基于曲波变换与快速指数阈值迭代的多震源地震数据分离

传统的地震数据采集方式是炮与炮之间分开激发,施工效率较低,多震源地震混采技术通过多炮同时或延时激发,大幅提高了施工效率,但同时也给地震数据带来了较大的混合噪声,传统方法的去混效率偏低,为此,将曲波变换与快速阈值迭代法进行结合,在此基础上使用指数阈值模型,得到一种基于稀疏反演快速高精度的多震源数据分离方法。在曲波域分离过程中,采用软阈值函数和指数阈值模型,经过迭代获得了较好的分离结果,此外,还对其抗噪性能进行了相关的研究。理论数值模拟和实际数据的应用,表明本文方法相较于传统的分离方法,收敛速度更快,保留了更多的有效信号,具有更高精度的分离效果,且有良好的抗噪性能。

基于BM3D的多震源数据分离方法研究

多震源混合采集技术将传统的逐炮激发和逐炮接收的低效采集方式转变为同步激发和连续接收的高效多震源采集方式,突破了传统采集技术对于时间和空间的限制,有效提高了采集效率以及空间采样率。但其混合波场的分离对地震资料品质的保证提出了新的挑战。在伪分离记录中次震源的信号在除共炮点域之外的三个时域中以不连续的随即脉冲的形式存在。基于此特点,本文采用BM3D去噪算法对经过动校正处理的共检波点域伪分离数据分离混叠噪声。经理论数据验证,该方法应用于多震源数据分离中,取得了较好的应用效果,证实了提出方法的正确性与可行性。

多震源地震数据偏移成像方法

多震源地震技术是一种高效的地震数据采集方法技术,得到的地震记录是来自多个震源的混合地震数据.本文在多震源波场传播理论和地震波场满足线性叠加原理的基础上,提出了两种多震源地震数据的偏移成像方法.第一种方法是首先对多震源地震数据进行分离,得到各个单震源的地震数据,然后再利用常规的偏移成像方法进行处理;第二种方法是多震源地震数据的直接偏移成像.把本文提出的多震源偏移成像方法应用于数值模拟的多震源地震数据,验证了本文方法的正确性和有效性,直接偏移成像方法较分离后再偏移方法具有更高的计算效率.

利用自适应迭代多级中值滤波法分离海上多震源混合波场

多震源激发技术可提高海上地震勘探作业效率,但其混合波场的分离是影响成像的关键因素。伪分离记录中次震源波场在共炮集域之外的其他时域中呈现与主震源波场不同的随机分布特征。本文采用自适应迭代多级中值滤波去噪法以实现海上多震源混合波场的分离,迭代过程中通过自适应减小中值滤波窗口逐步提取波场细节信息。海上实际多震源采集混合炮集记录的波场分离结果表明,分离后的各震源单炮记录清晰,频谱特征相近,证实本文方法具有很好的实际应用价值。

基于各向异性全变分约束的多震源弹性波全波形反演

多震源编码技术可以提高全波形反演的计算效率,但同时会引入串扰噪声使反演结果质量降低,全变分约束可以有效地压制层内噪声并突出模型界面,其与多震源技术的结合,能在大大提高弹性波全波形反演效率的同时提高反演质量.本文提出了一种高效的动态多震源全波形反演策略,可以在离散串扰噪声的同时保证照明的均匀性,根据残留串扰噪声的分布特征,构建了与之匹配的基于各向异性全变分约束的弹性波全波形反演方法.为了减少周期跳跃效应,将基于稀疏约束的低频重构算法应用于弹性波地震记录,给出了利用快速梯度投影算法求解各向异性全变分约束的全波形反演流程.模型数据测试结果表明本文的方法不仅能有效地抑制多震源方法导致的串扰噪声,同时也能降低观测数据中的噪声对反演结果的影响.

