利用抗假频凸集投影算法的规则缺失地震数据重建

在地震数据现场采集过程中,因受工区复杂地形等条件限制,采集到的地震数据大多不完整、不规则,且会呈现不同程度的空间假频现象。在均匀空间网格下,规则地震道缺失引起的假频与真实频谱相似,而常规基于傅里叶变换和凸集投影（POCS）的重建方法不能实现反假频重建。为此,针对线性同相轴规则缺失地震数据,通过在f-k域中采用倾角扫描方法拾取有效波能量,建立相应的选择函数,将其引入到POCS算法对数据进行反演计算,重建得到无假频数据。数值实验结果表明,文中所提方法在重建规则缺失地震数据的同时有效地消除了假频信息。     

一种高效稳定的三维叠前插值技术及应用

叠前道内插方法可以改善地震数据空间采样不足对叠前处理和偏移成像造成的不利影响。实际地震资料处理时叠前地震道插值,不但要精度高、适应性强,而且还要速度快,同时不能导致地质假象。为此,将计算效率较高的二维半步长预测滤波插值方法拓展应用到三维叠前资料处理,形成了一种可用于三维叠前数据加密的广义f-x,y域半步长预测插值方法,给出了几种用于炮集数据加密的实现方式。数值试验和实际数据应用展示了方法的实用性。该方法可以对具有空间假频的地震道进行内插,内插出的地震道波形自然。将其应用于三维炮集数据加密,有助于改善地震成像质量。     

最小平方倾角分解与道间插值

道间插值方法在三维地震资料处理中具有十分重要的作用,它可用来减小空间采样间隔、减少三维偏移的空间假频与频散现象、改善三维偏移剖面的质量。文中详细讨论了道间插值的基本原理,指出了道间插值可以通过倾角分解、倾角内插和倾角合成三步来实现,其中的倾角分解是整个道间插值中最关键的问题。文中采用两次最小平方误差方法求取地震道的倾角分量,实现道间插值。该法可适用于任何复杂的地震资料,并具有陡构造形态保真度、高空间频率保真度和高振幅特征保真度等多种优点。     

地震资料快速两步插值算法

为了提高插值效率以及选择最优的插值方案，基于凸集投影（POCS）算法和迭代阈值（IST）算法的分析公式，在前人的基础上发展了快速迭代收缩阈值（FIST）算法和快速凸集投影（FPOCS）算法。基本思想是：将前一步的插值结果与前两步的插值结果通过线性算子进行线性组合，得到迭代收缩算子；通过插值算法进行插值。同时引入质量控制新准则，提高了计算效率和精度。使用IST、POCS、FIST和FPOCS等算法分别对由Seismic Lab建立的四层地震模型、Marmousi模型的不完整地震数据进行插值，筛选出最佳的阈值策略，并最终由实际地震资料进行验证。结果表明：阈值指数递减策略较恒阈值、阈值线性递减、数据驱动阈值等策略获得的插值结果的信噪比更高；结合终止准则，最大迭代次数为35~50时，即可获得较好的插值效果。     

道均衡抛物线Radon变换法地震道重建

基于抛物线Radon变换地震道重建（PRT）的基本原理和傅里叶变换频谱的基本性质，本文提出了迭代加道均衡抛物线Radon变换（BPRT）方法，把道均衡技术和带限PRT法有机地结合起来，不仅大大提高了缺失地震道插值重建的计算效率，而且成功运用于叠前地震资料的反假频重采样处理中。此法与传统最小二乘抛物线Radon变换法相比，其计算精度相同，且计算效率大约提高了5倍。理论模型试算与实际地震资料处理证明该方法具有精度高、效率高的特点。     

利用曲波变换预测多次波模型

针对SRME方法在多次波模型预测阶段存在的缺陷,利用曲波变换多方向的特性,自动选取遵循斯奈尔定律(即走时平稳区域)的多次波贡献道集,对多次波模型道进行构建。该策略减小了非平稳走时区域多次波贡献道集可能产生的假频对多次波模型的影响。对于原始含有空间假频的数据,借助曲波变换多尺度的特性,利用地震数据中不含假频的低频分量对假频分量进行约束,构建了一个抑制假频滤波器,可以减小空间假频对多次波模型的影响,提高多次波模型的预测精度,为后续的相减阶段提供更好的模型数据,有利于最终多次波压制。模型数据和实际资料验证了本文方法的有效性。     

基于Shearlet变换稀疏约束地震数据重建

地震数据重建是地震数据处理流程中关键步骤之一,重建效果的好坏直接影响到后续的多次波消除以及偏移成像效果。为了获得更好的重建效果,提出了以压缩感知为理论基础,采用jitter欠采样的Shearlet变换稀疏约束地震数据重建方法。将Shearlet变换与凸集投影(POCS)算法结合起来在动校正预处理后对地震数据进行重建,增强了地震数据在Shearlet域的稀疏性。理论分析和实际地震数据验证结果表明,该方法可以在部分地震数据缺失的情况下取得很好的重建效果,有效地解决了假频问题。     

