用时频峰值滤波方法消减地震勘探资料中随机噪声的初步研究

时频峰值滤波算法是一种新颖的基于时频分析的信号增强算法,能够有效地消除随机噪声,恢复有效波信息.本文将这种时频分析算法用于消除地震勘探资料中的随机噪声,对淹没于随机噪声下的40道共炮点记录进行时频峰值滤波,恢复出来的共炮点记录可以清楚地表现原始记录同相轴的位置.经过对40道中任选两道（即第21道和第7道）滤波前后的子波形态Wigner\|Ville分布、傅立叶振幅谱等的比较,可知仅在谷值和峰值点误差较大,子波带宽相对误差小于25％.仿真试验表明信噪比可达－7dB,说明该方法可以有效地消减地震资料中的随机噪声.     

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.     

一种优化预测滤波压制随机噪声的方法

针对低信噪比地震资料中的随机噪声干扰,提出了一种优化的预测滤波方法.通过对AR模型数学表达式进行改写,然后引入反褶积代价函数,最后推导得到压制随机噪声的递归算法.该算法实现了单道压制随机噪声,保护了有效信号的细节部分,比基于常规最小二乘代价函数的滤波算法收敛更快.通过模拟和实际地震资料验证表明,该方法能较好地压制低信噪比资料中的随机噪声干扰,同时能较好地保护有效地震信号.     

检测地震勘探微弱同相轴的混沌振子算法

针对地震勘探资料湮没在随机噪声中的微弱同相轴问题提出基于混沌理论的混沌振子检测算法. 利用修正的Duffing_Holmes方程建立检测微弱同相轴的混沌振子系统,之后经过对同相轴的扫描处理,构成新子波等时间间隔序列W(t),与此同时对随机噪声也进行相同的截断. 截断的随机噪声在混沌振子系统中可以具有与周期信号相同的表现;经过大量仿真实验确定出满足通常地震勘探子波延续时间的使混沌振子检测子波不呈现周期相态的随机噪声截断时间范围. 选用与松辽盆地T1、T2反射层类似的子波函数并构成待检微弱周期信号,经过MATLAB仿真试验成功地检测出该弱信号,信噪比达到约-103dB.     

时频峰值滤波去噪技术及其应用

本文将时频峰值滤波(TFPF)去噪技术应用于共炮点地震资料的随机噪声压制.时频峰值滤波技术是通过频率调制将信号调制成解析信号的瞬时频率,利用解析信号的Wigner-Ville分布的峰值进行瞬时频率估计,恢复有效信号,与其它去噪方法相比,TFPF具有在较少的约束条件下压制强随机噪声的优点.本文针对实际地震资料的非线性特性,利用加窗的Wigner-Ville分布实现TFPF,使得地震信号在一个窗长内近似满足线性瞬时频率条件,减小由地震信号非线性引起的偏差.本文对共炮点地震记录做时频峰值滤波处理,滤波结果表明在地震勘探资料中存在强随机噪声的情况下,利用局部线性化处理的时频峰值滤波技术可以有效地压制地震资料中的随机噪声,恢复出湮没在随机噪声中的地震反射信号.信噪比提高3～6 dB.     

局部相关加权中值滤波技术及其在叠后随机噪声衰减中的应用

随机噪声的衰减和同相轴连续性的提高可以极大地改善地震资料解释的精度.本文提出一种新的滤波技术,既能够有效地衰减随机噪声又可以很好地保护地震资料中的断层等信息不被破坏,增强地震剖面中弯曲、倾斜同相轴的连续性.该方法结合新的加权中值滤波技术和两种构造信息保护滤波策略,实现基于预测数据体和基于倾角走向的加权中值滤波.通过设计...     

