立体气枪阵列延迟激发震源特性及在浅海区OBS探测中的应用

利用中、小容量气枪组成的立体气枪阵列延迟激发震源和海底地震仪(OBS)在我国北部浅海海域开展了人工地震深部地球物理探测试验.基于水深条件和压制水体虚反射、提升低频能量的需要,使气枪震源有足够的输出能量和高品质子波特性,研究了立体气枪阵列延迟激发震源工作机理,经远场子波理论模拟优选了组合参数并进行了海上试验工作.结果表明,中、小容量气枪组成的立体气枪阵列延迟激发震源,适应了浅水海域的激发环境,降低了由虚反射造成的局部陷波和干扰作用,有效地改善了OBS信号的品质,获得了Ps,Pg,PmP,Pn等多种震相.创新了由中、小容量气枪组成的立体气枪阵列延迟激发震源在浅海区OBS探测中的应用,也填补了南黄海海域深地震探测数据的空白,为南黄海、渤海深部地壳结构研究及含油气盆地形成演化研究提供了重要的基础资料.     

海洋地震资料采集过程中近场检波器的应用

海洋地震资料采集中空气枪震源近场检波器不仅可以较好地进行震源质量实时监控,更重要的是可以较好地预测远场子波.经国外大量的远场子波实测试验与预测结果对比,利用近场检波器预测远场子波,与实测远场子波吻合度很高,因此,利用近场检波器预测远场子波是一项非常关键的技术,然而国内在该技术领域还不是很成熟,目前只用来做一些震源的质量监控和近场子波记录.较为详细地描述了国外的部分试验结果,并根据国外的试验结果和国内的具体使用情况,提出了近场检波器放置位置、记录长度和采样率合理化选取的建议.并建议国内相关领域的专家尽快研发拥有自主知识产权的相关软件,利用近场子波来有效地预测远场子波.     

Time-space multiscale analysis by use of tensor product wavelets and its application to hydrology and GRACE data

This paper presents a wavelet analysis of temporal and spatial variations of the Earth’s gravitational potential based on tensor product wavelets. The time-space wavelet concept is realized by combining Legendre wavelets for the time domain and spherical wavelets for the space domain. In consequence, a multiresolution analysis for both temporal and spatial resolution is formulated within a unified concept. The method is then numerically realized by using first synthetically generated data and finally two real data sets.     

基于改进的最佳匹配地震子波的地震资料衰减特性分析

简述了改进的最佳匹配地震子波的小波函数构造及参数的物理含义;根据地震波的高、低频分量在黏弹介质中传播时被地层吸收的差异,给出了一种在时-频域定性估计地震波衰减特性的方法;分别以改进的最佳匹配地震子波的小波及Morlet小波作为母小波分析地层吸收特性,并比较了两种小波函数刻画地层吸收特性的能力;测试了这种方法对噪声的敏感程度. 将文中提出的方法用于某油田的一段实测地震资料衰减分析,得到的吸收特性剖面能较好地反映油气的空间展布.     

地震子波旁瓣对薄砂体识别的影响

我们研究中国西部某盆地一些气田时,发现地震子波旁瓣在很大程度上影响着薄砂体的识别和解释。该区目的层段H段地层中,辫状河流相薄砂岩储层与湖相泥岩成互层。在地震资料上,来自H段地层顶面的强波谷总跟随一个弱波峰(源于子波旁瓣),此弱波峰与薄砂体顶面反射波峰相互叠合,掩盖了砂体反射,造成了薄砂体识别和解释的困难。为此,我们设计了一套正演模型,利用不同频率的零相位雷克子波合成人工地震剖面,来研究砂体位置、频率与地震子波旁瓣效应的关系,以及振幅类属性与薄砂体关系。提出处于高位置的砂体反射形态清晰,易于识别解释;认为通过对比不同带通滤波处理后的地震资料,可很好辨别旁瓣效应和砂体反射;同时发现振幅类属性可作为薄砂体识别表征参数,可有效合理地描述砂体分布范围和特征。     