基于多t-x域联合的多震源地震数据混叠噪声分离方法

随着多震源同时激发采集方法在地震油气勘探领域的应用逐年增加,许多学者对其关键技术多震源地震数据混叠噪声分离进行了研究,就目前为止,仍需开展保真度更高的方法研究。基于以下设想:对多震源地震数据做正常时差校正(NMO),可以加强反射信号的线性分布程度(尤其在共中心点CMP道集内),并扩大反射信号和混叠噪声的分布差异;单域分离混叠噪声,仅针对混叠噪声和反射信号的某一分布特性差异进行分离,多t-x域联合分离可综合利用各t-x域内混叠噪声和反射信号在各域内的分布差异,其分离效果更好。首先,通过对多震源数据CMP道集做NMO以强化反射信号的线性程度、扩大随机分布混叠噪声的离散程度,利用中值滤波分离大部分混叠噪声,再在其他t-x域内(如共炮点CSG道集、共检波点CRG道集和共偏移距COG道集等)根据残余混叠噪声分布特征利用随机噪声衰减等方法进一步分离,并在整个分离处理中使用保幅处理方法。提出的多t-x域联合分离混叠噪声方法,经理论数据验证,相较于单域分离方法可以有效且保真分离多震源数据中的混叠噪声,并对其他噪声和横波有一定的压制作用;实际数据应用效果表明,该方法比单域方法分离效果较好,叠后成像效果品质较高。多t-x域联合分离混叠噪声方法,能够稳定、可靠和保真地分离多震源地震数据中的混叠噪声。

基于稀疏反演的多震源地震混合采集数据分离技术

多震源地震混合采集数据(混叠数据)目前还不能直接采用传统的地震资料处理流程处理,必须先进行分离。基于滤波思想的分离算法可以初步实现对混叠数据的分离,但是当有效信号完全淹没在强噪声中时,该算法的分离效果较差,有效信号会受到损害。提出了一种基于稀疏反演的多震源数据分离算法,实现步骤是:首先输入野外采集的混叠数据,将其从炮集抽取为共检波点域或共炮检距域道集,使得来自邻炮的记录数据变成非相干噪声;然后通过稀疏反演,采用L1模的阈值噪声压制算法估计出混叠数据的噪声;最后从混叠数据中减去估计得到的噪声,从而分离出有效信号。模拟和实际数据测试结果表明,该方法能对混叠数据进行有效分离,很好地压制混叠噪声和保护有效信号。

基于Huber范数的多震源最小二乘逆时偏移

将Huber范数推广到最小二乘逆时偏移中,提升了算法的稳健性;同时考虑到最小二乘逆时偏移的计算量较大,将随机最优化相位编码技术引入到基于Huber范数的多震源最小二乘逆时偏移中,可有效提高计算效率,压制串扰噪声;最后通过常规有限差分正演模拟记录试算,验证了算法的有效性和对复杂模型的适用性。

多震源地震正演数值模拟技术

常规地震采集技术因受相邻时间激发炮之间时间间隔的制约而存在采集周期过长,采集成本过高的问题,而多震源同步激发地震采集技术可以克服这方面的缺陷,但存在着波场过于复杂的问题,地震正演模拟技术可以帮助我们提高对这种复杂波场的认识水平,为此采用2D弹性波方程交错网格高阶有限差分格式,开发了多震源同步激发波场正演数值模拟技术,能够模拟任意多个同步激发震源的弹性波波场,震源函数可以是雷克子波,也可以是可控震源扫描信号,且同步激发震源之间可以有随机时差.模型试算结果分析表明,该技术既是一项高精度的多震源正演模拟技术,也是一项高效率的地震正演数值模拟技术.