克希霍夫偏移算子的选频设计

积分偏移方法是通过输入地震道偏移孔径内的求和来求取单点输出的,偏移孔径的大小受尼奎斯特空间准则的限制.因此,一般在频率很高时,不作陡倾角的成象,以免产生严重的偏移假象(偏移算子假频),这对时间域克希霍夫偏移来说是一个致命缺陷,解决这个问题的标准方法是偏移前作空间道内插来缩小道间隔,从而增加陡倾角时可用于偏移但又不产生假频的频率成分。解决算子假频问题的另一方法是改变克希霍夫偏移算子的频率响应。这个算子在偏移孔径内是可选频的:即在孔径的最内端(指浅层倾角),它允许输入地震道的所有时间频率通过,当趋向于孔径的外端时,它就逐渐地截除高频成分.因此对浅层倾角作偏移成象起作用的是输入数据的所有频率成分,而陡倾角成象时起作用的只是输入数据中允许通过的低频成分。本文通过一个选频克希霍夫偏移算子应用在合成数据集(包括大于垂直角的倾角)中的简单认识为例,具体地说明了这种方法。     

双平方根方程偏移反假频研究

假频的存在给地震数据的去噪、偏移和反演带来了很大干扰。根据双平方根方程偏移公式及偏移成像假频理论，从输入的地震观测数据、偏移算子以及成像条件三个方面对基于双平方根方程的偏移方法假频来源进行了全面分析，得出该偏移方法不存在算子假频以及成像条件假频的结论，指出偏移距方向的数据假频才是该方法主要的假频来源。结合CMP数据时距曲线公式和空间假频基本公式，推导出双平方根方程偏移输入数据在偏移距方向的采样规则。分析当今主流地震数据采集观测系统后发现，该偏移方法的输入数据在偏移距方向很难满足采样条件，因此，双平方根方程偏移会面临较严重的数据空间假频影响。结合三角平滑滤波器，提出了一种压制偏移距方向数据假频的方法。利用模型数据对新的反假频方法处理结果和加密采样方法处理结果进行了对比，验证了新的反假频方法的正确性及其计算内存需求、计算量方面的优势。三维实际数据测试结果表明，新的方法能够压制假频噪声，改善成像效果。最后讨论了新方法的适应性和加密采样方法处理三维数据的局限性，认为将加密采样与本文方法结合，能够得到计算效率和成像效果均衡的结果。     

F-K域抗假频道内插

地震数据空间假频会对地震数据的处理和成象造成不利的影响。为了消除其影响,需要进行道内插,特别是VSP和井间地震反射波具有陡斜率的特点,因此,道内插去假频显得尤为重要。我们采用了F-K域抗假频道内插。F-K域道内插具有速度快、效率高的特点。本文给出了假频线性同相轴F-K域道内插方法的理论推导,并用理论数据和实际进行了验证,结果表明该方法是实用有效的。     

广义谱分解地震道内插方法

假频同相轴的地震道内插可以在f-k域内进行，这时的道内插是对原道集的f-k谱展宽后实施的。本文从讨论具有固定时差的同相轴的谱特征出发，分析了原道集谱与内插道集谱之间的关系；然后根据这些关系，实现了道内插。     

小波变换实现地震道内插

本文利用小波变换在时间和频率域的良好局部化性质,针对地震资料的特点,优选小波基,通过小波变换重构公式进一步递推实现地震道内插。经过理论模型试算及实际资料处理,没有出现空间假频及背景噪声现象,对断点、断层及同相轴的连续性等方面都保持得较好,具有精度高、速度快等特点,优于目前生产上广泛使用的F-K域道内插及多项式插值方法,表明了此道内播方法在地震资料处理中应用的可行性。     

基于3D Curvelet变换的频率域高效地震数据插值方法研究

插值重建的计算效率很大程度上依赖于数据的规模,对规模减半的频率数据体进行插值重建,可有效提高插值重建的计算效率。从理论上分析了有效频率数据体表征原数据的可行性,针对3D不规则地震数据,基于3D Curvelet变换,利用凸集投影方法,借助时间信号频谱的共轭对称性,研究了频率域3D高效地震数据插值重建方法。模拟算例以及实际资料处理表明,该方法能在保证插值重建效果的同时,有效提高插值重建的计算效率,在最大有效频率选取为奈奎斯特频率时,计算效率提高约1倍。     

通过抛物线型拉冬变换恢复缺失的偏移距

在地震数据处理中,缺失偏移距道的恢复和道内插是有意义的和重要的问题。根据抛物线型拉冬变换,提出了一种恢复缺失偏移距道、重采样,以及对各叠前CMP道集重组的方法。该方法同样地适用于空间假频数据的重采样。该方法以地震同相轴的抛物线假设为基础。在对数据作NMO校正和CMP道集重组后,此假设一般是正确的。该法的基本原理是对含     