Side lobes of wavelets impact identification of thin sand bodies

Recently, we found that side lobes of wavelets have a large impact on the identification of thin sand reservoirs when studying some gas fields in a basin in Northwest China. Reflections from the top of the H Formation, in which there are gas-bearing thin sand bodies, have the main wavelet lobe between two weak peak side lobes. The lower one always mixes with another peak reflected from the top of a thin sand reservoir. That makes it difficult to identify the sand reservoir. In order to solve this, many forward models were set up using typical well logs. 2D synthetic profiles were produced using Ricker wavelets to study the relationships between the effects of wavelet side lobes and thin sand position and frequency and between amplitude and the thin sand body. We developed the following conclusions： First, it is easier to identify thin sands in a shallower position. Second, a good way to tell sand body reflections from side lobes is by comparing profiles with different frequency windows. Third, it is helpful and effective to describe sand extent using amplitude attributes.     

利用EMD和子波振幅谱与相位谱关系的时变子波提取方法

本文首先分析了地震波在黏弹介质的传播规律,基于黏弹介质地震波动方程总结了时变子波振幅谱和相位谱的关系,从而得出结论,准确估计子波相位谱初值和不同时刻的子波振幅谱是实现时变子波准确提取的必要条件.在此基础上,针对传统方法限制子波振幅谱形态且受限于分段平稳假设的问题,提出了一种利用EMD(Empirical Mode Decomposition)和子波振幅谱与相位谱关系的时变子波提取方法,根据子波对数振幅谱光滑连续而反射系数对数振幅谱振荡剧烈的特点,采用EMD方法将不同时刻地震记录的对数振幅谱分解为一组具有不同振荡尺度的模态分量,通过滤除振荡剧烈分量、重构光滑连续分量提取时变子波振幅谱;再应用子波振幅谱和相位谱的关系提取时变子波相位谱,将分别提取的振幅谱和相位谱逐点进行合成,最终实现时变子波的准确提取.本文方法不需要求取Q值,适用于变Q值的情况,具有良好的抗噪性能.数值仿真和叠后实际资料处理结果表明,相比传统的分段提取方法,利用本文方法提取的时变子波准确度更高,研究成果对提高地震资料分辨率具有重要意义.     

声子波及其在地震波资料分解中的应用

声子波是由声波波动方程的解构成的一种物理子波,如果不考虑吸收和散射,声子波的传播是相当简单的;相反地,数学子波的传播即使在均匀介质中也是极其复杂的.作为波动方程的解,声子波比一般的数学子波更能有效地应用于复杂声波和地震波的分解和分析.本文从Kaiser的声子波理论出发,给出了通过分别引入点源波形的复时间函数和点源虚时间坐标来构成声子波的两种解释,并对点源模型的合成地震图和实际复杂模型的地震波资料进行了时-空域的声子波变换,说明了声子波应用于地震波资料分解的有效性.     

A procedure to reduce side lobes of reflection wavelets: A contribution to low frequency information

Side lobes of the wavelets arise from the lack of low frequency content in a reflection wavelet. They tend to increase the time span of an individual reflection event and interfere with the other primary reflections or side lobes. Furthermore, their trace-by-trace consistency may produce pseudo-reflections and may cause misinterpretations of the side lobes as weak reflections.A procedure in order to improve the low frequency content of the seismic traces by suppressing the side lobe amplitudes based on the complex trace envelope is proposed. Using the average energies of the seismic trace and its envelope, the polarity table of the trace is obtained and used to correct the phase of the envelope. The resultant trace is termed “side lobe reduced (SLR) trace”. The method can be applied to the stack or migrated seismic data by a trace-by-trace basis. The only required parameter of the method is the moving average operator length which is used to calculate average energies of the input traces. In general, shorter operator lengths yield better results when the dominant frequency of the input increases.Results from synthetics and real seismic data sets show that the procedure improves the low frequency components of the input trace and side lobes in the output SLR trace are significantly suppressed. The method may be considered as a seismic amplitude attribute, which aids the interpreter to obtain the true seismic signature of the geological formations by removing the side lobes of the wavelet and restoring the low frequency components if the lower frequencies of deeper reflections are of primary concern.     