基于全变分原理的多震源混合数据直接偏移方法

多震源混合地震采集技术,即将多个震源以一定编码方式连续地激发,得到多炮混合的地震数据.该技术能减少地震采集时间,节约采集成本,但是混合数据的直接偏移会在成像剖面中引入严重的串扰噪声,影响成像效果.从数学上看,地震成像属于典型的数学物理反问题,可以采用线性反演方法求解一个正则化约束的最小二乘(LS)优化问题,获得更高质量的成像结果.全变分(TV)正则化方法是图像去噪和复原领域中广泛应用的热点技术,其能在去除噪声的过程中保留图像的边缘信息和不连续性.在对TV图像去噪复原方法原理分析的基础上,本文将多震源混合数据直接偏移成像问题转换成图像复原的极小化能量泛函问题,用TV正则化代替传统最小二乘偏移(LSM)中的L2范数正则化,提出基于全变分原理的混合数据直接偏移方法.该方法使用基于梯度的快速迭代收缩阈值与快速梯度投影组合算法——FISTA/FGP求解最优化问题,能有效压制串扰噪声,增强同相轴连续性,提高成像分辨率.理论模型测试结果表明:将本方法应用于混合数据,无论是去噪效果还是成像精度都得到显著改善.

优化的多震源最小二乘逆时偏移

最小二乘逆时偏移相比于常规偏移具有较大优势,但计算量过大限制了其推广、应用;相位编码技术通过将多炮数据组合成一个超道集,可有效提高计算效率、压制串扰噪声,编码策略种类繁多,但缺少对比分析。为此,在实现多种编码策略最小二乘逆时偏移算法的基础上,通过模型试算,详细对比、分析了四种较为常用的编码策略(振幅编码、极性编码、随机时延编码、平面波编码),并将随机最优化思想推广到相位编码最小二乘逆时偏移中,提出了优化的相位编码最小二乘逆时偏移算法。该算法考虑了梯度的随机特性,即每次迭代的梯度都是之前迭代梯度的指数衰减加权平均,通过合并之前的信息,减小了梯度的随机波动。模型试算证实,优化的相位编码最小二乘逆时偏移算法比传统相位编码最小二乘逆时偏移方法收敛更快,可节省计算成本、提高计算效率。

基于L1范数正则化的三维多震源最小二乘逆时偏移

与常规偏移相比,最小二乘偏移在振幅保真性、提高分辨率、压制偏移噪音等方面具有较大优势。交错网格下基于一阶波动方程的最小二乘逆时偏移能够考虑介质密度的影响,且在压制数值频散方面有一定的优势,但该方法目前主要应用于二维介质中。为了拓展方法的适用范围,将该算法推广到三维情形下。同时,考虑到多震源方法会引入串扰噪声,在目标泛函中引入L1范数的稀疏正则化约束,并给出一种快速有效的解法。结果表明,相位编码算法可显著降低计算量,提高计算效率,但会引入高频的串扰噪音,而L1范数正则化由于加入稀疏约束,可有效地压制成像结果中的低频和高频噪音,显著提升成像分辨率,较大程度地改善成像质量,且线性Bergman解法降低反演结果对参数的依赖度,适用于实际资料的处理。

纵横波分离的多震源弹性波全波形反演

弹性波全波形反演(EFWI)具有获取高精度纵、横波速度和地层密度的潜力,但计算成本高。纵、横波耦合会引起串扰噪声,降低反演精度。多震源编码技术能大大提高EFWI的计算效率,但会增加波场的复杂度,致使非线性问题更严重。为此,提出一种基于纵、横波分离的多震源弹性波全波形反演(ES_SEFWI)方法,通过动态震源随机编码技术压制多震源串扰噪声,同时采用波场分离技术缓解纵、横波耦合引起的串扰效应。纵、横波速度结构相关的Marmousi模型和纵横波速度结构不相关的Marmousi-Ⅱ模型测试结果表明,所提反演方法能有效压制串扰噪声并提高计算效率。

多震源地震压力波的格子Boltzmann模型

给出一种新的用于模拟地震压力波的格子Boltzmann模型.使用压力分布函数的Chapman-Enskog展开和多重尺度技术,给出满足地震压力波方程要求的高阶矩以及简单的平衡态分布函数表达式.利用这个模型,模拟了多震源引起的地震压力波运动,数值结果可以同差分方法的结果进行比较.