地震随机噪声压缩感知迭代压制方法

复杂地表和复杂介质条件下,随机噪声往往严重影响着复杂地震信号的信噪比,同时深层地球物理目标探查中弱地震信号总是被随机噪声所掩盖,如何有效地压制随机噪声干扰、恢复有效地震信号仍然是高精度地震勘探中的关键问题.压缩感知理论突破了奈奎斯特采样定理的限制,利用有效地震信号的可压缩性和稀疏性,提供了从不可压缩随机噪声中进行有效信号分离的数据原理.本文系统分析压缩感知框架下地震随机噪声压制的稀疏优化反问题,提出了基于迭代软阈值算法的"采集-重建-修复"方案对该问题进行求解.在实现高度稀疏表征的基础上进行地震数据的压缩感知随机观测,通过迭代反演对有效地震信号进行重构,有效提高复杂地震数据的信噪比,同时,当求解稀疏优化问题时,如果出现正则化项引起重构信号衰减现象,可以匹配除偏对衰减的有效信号进行修复.通过与工业标准 f-x预测滤波方法进行比较,理论模型和实际数据处理的结果表明,压缩感知迭代噪声压制方法对复杂地震数据中的随机噪声有较好的压制效果,可以有效恢复出被较强非平稳随机噪声干扰的时空变同相轴信息.     

压制空间非平稳地震勘探随机噪声的ROAD径向时频峰值滤波算法

径向时频峰值滤波算法是一种有效保持低信噪比地震勘探记录中反射同相轴的随机噪声压制方法,但该算法对空间非平稳地震勘探随机噪声压制效果不理想.本文研究空间非平稳地震勘探随机噪声,即各道噪声功率不同的地震勘探随机噪声,其在径向滤波轨线上表征近似脉冲噪声,在径向时频峰值滤波过程中干扰相邻道滤波结果.为了减小空间非平稳随机噪声的影响,本文提出一种基于绝对级差统计量(ROAD)的径向时频峰值滤波随机噪声压制方法.该方法首先根据径向轨线上信号的绝对级差统计量检测空间非平稳地震勘探随机噪声,然后结合局部时频峰值滤波和径向时频峰值滤波压制地震勘探记录中的随机噪声.将ROAD径向时频峰值滤波方法应用于合成记录和实际共炮点地震记录,结果表明ROAD径向时频峰值滤波方法可以压制空间非平稳地震勘探随机噪声且不损害有效信号,有效抑制随机噪声空间非平稳对滤波结果的影响.与径向时频峰值滤波相比,ROAD径向时频峰值滤波方法更适用于空间非平稳地震勘探随机噪声压制.     

三维各向异性扩散滤波在地震数据处理中的应用

地震数据伴随的随机噪声,降低了地震资料品质,制约着后续的应用.在压制随机噪声的同时有效保护地质体边缘信息是地震资料去噪处理中的难点.本文利用三维地震数据空间的构造信息,构建结构张量和扩散张量,控制不同方向的平滑程度,利用二阶导数在地质体边缘出现极大值的特性,辅助判断地震同相轴的终断位置,借助连续性因子强化层理方向的扩散平滑,抑制地质体边缘、断点及裂缝位置的平滑.在理论算法研究的基础上,本文实现了地震数据的三维各向异性扩散滤波技术,应用该技术对叠前CMP道集、地震属性沿层切片、三维叠后地震数据等进行了去噪处理.实际应用结果表明,滤波后的地震资料信噪比明显提高,非终断地震同相轴连续性增强,地质体边缘特征变得更明显,断层的断点更清楚,为后续的地震解释和储层反演提供了可靠资料.     

非线性各向异性扩散滤波器用于三维地震资料噪声衰减与结构特征增强

消除地震资料中的干扰噪声,增强地质沉积特征,对地震资料的后继处理和解释都有重要的意义.本文重点论述一种基于偏微分方程的非线性各向异性扩散滤波技术.采用梯度结构张量估计局部地层方向,度量地质特征的规则程度,以此约束扩散滤波器沿着地层方向作扩散滤波,并且通过控制在断层和河道等不连续性区域的滤波程度,使得扩散滤波器具有优异的保持边缘特性.对大庆油田的一块实际地震资料的处理结果表明,该方法可有效消除非相干噪声,增强地震反射同相轴的连续性,突出地质沉积特征,提高资料的信噪比,整体改善地震资料的品质.     