基于曲率模态和小波变换的结构损伤位置识别

小波变换具有在时域和频域内表征信号局部特性的能力,能够在不同尺度下对结构响应中的突变信号进行放大和识别.在结构曲率模态基础上,本文提出了一种基于小波变换的结构损伤检测和定位方法.利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,用损伤前后小波变换系数残差建立了结构损伤指标,通过小波变换系数残差的分布统计情况判定损伤的存在并确定其位置.应用简支梁数值模拟结果对该方法进行了验证.     

虚反射界面对地震激发效果的影响及其应用

在地震资料采集过程中,表层虚反射界面对地震波的激发效果影响较大,但也是确定炸药震源激发深度的重要因素之一.本文讨论了确定炸药震源距虚反射界面距离的有效方法,分析了复杂地表条件下虚反射界面对地震激发的影响,阐述了如何用之选择最佳激发井深,尽可能地减小由震源产生的各类次生干扰,获得频率响应较好的地震激发子波,以便采集到理想的地震资料.     

高铁地震震源子波时间函数及验证

基于纵横波产生机理并结合高铁列车及铁轨结构,本文给出了高铁列车产生地震纵波及横波震源(点源及等效源)子波的时间函数;通过实际高铁地震数据及合成高铁地震数据分析,验证了高铁地震震源子波时间函数的合理性;在高铁列车匀速、加速及减速运行情况下,利用高铁地震点源子波合成记录分析了高铁地震震源子波的频谱特征,为实际高铁地震数据处理解释奠定了良好的基础.     

第二代小波变换及其在地震信号去噪中的应用

本文讨论了第二代小波变换的基本原理和变换过程，并将第二代小波变换引入到地震资料去噪处理中，基于提升法的小波变换是一种柔性的小波构造方法，它使用线性、非线性或空间变化的预测和更新算子，并能确保变换的可逆性。通过对模拟数据和实际资料的处理，证明了的它对地震信号去噪具有很好的效果。离散信号的小波去噪可分为三步：小波分解，系数缩减（切除噪声部分），信号重建。目前常用的小波去噪的方法有硬阈值法和软阈值法，这里采用软阈值法去噪。本文的提升变换采用的是Deslauriers-Dubuc（4，2）小波，基于以上变换方法，分别对含噪的模拟数据及实际地震数据进行3级可逆提升变换，对每一级上的细节信号按上述的软域值法进行处理，削减小波系数中的噪声部分，从而实现了信号去噪，结果证明去除随机噪声的效果是令人满意的。     

用对称映射ARMA模型的零极点研究子波相位对反射系数序列反演的影响

为研究地震子波相位对反射系数序列反演的影响,在自回归滑动平均(ARMA)模型描述子波的基础上,提出采用z域对称映射ARMA模型零极点的方法构造了一系列相同振幅谱、不同相位谱的地震子波,并结合谱除法对人工合成地震记录进行反射系数序列反演.理论分析表明,子波相位估计不准时反射系数序列反演结果中残留一个纯相位滤波器,该纯相位滤波器的相位谱为真实子波和构造子波的相位谱之差.采用丰度和变分作为评价方法,在反演结果中确定出真实的或准确的反射系数序列.仿真实验和实际数据处理结果也验证了子波相位对反射系数序列反演的影响规律和评价方法的有效性,为进一步提高反射系数序列反演结果精度指明了研究方向.     

基于矢量预测的SIMO系统混合相位地震子波提取方法研究

针对高阶统计量混合相位地震子波提取方法的局限性, 提出一种基于矢量预测的单输入多输出系统(SIMO)的混合相位地震子波提取方法. 该方法利用二阶循环平稳统计量包含的系统相位信息, 将CMP道集视为一个单输入多输出系统的输出, 利用道集中相邻两道或多道数据通过矢量预测来构建反子波计算的方程式, 进一步进行混合相位子波提取. 利用提取出的子波相位信息对CMP道集进行纯相位滤波, 能够替代相位校正技术, 并且利用获取的反褶积算子对CMP道集进行反褶积处理, 使提高分辨率后的不同道子波振幅、 频率、 波形相一致, 提高叠加的质量. 模型试算和实际资料处理结果表明, 文中方法适用于任意相位的子波提取及反褶积处理, 且处理精度较高, 具有较高的实际应用价值.      

