一种改进的基于互信息率的盲反褶积方法

互信息率(MIR)作为随机序列统计独立性的一种度量,同时包含了序列的幅度信息与相位信息,特别适合作为盲反褶积的统计准则.但基于MIR的盲反褶积方法对噪声非常敏感,并且该算法的运算量很大.本文研究了随机噪声对反褶积的影响,通过在目标函数中加入噪声约束项,抑制了反褶积过程中高频噪声的干扰,加强了算法的抗噪性能.针对算法计算量大的缺点,文中提出一种新的初值选择方法,计算效率比原方法提高了8～10倍.合成记录与实际地震资料的处理结果表明,该方法可适应于非最小相位子波,能够有效拓展地震记录的频带,提高地震资料的分辨率.

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χ22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.

利用零偏移VSP资料估计介质品质因子方法研究

利用峰值频率移动法估算零偏VSP资料的品质因子Q.该方法用Ricker子波和匹配地震子波分别逼近零相位和混合相位的震源子波,得到了峰值频率移动法估计Q值的公式.进而针对常规方法估计的地震子波峰值频率精度不高的问题,提出了估计地震子波峰值频率的特征结构法.通过合成零偏VSP资料的仿真试验,验证了峰值频率移动法估计Q值的正确性.仿真结果表明,与快速Fourier变换和Burg最大熵方法相比较,特征结构法得到的峰值频率和Q值精度高一些.仿真结果也表明,用峰值频率移动法估计Q值时需要选取恰当的子波参数,否则影响Q值估计的精度.

广义S变换用于含煤地层薄砂体预测研究

子洲地区二叠系山西组山23高阻抗石英砂岩形成于三角洲前缘沉积环境,埋藏深度浅,储集条件好,单井产量高.但是由于砂体很薄,且受邻近上部煤层和下部太原组灰岩及本溪组煤层的低频强反射干扰,薄砂体预测存在很大困难.本文将广义S变换薄层识别技术用于含煤地层薄砂体的刻画,提出了一套薄层识别流程,并用模型和实际资料进行了检验.该技术在子洲地区成功地刻画了薄砂体的分布及形态,为井位部署提供了很好的依据.

局部角度域波传播步进算法研究

本文从非均匀介质中波动方程出发,提出了基于一般标架的相空间(局部角度域)波传播的步进算法.该方法在构造单程波的步进算法时,在选择标架或正交基等方面有更大的自由度.我们以不随频率及深度变化且具有变尺度特性的Gabor-Daubechies紧标架为例,给出了单程波传输算子的具体形式及相应的波场步进算法;详细讨论了基于Gabor-Daubechies标架的传输算子的高频渐近展开问题,得出了在高频、小传输步长条件下传输算子的近似解析表达式,并给出使用条件.通过模型算例,比较了精确传输算子与高频近似传输算子用于非均匀介质中波传播的结果,说明在一定条件下由两者得出的波场几乎是相同的.

复杂气藏AVO属性交会含气性检测应用研究

乌审召地区沉积相带复杂多变、储层非均质性强、气层AVO响应多变,含气储层预测难度大.本文在精细岩石物理分析的基础上,选取具有明确岩石物理含义且对气层敏感的AVO属性,针对不同AVO分类井进行AVO正演建模和流体替代分析,研究该区AVO气层响应特征及属性交会规律,并确定了以NI和PR属性交会为核心的AVO气层检测方法及流程,为探索解决该区含气性预测难题提供了有价值的思路.利用这套方法,对该区储层进行了含气性检测,取得了良好效果.

黏弹性与弹性介质中Rayleigh面波特性对比研究

Rayleigh面波的频散特性可以用来研究地表浅层结构.本文使用时域有限差分法来模拟复杂黏弹性介质中的Rayleigh面波,研究了Q值对面波频散特性的影响.文中采用旋转交错网格有限差分,以非分裂卷积形式的完全匹配层为吸收边界,推出了求解二阶位移-应力各向同性黏弹性波动方程的数值方法.为了检验数值解的精度,首先将简单模型的正演结果与解析解对比,验证了方法的正确性;然后模拟了横向缓变层状介质和含有洞穴的介质中的面波,对弹性和黏弹性介质中的面波的频散特性进行对比分析.模拟结果表明浅层Q值对面波的频散特性有显著的影响;强吸收情况下,高阶面波的能量相对低阶面波能量显著增强.

