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.

     

基于多特征融合自编码器的无监督地震相分类研究

地震相分类是地震数据解释中的一个重要步骤, 是地震数据与沉积相的连接工具.为了提高地震相分类精度和减少对有限人工标签的依赖, 本文提出了一种基于多特征融合自编码器的无监督地震相分类方法.首先, 提出了一种混合卷积和变分编码的多特征融合自编码器, 实现了地震数据中表征地震相的大量隐含特征提取.其次基于非负矩阵分解和K均值聚类实现了主特征分量分解和地震相聚类.实际地震数据应用结果和指标分析表明, 本文方法提取的隐含特征趋于正态分布, 且主特征分量中蕴含了不同地震相类别的响应, 从而可以获得更准确的地震相分类结果.在渤海湾盆地东营凹陷古近系沙河街组湖相沉积中, 清晰划分出了六类沉积微相的边界, 有利于揭示三角洲沉积环境演变.

     

基于门控循环单元主导的深度网络半监督地震衰减补偿方法

地震波在地下传播时存在能量衰减,呈现非平稳性,导致地震资料的分辨率降低,不利于储层刻画.为了解决这个问题,需要对地震记录进行衰减补偿来消除非平稳性.考虑到GRU(Gated Recurrent Unit)即门控循环单元在处理时间序列时具有长时和短时记忆的优势,本文构建了以GRU为主导的网络结构(简称GRU网络), 提出了基于GRU网络的地震衰减补偿方法.实际地震数据处理中,测井资料往往非常有限,导致标签数据较少.为解决小样本问题,本文借鉴自编码器的思想,除井旁道和测井合成地震记录的标签外,将其余地震记录作为无标签数据引入训练,半监督地学习非平稳数据到平稳数据的非线性映射,实现了地震记录的衰减补偿.最后利用含噪合成地震记录和实际地震资料测试了本文提出的方法,证明了其有效性.

     

广义S变换域有色噪声与信号识别方法

为研究广义S变换域有色噪声与信号识别问题,首先推导白噪声在S变换和广义S变换下平均功率谱的统计规律,白噪声的平均功率谱与频率呈线性关系. 然后从理论上定性分析一般的有色噪声功率谱的分布特性,得出在广义S变换域有色噪声的功率谱服从自由度为2的χ2分布的规律, 并用Monte Carle方法进行了验证. 在上述工作基础上,本文提出了利用噪声和有效信号统计特性的差别,在广义S变换域中区分噪声和信号的方法,并用模型数据证明了方法的有效性.     

利用VSP资料直达波的包络峰值处瞬时频率提取介质品质因子

本文采用一个具有4个待定参数的函数去逼近震源子波,利用黏弹介质中单程波传播理论推导出了地震子波包络峰值处瞬时频率(EPIF)和品质因子之间的解析关系;同时,为提高瞬时频率的估计精度和抗噪性能,在小波域中发展了一种计算瞬时频率的方法,并在此基础上提出了估算VSP资料Q值的方法,简称小波域包络峰值处瞬时频率法(WEPIF)．合成的VSP数据衰减估计结果表明,与对数谱比法和中心频率偏移法相比较,WEPIF法受到界面反射波影响相对较小、计算结果稳定、精度相对较高．将WEPIF法用于某气田的单炮零偏6级VSP资料Q值估计,结果表明,吸收强弱与储层含气性高低有良好的对应关系．     

叠前地震资料噪声衰减的小波域方法研究

讨论了叠前地震记录中随机噪声的模拟方法,采用定性分析与Monte Carlo仿真相结合的方法,研究了在物理小波为基本小波的变换域该类随机噪声局部小波功率谱的统计特性,得出：其局部小波功率谱服从χ22分布.在此基础上,利用假设检验给出了在给定置信度下确定有效信号在小波变换域内能量分布空间的方法,通过在有效信号能量分布空间重建信号来压制噪声.给出了模型及实际地震资料算例,证明了本文提出的方法的有效性.     