基于提升算法和百分位数软阈值的小波去噪技术

在地震勘探领域,随机噪声一直是影响地震信号信噪比的主要因素之一,如何从被干扰的地震信号中有效去除随机噪声并保护有用信号具有重要的意义.针对经典小波变换在计算效率方面的缺陷,本文推荐应用提升算法实现第二代小波变换的构建,分析和对比了提升算法(Lifting Scheme)下不同小波变换方法的特性,选取更加符合小波域去噪原理的CDF 9/7双正交小波变换作为基本算法,同时应用了简单、有效的百分位数(Percentiles)软阈值进行信噪分离.通过理论模型处理,本方法可以在去噪能力和保护有用信号之间找到很好的平衡点.实际剖面的处理效果表明,此方法不仅能有效的滤除随机噪声,而且很好地保护有用信号,提高地震数据分析的精确性.     

大容量气枪震源子波激发特性分析

大容量气枪水库激发作为陆地震源的可行性与有效性已经得到成功验证.为进一步提高气枪震源激发效果,本文通过水库气枪激发试验对单枪容量为2000 in³的气枪震源激发子波特征及规律进行了研究.依据近场水听器和远场短周期地震仪记录数据,分析气枪震源沉放深度、工作压力等不同激发条件对压力脉冲和气泡脉冲的影响.有助于人们根据不同尺度地下结构探测对震源激发信号的要求,调整气枪激发参数和激发环境,获得最佳激发效果.试验结果表明：（1）沉放深度对压力脉冲波形影响较小,其优势频率不随沉放深度而改变;（2）随着沉放深度从5 m增加到11 m,气泡脉冲的优势频率由5 Hz增加至7 Hz,其最大振幅亦近线性递增;（3）工作压力越大,激发压力脉冲能量越强,而对气泡脉冲的影响主要体现在主频降低.适合远距离深穿透地下结构探测的低频信号主要来自大容量气枪所激发气泡的反复振荡,由于气枪振荡过程非常复杂,本文通过较为简洁的数学和物理模型进行了解释.     

Nonstationary deconvolution using maximum kurtosis optimization

Deconvolution is an essential step for high-resolution imaging in seismic data processing. The frequency and phase of the seismic wavelet change through time during wave propagation as a consequence of seismic absorption. Therefore, wavelet estimation is the most vital step of deconvolution, which plays the main role in seismic processing and inversion. Gabor deconvolution is an effective method to eliminate attenuation effects. Since Gabor transform does not prepare the information about the phase, minimum-phase assumption is usually supposed to estimate the phase of the wavelet. This manner does not return the optimum response where the source wavelet would be dominantly a mixed phase. We used the kurtosis maximization algorithm to estimate the phase of the wavelet. First, we removed the attenuation effect in the Gabor domain and computed the amplitude spectrum of the source wavelet; then, we rotated the seismic trace with a constant phase to reach the maximum kurtosis. This procedure was repeated in moving windows to obtain the time-varying phase changes. After that, the propagating wavelet was generated to solve the inversion problem of the convolutional model. We showed that the assumption of minimum phase does not reflect a suitable response in the case of mixed-phase wavelets. Application of this algorithm on synthetic and real data shows that subtle reflectivity information could be recovered and vertical seismic resolution is significantly improved.     

利用基于子波估计的频谱校正方法提高Q值估计精度(英文)

用Q值刻画的地震衰减在地震信号处理和解释中具有很广泛的应用。利用反射地震资料进行Q值估计需要解决地震子波和反射系数序列耦合的问题。从反射地震资料中去除反射系数序列的影响,这个过程称为频谱校正。本文提出了一种基于子波估计的求取Q值的方法,进而设计了一个反Q滤波器。该方法利用反射地震资料的高阶统计量进行子波估计,并利用所估计子波实现频谱校正。我们利用合成数据实验给出了质心频移法与频谱比法这两种常用的Q值估计方法在不同参数设置下的性能。人工合成数据和实际数据处理表明,利用本文提出的方法进行频谱校正后,可以得到可靠的Q值估计。经过反Q滤波,地震数据的高频部分得到了有效地恢复。