椭圆展开共反射点叠加方法的应用研究

本文详细介绍了均匀介质条件下椭圆展开共反射点（CRP）叠加原理,并引入双参数（上行波与下行波的速度比和平均速度）来解决非均匀介质条件下的叠加成像,严密论证了所求得的速度是真正的共反射点叠加速度,并结合理论模型计算和地震资料处理证实,利用椭圆展开CRP方法可以对复杂地质剖面求取准确的共反射点叠加速度和正确的零偏移距剖面,得到的成像效果远优于传统共中心点（CMP）方法.

交通流量经验模态分解与神经网络短时预测方法

基于经验模态分解(EMD)和神经网络,提出了一种短时交通流量预测方法。通过EMD分解把交通流量分解成不同的模态,利用神经网络对分解后的各分量进行预测,再将预测值累加得到最终的预测结果。利用EMD与神经网络模型对I-800数据库实测交通流量数据进行预测,结果表明该方法具有很高的预测精度,明显优于直接采用神经网络的预测结果。

利用局部谐和基小波束的高精度叠前深度域偏移成像方法研究

小波束域利用局部余弦基(local cosme bases)的偏移成像方法具有很高的计算效率和成像质量.然而局部余弦基小波束通常沿垂直方向具有两个对称波瓣.由于缺乏单一定义的方向性,在某些强变速介质中利用局部余弦基的波传播方法会产生一定的误差,同时也使得一些在局部角度域的操作变得非常不便.于是我们提出了利用局部谐和基进行波场外推的方法.局部谐和基(local harmonic base)是由局部余弦基和局部正弦基线性组合而成,具有单一定义的方向性,同时具备快速算法.局部谐和基与Gabor-Daubechies标架类似,都具有单一定义的方向性,但比Gabor-Daubechies标架效率更高.局部谐和基保持了与局部余弦基的偏移成像方法相同的计算效率,但在成像精度上有了显著的提高.通过二维SEG/EAGE模型和BP模型的叠前深度域偏移成像说明了该方法的有效性.

用于零偏移距VSP资料的自适应波形反演方法研究

提出一种利用零偏移距VSP资料初至下行波(即直达波)反演介质品质因子Q及层速度V等参数的方法,称为自适应时域波形反演法(ATWI).为了充分地利用有效信息,该方法根据实际VSP资料的信噪比及直达波与上行波干涉的程度,自适应最大限度地选取未受干扰的初至波片段,并用该片段构造目标函数;通过恰当地构造数据加权矩阵提高目标函数对Q值变化的敏感性;为克服非线性反演的病态问题,采用近来发展的乘性正则化方法,并通过约束条件限制待求参数的取值范围;文中推导出了雅可比矩阵各元素的解析表达式,从而减小了反问题的计算量.合成数据反演结果表明,与谱比值法和子波包络峰值瞬时频率法相比较,ATWI法受上行波影响相对较小、抗噪性能更强.实际资料算例进一步证明了ATWI方法的有效性.

基于信号独立性最大化的地震盲反褶积方法研究

提出了一种新的基于随机变量独立性度量的盲反褶积算法,构建了用于地震信号盲反褶积的目标函数,用以衡量输出信号的独立性;为了简化目标函数的优化过程,采用Neidell的子波模型,使得盲反褶积优化过程变为简单的一维搜索,无需设定初值,也取消了人为干涉。该算法可以在较短的数据集里对信号进行反褶积处理,能够有效拓宽地震记录的频带,地震资料的分辨率得到提高。仿真实验及对实际地震数据的处理结果表明算法的正确性。