基于熵谱特征定量计算薄层厚度的方法研究

讨论了基于地震资料的熵谱特征定量计算薄互层厚度的原理。首先对谱均衡后的地震数据作归一化处理,然后对处理结果作最大熵谱估计,若估计结果的谱分辨率精度不能满足要求,则先对归一化的地震记录叠加适当的白噪声,然后再作最大熵谱,这样可以得到较高的估计精度。另外,文中对流程中关键步骤之一的最大熵谱估计进行了改进,并给出了基于相关技术用于从谱上提取周期的方法,提高了谱周期的估计精度。文中用合成地震数据证明了其有效性。     

三维共偏移距叠前地震数据反假频射线束形成偏移成像

对稀疏/非规则采样或者低信噪比数据,射线束提取困难并伴随有假频产生,对叠加剖面和道集造成严重干扰.为了提升射线束偏移在稀疏和低信噪比地震数据采集中的成像效果,本文提出基于三角滤波的局部倾斜叠加波束形成偏移假频压制方法.射线束偏移首先将地震数据划分为超道集,经过部分NMO后转化为以射线束中心定义的共偏移距数据,倾斜叠加和反假频操作均在局部共中心点坐标上实现.时间域倾斜叠加是对地震数据的时移累加操作,三角低通滤波同样可以在时间域完成,在对地震数据进行因果和反因果积分后,亦为地震数据的时移累加.因此,三角低通滤波与倾斜叠加可在时间域结合同时完成,避免了频域滤波的正反傅里叶变换.本文在反假频公式中加入权重系数,用以对反假频的程度进行控制,达到分辨率和噪声压制的最佳折衷.以某海上三维实际数据为例,文中展示了反假频射线束形成对偏移叠加剖面和共成像点偏移距道集中的噪声进行了有效压制.

     

利用叠前CMP资料估计介质品质因子

本文提出了一种利用叠前CMP道集资料估计介质品质因子的方法,同时提出利用地震道间有效信号的相干性估计层位信息的方法.首先采用具有4个待定系数的函数去逼近震源子波,利用黏弹介质中单程波传播理论推导出地震子波包络峰值处的瞬时频率(EPIF)与不同偏移距处走时的关系;其次利用该关系,外推出该同相轴零偏移距处的EPIF,用小波域包络峰值处瞬时频率法(WEPIF)结合层位信息估计Q值.合成数据的结果表明,EPIFVO法(子波包络峰值瞬时频率随偏移距变化)无边界效应,计算精度相对较高;将该方法用于实际资料算例,结果表明,衰减强弱与储层的吸收有较好的对应关系.     

基于时空局域化dreamlet单程波算子的观测系统沉降法偏移

Dreamlet偏移成像目的是探索一类能够对地震波场和单程波传播算子同时分解和压缩的理论和方法,也即实现在压缩域的传播与成像.地震数据在时间和空间的非平稳性质,决定了要实现地震数据的有效稀疏表示,分解方法必须在时间和空间上同时具有局域化性质.Dreamlet由时间和空间局部分解原子的张量积构成,可以看作一种脉冲-小波束形式的波场分解原子.时空局域化的dreamlet单程波传播算子在对波场沿深度方向延拓时,地震数据在时间轴上总是向同一方向流动.随着深度的增加,部分用于成像浅层结构的数据归位至其空间位置后被dreamlet算子丢弃,波场的有效记录时间变短,每一步用于波场延拓的计算量也相应下降.为了充分发挥这一优势,本文介绍dreamlet传播算子与观测系统沉降法偏移相结合的理论与方法.观测系统沉降法偏移每一步都将记录到的所有数据向下延拓,沉降后的波场等效于把源和检波器都放置在目标深度所能接收的反射数据.Dreamlet观测系统沉降过程只保留用于成像观测系统下部地质结构的有效数据,自动丢弃已经用于成像观测系统上部而对下部成像没有贡献的信号.本文通过二维SEG/EAGE叠后和Marmousi叠前数据算例展示了dreamlet传播算子应用于观测系统沉降法偏移的这一特点.数值算例结果显示,在不影响成像质量的前提下,该偏移方法能够有效减少传播数据量,为发展一种快速高效的偏移方法提供了新的思路.