不规则采样的多震源数据整形正则化分离方法

由于施工和经济等条件的限制,多震源数据可能不完整或者是不规则采样,因此能够同步处理多震源数据的分离和插值方法对多震源混合采集技术具有重要意义。本文通过引入Mask算子,将规则采样数据的分离方法扩展为不规则采样数据的分离和插值方法,并给出了处理的迭代流程。在分离数据时,先将不规则采样的混合数据转换到稀疏域,然后在稀疏域中使用整形因子进行约束实现分离和插值。模拟数据和野外实际数据的分离获得了较好结果,验证了本文方法及其流程的正确性。

Seislet变换在海上拖缆多震源采集数据分离中的应用

多震源混合采集技术具有减小勘探周期、降低勘探成本、提高数据质量等方面的优势,近年来,海上拖缆多震源混合采集技术得到了发展和应用,由于海上拖缆采集每炮对应的排列位置随着炮点同步移动,导致多震源混合数据的分离往往是一个欠定的反演问题,Seislet变换对地震数据具有更好的压缩特性,并且能够压制随机噪声,为此,分析了不同数据域海上拖缆多震源采集数据特征,将Seislet变换应用于海上拖缆多震源混合数据的分离,海上拖缆多震源合成和实际采集的混合波场分离结果表明,该方法能够取得更好的分离效果。

1992年6月28日大贝尔地震宽频记录的分析:多震源的证据

6月28日大贝尔地震发生于15:05:21格林尼治((GMT))。该地震被认为是早些时间M_w=7.3的兰德斯地震的余震。从所有余震的位置和长周期震源研究看,一般认为破裂是向北东方向传播的。然而,地表没有发现破裂,由强震和TERRAscope数据所确定的主震位置相互一致,并且没有位于假设的断层面上。此外,对TERRAscope台阵中得到的记录进行的方向性分析表明,显著的短周期和长周期能量沿假定的相对断层面向北西方向传播,沿假定的破裂面和北西方向的相对断层面分布大量早期余震支持了这一观测结果。1992年6月28日14:43(GMT)、M_w=5.2前震与1992年8月17日、M_w=5.0余震的经验格林函数处理所得到的结果相互一致,它表明大贝尔地震至少由两个主要的子震组成。从经验格林函数的结果中我们推导出,第二次和可能的第三次次级子震发生在假定的(北东走向)主震破裂面上。但是,显著的地震矩释放发生在相对北西走向上。我们提供了大贝尔主震宽频位移记录的线状震源断层模型,它表明必须是双断层地震才能产生出所观测到的波形。主震的位置及定向性分析施加的限制要求初始破裂向着北西方向,走向为320°,大约4 s之后,沿北东.南西方向断层(北偏东50°)有一双向破裂。

运用不确定定位的地震估计多震源地区的地震活动性

引言广泛用于确定场地地震危险性的概率模型的方法依赖于场点附近潜在震源的活动性概率模型的可信度。在有实际意义的许多情况下,要评估的地震危险性模型是由场点附近几个不完全知道的震源的活动性所确定。

基于改进迭代去噪法的多震源地震数据分离

多震源激发技术与单震源采集方法相比,极大地提高了地震勘探效率,其混合数据的分离是影响成像的关键因素。将多震源混合数据的伪分离记录从共炮道集分选到其他道集时,次震源地震信号表现为随机噪声,可通过迭代去噪的方法进行分离。本文对传统的迭代预测去噪法进行改进,在每次去噪前加入上一次分离结果来增加迭代去噪的稳定性,并结合多方向矢量中值滤波来进行随机噪声的去除。通过理论模型的多震源混合数据分离试验,表明本文提出的方法具有更好的分离效果,且更为强健,在不同滤波参数下均能保持一定的稳定性。将该方法应用于实际海洋混合地震数据的分离,同样能得到较好的分离结果,具有实际应用价值。

多震源盲分离技术研究

本文将双震源数据分离当成一个盲信号分离(Blind Signal Separation, BBS)的问题,介绍了盲信号分离基本理论,重点简述了线性瞬时模型的分离方法。对于混合数据个数m和单震源数n相同的情况,本文设计了一种基于去相关的盲信号分离处理方法,并对该分离方法做了数值模拟,证明了方法的有效性。