弥散黏滞性波动方程的吸收边界算法

针对地震波数值模拟中因计算区域有界而产生的人工边界反射问题,提出了一种弥散黏滞性波动方程的吸收边界算法.在所研究的有界计算区域周围加入合适的吸收层,使得吸收层内的地震波随传播距离指数衰减而达到吸收边界反射的目的.利用傅里叶变换求得无界空间该波动方程的解;引入衰减函数构建有界空间相应的辅助方程,合理地选择衰减函数使得计算区域内辅助方程的解为原方程的解,而边界吸收层内的解呈指数衰减;运用有限差分法在均匀介质和均匀层状介质中求解弥散黏滞性波动方程,采用该方法对边界进行处理并与未加边界处理的波场快照和地震记录进行对比.实验结果表明,所提方法处理后的波场快照几乎无边界反射波存在,在空间位置为x=147m、z=747m的地震记录中,0.5s处边界反射波的振幅趋于0.所提方法也适用于声波方程和Stokes方程.

广义S变换与薄互层地震响应分析

Stockwell等人提出的S变换虽然与Fourier谱能保持直接联系 ,然而 ,由于S变换中的基本小波不适用于地震资料处理 .为此本文采用两个步骤对S变换加以推广 ,得到两种新变换 (统称为广义S变换 ) .首先 ,用带有 4个待定参数的调幅简谐波来代替S变换中的基本小波 ,定义广义S变换 1,给出对应的逆变换 ;然后 ,以第一步中的基本小波的线性组合为新的基本小波 ,定义广义S变换 2 ,并构造其逆变换公式 .最后 ,分别使用S变换及广义S变换对几种典型的薄互层模型进行分析计算 .结果表明 ,后者比前者有更强的探测能力 ,后者可准确地确定厚度为 1 8波长的薄互层中波阻抗界面位置 ,但前者却不能 .文中还用实际资料处理的结果 ,证明了广义S变换方法的有效性 .

三参数小波及其在地震资料分析中的应用

提出了一类含有三个可调参数的分析小波(称为三参数小波),通过选择这三个参数,可使其最适合于所给定的问题.Morlet小波及改进的Morlet小波是其特例.通过对三参数小波中的参数加以约束,可以获得一类新的近似解析小波.论证了通过恰当的选择参数,三参数小波不仅适合于分析包含慢变频率和振幅分量的信号,而且也适合于包含快变分量的信号.以三参数小波为分析小波,提出了一种用于薄互层地震资料分析的方法.该方法能够刻画薄互层的沉积旋回,也能研究薄互层内部的局部结构,并采用模型资料验证了方法的有效性.

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MonteCarle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.

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.

面波压制的Ridgelet域方法

面波压制是地震数据处理中的一个重要问题.常规的处理方法虽然能在一定程度上压制面波,但是在处理过程中只是单一的利用面波的一种特性,例如频率域滤波中利用面波与有效信号频率之间的差别,因此难以有效地压制面波.利用Ridgelet变换可将原始地震记录拓展到(a,τ,p)三维空间,从而可以同时利用地震记录的视速度、时间和尺度域特性差别,实现有效信号与面波的分离.文中通过理论合成记录及实际地震记录的算例,证实了基于Ridgelet变换的面波压制方法是有效且可行的.

基于地震信号波形形态差异的面波噪声稀疏优化分离方法

实际地震信号通常可表示为具有波形特征差异的多种基本波形信号的线性组合,如叠前道集中的工频干扰噪声与有效波信号、面波噪声与体波信号等.选择单一数学变换方法,往往不易实现地震信号的稀疏表示.近年来发展的形态成分分析理论,通过联合多种数学变换,可实现对复杂信号的稀疏表示.本文根据单道地震记录中面波与体波信号波形结构特征的差异性,提出一种基于形态成分分析的面波噪声衰减方法.针对面波的低频、窄带以及频散特性选择一维平稳小波变换作为其稀疏表示字典,而针对体波波形的局部相关特性选择局部离散余弦变换作为其稀疏表示字典,建立基于双波形字典的形态成分分析模型,通过求解该稀疏优化问题获得最终的信噪分离结果.理论模型和实际地震资料处理证实该方法不仅能够衰减单炮地震记录中的强面波干扰噪声,同时能够更好地保护有效信号的波形特征与频谱带宽,为地震资料的后续处理和分析提供良好的数据基础.