好的恢复中、高频信号成分,提高主频,拓宽频带,有效提高成像分辨率,并较好地保持了振幅的相对关系。     

基于逆虚折射干涉法有效提取近地表弱地震信号

在地震勘探中,地形起伏和近地表速度的剧烈变化会导致地震波旅行时的扰动,通常会通过折射波信息来估算和消除这些扰动.本文在虚折射的基础上提出了逆虚折射干涉法,通过虚折射波场和原始折射波场的互相关,并对所有位于固定相位点上的检波点进行叠加,重构出逆虚折射波场.通过逆虚折射与超级虚折射的叠加,保证了不同偏移距下折射波振幅恢复的一致性,显著提高折射波的信噪比,有效提取弱信号.同时,本文采用反褶积干涉法来压制由于互相关和褶积产生的子波旁瓣的影响,弥补低频和高频能量的损失,改善恢复的折射波场的稳定性和分辨率.该新方法不需要知道近地表复杂速度模型的信息,可以将虚折射的勘探孔径恢复到原始地震记录的最大孔径.合成资料和实际资料的计算结果表明,基于反褶积的逆虚折射干涉法能够从低信噪比的资料中,有效恢复出折射波信息.     

多项式拟合技术在强噪声地震资料中的应用研究

获得高分辨率的地震信号是决定地震勘探在油气田等资源开发中能否发挥更大作用的关键,所以说地震信号的高分辨率是地震勘探所追求的重要目标,而提高数据信噪比才能真正提高地震资料的分辨率.本文通过对多项式拟合技术去噪的研究,以此提高地震数据信噪比.实际数据的处理结果表明,该方法能减少对振幅的畸变,同时可处理非水平的和弯曲的同相轴,可很好地提高地震资料的分辨率.     

L'EGALISATION SPECTRALE: UN MOYEN D'AMELIORER LA QUALITE DES DONNEES SISMIQUES*

In land seismic surveys spectrum equalization can increase the quality of seismic data in a selected frequency band. The power of lower frequencies in the spectrum of input traces is generally greater than that of higher frequencies, particularly in land seismic surveys because of ground roll. In order to improve the quality of seismic data it is necessary to raise the energy of higher frequencies to the same level as that of lower frequencies, without alteration of the phases. The first step of the method is to compute the amplitude spectrum of each input trace to determine a weighting function which is then applied to the amplitude spectrum in order to balance it. The function is the inverse of the short wavelength variation of the amplitude spectrum. The short wavelength variation can be obtained by interpolation between average values of the modulus of the amplitude spectrum computed in narrow bands within a selected band of frequencies. Another way of obtaining the short wavelength variation is to apply a low-pass filter to the amplitude spectrum. The calculations are readily performed in the frequency domain by the Fourier transform. Spectrum equalization is automatically adjusted to each trace and does not modify the average amplitude in the time domain. However, as the frequency band and energy of the ground roll both vary according to the distance from the shot, spectrum equalization tends to make the spectrum of output traces independent of the offset distance. The use of spectrum equalization before any two-dimensional filtering improves ground roll elimination. Continuity and resolution of horizons are also increased by spectrum equalization before CDP stack. Several examples of applications of spectrum equalization to seismic land and marine surveys are shown.     

基于反演的衰减补偿方法(英文)

提高地震资料分辨率的一个有效途径就是衰减补偿,通过对地震波的衰减和频散效应进行校正,提高地震资料的分辨率。常规衰减补偿方法都是基于波场延拓的反Q滤波方法。本文利用Futterman衰减模型,导出了一种衰减介质中合成地震记录的计算方法,在此基础上将衰减补偿问题归结为一个Fredholm积分方程反问题,利用反演方法来实现衰减补偿。针对衰减补偿问题的不稳定性,利用Tikhonov正则化方法提高反演过程的稳定性,数值模拟资料和实际资料处理结果验证了方法的有效性。     

基于高通滤波的频率-空间域经验模态分解压制高频噪声

高频噪声压制是高分辨率地震数据处理中提高信噪比的关键性问题.本文针对f-x(频率-空间)反褶积空间预测滤波器无法处理非平稳、非线性信号的缺点,提出了一种基于高通滤波的频率-空间域经验模态分解(Empirical Mode Decomposition in the frequency-space domain,f-xEMD)压制地震剖面中高频噪声的方法.该方法采用全域高通滤波从原始数据中分离出含有部分有效信号的高频数据,将其变换到f-x域,然后在滑动的短窗口内提取每一个频率的空变数据序列进行EMD分解得到高频复本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)IMF1,将所有频率的IMF1序列反Fourier变换到时间域得到噪声剖面,将其与原始数据相减,达到高频噪声压制的目的.该方法可克服传统EMD分解方法中的模态混叠现象,保护陡倾角反射同相轴;压制后的噪声剖面中不包含有效信号能量,地震剖面的信噪比得到了提高.模拟数据和实际数据处理结果充分证明了该方法的有效性.     

Ground roll wave suppression based on wavelet frequency division and radial trace transform

Ground roll waves interfere with seismic data. The suppression of ground roll waves based on the division of wavelet frequencies considers the low-frequency characteristics of ground roll waves. However, this method will not be effective when the ground roll wave and the effective signal have the same frequency bands because of overlapping. The radial trace transform (RTT) considers the apparent velocity difference between the effective signal and the ground roll wave to suppress the latter, but affects the low-frequency components of the former. This study proposes a ground roll wave suppression method by combining the wavelet frequency division and the RTT based on the difference between the ground roll wave velocity and the effective signal and their energy difference in the wavelet domain, thus making full use of the advantages of both methods. First, we decompose the seismic data into different frequency bands through wavelet transform. Second, the RTT and low-cut filtering are applied to the low-frequency band, where the ground roll waves are appearing. Third, we reconstruct the seismic record without ground roll waves by using the inverse RTT and the remaining frequency bands. The proposed method not only improves the ground roll wave suppression, but also protects the signal integrity. The numerical simulation and real seismic data processing results suggest that the proposed method has a strong ability to denoise while preserving the amplitude.