基于二维希尔伯特变换的地震倾角求取方法及其在构造导向滤波中的应用（英文）

在地震勘探数据采集中,随机噪声严重影响地震资料质量,给后期解释工作带来很大困难。如何在不损失剖面有效信息的前提下压制随机噪声,有效地提高地震资料的信噪比和保真度,是本文的研究目标。构造导向滤波技术的核心是构造方向表征的求取以及如何实现非平稳滤波,来达到提高地震数据信噪比和保真度的目的。本文首先通过分析函数二维导数与希尔伯特变换的频率响应关系,推导出了基于二维希尔伯特变换的非迭代地震同相轴倾角求取算子,进而达到了构造方向表征的求取;其次选取多项式拟合作为构造导向滤波中的非平稳滤波方法,扩展了非平稳多项式拟合的应用范围;最后沿构造倾角方向进行变振幅同相轴的非平稳多项式拟合,实现和构建了新的自适应构造导向滤波方法。理论模型和实际地震资料处理的结果表明,所提出的方法实现了既保护构造信息又有效地压制了随机噪声的目的。     

SVD与EMD联合去噪方法在地震勘探数据处理中的研究与应用

将基于倾角扫描的奇异值分解与经验模式分解法相结合应用到地震资料随机噪声压制中。首先利用经验模式分解法消除部分噪声,增强地震道有效信号的相关性,再利用奇异值分解对地震信号进行同相轴自动追踪,截取小时窗数据体,并进行同相轴拉平处理,经SVD计算小时窗数据中心点的值来代替计算样点的值,最终实现随机噪声的压制。理论模型试算和实际资料处理表明,本文提出的EMD-SVD方法简单易行,比单一的SVD方法去噪效果更显著有效地消除了地震资料中的随机噪声,提高了地震资料的信噪比,并改善了叠加剖面的质量。     

基于分数阶傅里叶变换的混合Cadzow滤波法

常规频率域SVD滤波法在随机噪声压制处理时,容易造成弯曲同相轴损伤。针对这一问题,本文提出一种基于分数阶傅里叶变换的混合Cadzow滤波法压制三维地震数据中随机噪声的方法。首先应用分数阶傅里叶变换,将地震数据变换到时频面,再依据Eigenimage滤波法与Cadzow滤波法建立混合的高维Hankel矩阵,然后对其运行奇异值分解,最后通过秩约化的方法来压制随机噪声。此方法用于四川某地区的地震数据处理,结果表明该方法可有效地去除随机噪声,保护有效信号,提高叠后地震数据的信噪比。     

一种新的基于卡尔曼滤波的地震记录同相轴跟踪方法及性能分析

在地震勘探领域中,卡尔曼滤波常用于地震信号的反褶积以提高地震勘探资料的分辨率和信噪比. 不同于此,本文建立一个新的卡尔曼滤波系统模型并利用卡尔曼滤波跟踪地震记录同相轴. 同相轴信息在对地下介质性质、界面的深度、界面的产状以及油气定性判别等方面具有极其重要的作用. 目前多数拾取地震同相轴的方法与地震波的运动规律结合较少.本文依据地震反射波运动规律构建了用于跟踪地震反射同相轴的卡尔曼滤波系统的状态方程和量测方程,并将炮检距、地震子波到达时和层速度等重要物理量融入所建方程,给出滤波模型和初始化方法,分析不同因素对该系统滤波性能的影响. 仿真实验表明,所提出的跟踪滤波系统能较好地拾取地震反射同相轴信息,为拾取地震同相轴提供了一条新途径.     

一种新的基于卡尔曼滤波的地震记录同相轴跟踪方法及性能分析

在地震勘探领域中,卡尔曼滤波常用于地震信号的反褶积以提高地震勘探资料的分辨率和信噪比.不同于此,本文建立一个新的卡尔曼滤波系统模型并利用卡尔曼滤波跟踪地震记录同相轴.同相轴信息在对地下介质性质、界面的深度、界面的产状以及油气定性判别等方面具有极其重要的作用.目前多数拾取地震同相轴的方法与地震波的运动规律结合较少.本文依据地震反射波运动规律构建了用于跟踪地震反射同相轴的卡尔曼滤波系统的状态方程和量测方程,并将炮检距、地震子波到达时和层速度等重要物理量融入所建方程,给出滤波模型和初始化方法,分析不同因素对该系统滤波性能的影响.仿真实验表明,所提出的跟踪滤波系统能较好地拾取地震反射同相轴信息,为拾取地震同相轴提供了一条新途径.     

