低信噪比地震资料初至自动拾取技术

为提高低信噪比地震资料初至自动拾取的精度,提出了一种联合应用曲波变换与希尔伯特变换进行初至拾取的方法。首先采用基于Wrapping的快速离散曲波变换算法对检波点静校正和线性动校正后的炮域数据进行曲波变换,然后根据随机噪声和有效初至信号的曲波系数在不同尺度不同方向上的分布差异,设置合适的阈值对曲波系数进行"去噪"处理,最后将处理后的曲波系数进行反变换,获得压制随机噪声后的地震记录。利用希尔伯特变换计算各地震道的瞬时振幅,然后利用改进的瞬时强度比公式逐道计算给定的时窗内各采样点的瞬时强度比,最后根据瞬时强度比极大值确定单炮的初至时间。理论数据和实际资料处理结果表明,对于低信噪比地震资料,利用曲波变换法进行去噪后,数据的信噪比得到了提高。结合具有一定抗噪能力的改进型瞬时强度比初至拾取方法,可以有效地提高自动拾取初至的精度,减少人工修改错误初至的工作量,该方法具有一定的实用价值。     

初至智能拾取技术

地震记录的初至自动拾取一直是复杂地形和表层条件下地震勘探工作的一个难题。为此,提出了初至智能拾取技术,模拟人机交互初至半自动拾取过程进行初至拾取。首先通过改进Coppens的滑动时窗能量比方法进行"好初至波"拾取;然后通过模拟人工辅助线的"架桥"技术获得可用初至波;再采用波峰(谷)相位域追踪技术获得初至波峰点,进一步采用炸药震源初至波起跳点的相位域估算技术获得初至波起跳点。在南方复杂地区,采用自主研发的Hunter初至智能拾取软件对靶区地震资料进行了初至拾取,并与OMEGA商业软件初至自动拾取结果进行了比较。结果表明,初至智能拾取方法及软件不仅能够实现高精度、高命中率的智能化初至拾取,而且能够提供初至时间、初至波周期和初至波品质等更多的信息;在复杂地区低信噪比地震资料中更能体现Hunter初至智能拾取软件的优越性。     

基于高阶累积量时间延迟估计的自动剩余静校技术

复杂地表条件工区的地震资料往往存在严重的剩余静校正问题,常用的剩余静校正方法一般要求准确拾取初至旅行时,但在面对低信噪比地震资料时,很可能耗费极高的人力时间成本进行手动初至拾取。发展了基于高阶累积量时间延迟估计的自动剩余静校正方法,采用高阶累积量和相干叠加的方法得到两点间的时延,再使用时延的组合得到炮检点的剩余静校正量。该方法的优势在于,互相关使用两道数据进行时延估计,只利用二维地震信息,而高阶累积量使用多道数据,利用三维地震数据信息增强有效信号;与互相关类方法相比,高阶累积量不再要求噪声为高斯分布,与实际地震资料的情况更加吻合,对背景噪声的压制效果更优;结合地震干涉法中相干叠加的思路进一步提高信号有效叠加次数和信噪比,保证获得稳定可靠的道间时延估计结果。该方法采用完全数据驱动,在面对海量低信噪比地震资料时,可有效避免初至拾取所需的高昂时间人力成本。合成数据实例验证了高阶累积量进行时延估计的良好抗噪性及计算剩余静校正量的有效性。将该方法应用于中国西部某地区实际低信噪比地震资料的处理,明显改善了同相轴的连续性,与基于初至拾取的剩余静校正方法相比,该方法降低了初至拾取所需的大量时间人力成本。     

低信噪比地震数据折射初至的判定与识别

静校正是起伏地表条件下地震资料处理的关键技术, 其精度依赖于初至拾取的准确性, 但低信噪比往往导致初至难以被准确地判别与拾取。折射波干涉法可以提高初至折射波的信噪比, 本文在原干涉法的基础上做了三点改进: 通过引入反向互相关函数解决近道地震记录叠加次数低的问题; 分析干涉法产生“假事件”的原因, 并针对互相关扭曲波形产生的“假事件”, 应用子波整形对其进行压制; 在处理实际三维地震资料时, 由于可用于干涉法的炮检点组合数较少导致叠加次数较少, 引入检波点域干涉法, 增加所有道的叠加次数。合成地震记录和实际地震资料处理结果均验证了本文方法的适用性。     