基于频率域奇异值分解的地震数据插值去噪方法研究

奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)是近几年发展起来的一种地震数据随机噪声压制方法。基于频率域奇异值分解矩阵降秩运算,利用凸集投影(Projection Onto Convex Sets,POCS)迭代算法,实现了地震数据去噪和插值的同步处理,给出了方法的实现步骤。实际资料处理时,采用分窗处理方式减少了算法对内存的需求,降低了插值和去噪处理的运算量,同时使有效信号的同相轴线性化,满足方法的假定条件。模拟数据和实际资料测试均表明,频率域奇异值分解方法可以在压制地震数据噪声的同时进行插值处理,具有广阔的应用前景。     

五维规则化技术研究与应用

随着油气勘探程度的不断提高,油气勘探面对的地质目标越来越复杂,进而对地震成像质量和地震数据观测精度的要求也越来越高,然而实际地震勘探中所采集到的数据并不能满足空间规则性采样的要求,进而导致空间假频、采集脚印以及偏移画弧等现象。五维数据规则化基于空间真实坐标,充分利用数据的五个维度信息,在炮检域加密炮线、炮点、检波线和检波点,可在一定程度上弥补采集不足的问题。该方法通过五维插值增加炮道密度,改善面元属性,解决由野外采集因素导致的采集脚印问题,可有效地压制噪声、抑制空间假频。实例分析表明,相对于传统的三维数据规则化技术,利用五维规则化技术,假频现象得到明显削弱,资料同相轴连续性也得到增强,弥补了采集不足的影响。     

基于Curvelet变换的缺失地震数据插值方法

Curvelet变换具有局部性、多尺度性和多方向性,在处理非稳态地震信号中具有较大的优势,可以利用Curvelet变换的压缩特性重建缺失的地震数据。本文首先分析了基于稀疏变换的缺失地震数据插值的基本原理,在反问题正则化理论框架下,针对L2范数约束和L1范数约束条件,分析了两种约束的差异,着重阐述了基于Curvelet变换的L1范数约束的插值方法,其优点在于对非线性同相轴不需要分窗口处理,并将凸集投影算法(POCS)引入到Curvelet变换的插值方法中,通过采用按指数规律衰减的阈值参数加快了迭代收敛的速度。理论和实际算例验证了Curvelet变换插值方法的有效性。     

f-x域地震道内插理论及实现

f-x域道内插技术是基于道间时差固定的信号在f-x域可预测的理论而提出的。文中讨论了在f-x域具有固定道间时差信号的广义预测算子(即插值算子)及存在条件,并给出了道内括实现方法。在一个小的时、空窗内,地震数据(如叠后)可以近似地认为是由为数不多的若干组道间时差固定的反射波所组成,因此利用此种f-x域道内插技术,可以实现地震数据的道内插,并减少空间假频。     

基于稀疏离散τ—P变换的叠后地震道内插

τ-p变换是一种有效的地震数据插值方法,但在实际应用中,由于存在着地震数据信息量不足及有限的孔径和离散等因素,往往导致在τ-p域的地震数据插值结果存在假象、不准确。研究表明:在τ-p域对地震数据进行稀疏,即正确选择离散参数的采样对于重建缺失的地震信息非常重要。为此本文提出了一种基于稀疏离散τ-p变换的地震道内插方法。该法根据叠后零炮检距剖面在局部时窗内可以看作是一系列线性同相轴的组合,使用稀疏离散τ-p变换和预条件双共轭梯度算法进行地震道内插。理论数据试算和实际资料处理结果证实该法能使地震数据空间方向的采样得到加密,有效去除了空间假频。     

空间假频对频率—波数域瑞利面波频散曲线反演的影响

在地震勘探中,可以利用现有大炮地震记录中的瑞利面波频散信息提取频散曲线,进而反演近地表的速度结构,建立高密度的表层结构剖面。准确地提取瑞利面波频散曲线是提高近地表结构反演精度的前提。但由于地震勘探中大炮地震记录的道间距过大,利用频率—波数变换法提取频散曲线时,空间假频难以避免,这必然影响频散曲线提取和反演的效果。本文通过分析理论模型空间假频对频散曲线提取的影响,发现大道间距引起的空间假频会导致提取的频散曲线缺失高频信息,并通过频散曲线敏感度的理论分析,发现频散曲线高频部分对浅层横波速度更敏感。利用等厚分层阻尼最小二乘联合反演,分别对理论模型和实际数据进行了不同道间距的横波速度反演,反演结果表明空间假频引起的频散曲线高频段缺失会增大反演的整体相对误差,降低浅层反演精度和反演的稳定性,进而影响反演效果。