基于相似度权重算子和f-x域经验模态分解的随机噪声衰减方法（英文）

传统的f-x域经验模态分解法(Empirical mode decomposition,EMD)能够有效地对主要由水平同相轴构成的地震记录进行随机噪声衰减。然而,当同相轴倾斜时,f-x域经验模态分解法在衰减随机噪声的同时去除大部分有效信号。本文提出了一种基于f-x域经验模态分解法的改进算法。我们通过局部相似度对所去除的噪声信号中的有效信号进行提取。局部相似度可以用来检测噪声信号中的有效信号点并用来构造一权重算子进行信号提取。新方法与f-x域经验模态分解法、f-x域预测滤波法以及f-x域经验模态分解预测滤波法相比能够在衰减随机噪声的同时保留更多的有用信号。数值模拟实验以及实际地震资料处理结果均表明该方法能更为有效地去噪。     

基于结构自适应中值滤波器的随机噪声衰减方法

本文提出一种保护断层、裂缝等地层边缘特征的结构自适应中值滤波器,用于衰减地震资料中的随机噪声.基于地震反射同相轴局部呈线型结构的假设,采用梯度结构张量估计地层倾向,分析地层结构的规则程度,在此基础上引入地震剖面中线型和横向不连续性两种结构特征的置信度量.结构自适应中值滤波器根据这两种置信度量调整滤波器窗函数的尺度和形状,根据地层倾角调整滤波器窗函数的方向,从而使得滤波操作窗能够最佳匹配信号的局部结构特征.将本文方法用于合成和实际数据的处理,并与两种常用中值滤波方法进行对比,结果表明,该方法能够更好地解决地震剖面的随机噪声衰减和有效信号保真的问题,在增强反射同相轴的横向一致性的同时有效保持了剖面内的地层边缘和细节特征,显著改善了地震资料的品质.     

基于波动方程地震数据映射的随机噪声去除方法研究

一般的随机噪声去除方法都是通过信号分析和处理手段在信号变换空间对随机噪声进行压制,这些方法没有考虑地震信号本身所具有的特性,容易造成有效信号的损失,而本文的随机噪声去除方法是从地震波传播的角度,利用地震数据映射方法根据有效信号和随机干扰在成像空间和数据空间的不同表现进行相干加强处理去除随机干扰,可以在去除噪声的同时更好的保持有效信号.数据映射算子由频率波数域共偏移距相移法叠前时间偏移和反偏移算子两部分构成.在常规叠前时间域相移法的基础上,本文采用成像域相移法进行叠前时间偏移和反偏移,可以在一定程度上提高数据映射的计算效率,并采用自适应的变孔径方法来改善数据映射的成像质量.通过模型和实际资料处理表明,该去噪方法能有效提高资料的信噪比,改善同相轴的连续性.     

3D Steerable Pyramid分解域地震资料随机噪声衰减

三维地震资料的去噪工作在油气地球物理勘探中处于至关重要的位置.本文分析了3D Steerable Pyramid分解及重构原理,在3D Steerable Pyramid分解域采用硬阈值降阈值+均值滤波的方法对三维地震资料中的随机噪声进行衰减.经过理论模型和实际资料实验,得出无论噪声水平的高低,在3D Steerable Pyramid分解域采用硬阈值降阈值+均值滤波方法均可以从噪声背景中识别出有效信号,并且保证信噪比有足够的提高;在去噪的同时,不但连续性好,反射强的同相轴得到了增强,而且连续性差,反射弱的同相轴也得到了有效的保留.采用本方法去噪伪影较少,数据的保真度较高,去噪结果干净,同相轴连续,波组关系清晰,断块成像清晰、断点干脆.     

基于复数域混合SVD滤波方法及在随机噪声压制中的应用

在低信噪比地震资料处理中,压制随机噪声是其中的关键处理环节.传统的频率空间域预测滤波方法,容易使得去噪后高频段的有效信号严重畸变,不利于进一步提高分辨率.为此,提出了一种基于复数域混合SVD滤波法压制三维地震数据中随机干扰的方法,该方法首先在时空域对地震数据作傅里叶变换,再依据Eigenimage滤波法与Cadzow滤波法建立混合Hankel矩阵,然后对其运行奇异值分解,最后通过秩约化的方法来压制随机干扰.理论模型和实际地震数据的应用表明:该方法可有效地去除随机噪声,保护有效波,明显地改善了叠后三维地震资料的信噪比.