提高黄土山地区初至自动拾取精度的方法

静校正是地震资料质控、处理的前提和基础,初至波拾取的好坏直接影响静校正效果。随着地震勘探的深入和"两宽一高"方法的推广,如何能快速、准确地拾取初至波成为了野外现场处理面临的最大问题。通过对黄土山地地震资料初至波的分析和研究,提出一种基于最小二乘法的数据算法进行初至拾取的方法并在地震队资料处理中进行了试用。该方法在初至时拾取方面具有明显的优势,可大大提高现场处理员的工作效率和初至波拾取精度。     

模型初至地表一致性静校正

为了解决新疆沙漠地区近地表速度随沙丘厚度增加给地震资料处理造成的困难,提出一种模型初至地表一致性静校正方法。此法不采用传统的初至折射静校正的概念,而是充分利用全部初至波(包含直达波、反射波和多层折射波的初至信息),因而提高了计算静校正的精度。模型初至是利用指数形式拟合各炮拾取的初至时的平均值取得的,因此所确定的模型初至曲线平滑掉了各种干扰和地表变化的影响,仅包含近地表的地层厚度和速度与炮检距的变化。由于此法采用了拟合计算方式,从而增强了自动拾取初至的能力,它是一种有效而实用的大静校正量的计算方法。     

基于时频分析的初至拾取方法研究

地震记录的初至拾取是地震资料处理的基础工作,特别是静校正、层析成像等后续处理对初至拾取的精度要求较高。当初至波到达时,其信号的振幅、频率、相位均会发生变化,基于此,提出了一种基于时频分析的初至拾取算法,该算法在噪声判别系数的约束下,利用小波变换时频分析提取信号的瞬时相位谱,然后利用瞬时相位谱的过零点属性拾取初至。为了提高计算效率,在给定时窗内部计算信号的瞬时相位谱,并且利用多个不同的噪声判别系数初至拾取的统计结果确定最终的初至时间。理论信号和实际地震资料处理结果表明,该方法具有较好的抗噪能力,初至拾取的精度比较高。     

用回归法提高VSP初至拾取的精度

精确地拾取初至时间是VSP资料处理的基础,但实际的初至波时间是一条连续下降的n次抛物线。所谓初至“起跳干脆”只不过是与显示幅度和离散采样有关的相对概念。随着显示幅度的增大,起跳点可以向前移动。图1是不同增益条件下所显示的初至波波形及第4、5、6道初至时间拾取值。可以看到,当放大倍数从5增大到30时,初至值向前移动2ms。如果再考虑到实际的初至是连续的,而不是离散的,那么向前移动就意味着真正的初至又具有极限的概念。在实际记录上,由于噪声的存在,初始扰动总是被干扰掉了,根本找不到这个极限值,因此直接拾取初至的精度是很低的。为了提高精度,通常采用间接法,譬如波谷法或相关法。但它们给出的是直达子波群传播时间,而不是初始扰动到达时间。为了确定初至,一般是将波谷拾取或相关拾取的时间值向前平移一个常数值,但实践证明这样做的效果并不好。那么,如何提高VSP初至拾取精度呢?下面我们提出一种改进的方法,即用回归法拾取初至。     

基于超虚干涉法约束的模糊C均值聚类地震初至自动提取

在静校正和层析成像等地震数据处理中,准确并快速地拾取初至是随后速度结构成像和地震资料综合解释的前提。手动拾取方法难以适用于海量地震数据处理,且存在人为误差。对于低信噪比地震数据,相关法、能量比值法（STA/LTA）、分形维法等常规自动拾取方法需不断调整参数以达到设定拾取精度,导致稳定性变差。为此,提出一种基于超虚干涉（SVI）约束的模糊C均值（FCM）聚类地震初至自动拾取方法。FCM聚类分析是一种非监督的机器学习方法,仅依赖数据本身进行分类,可更灵活、方便地应用于实际地震初至拾取;对于低信噪比数据,须预先利用SVI法加强远炮检距等弱初至信号的能量,提高地震数据的信噪比,以实现地震初至的准确、稳定拾取。理论模型数据和实际地震资料测试结果进一步表明了该方法的稳定性和高效性。     

基于QT的能量比法地震波初至拾取系统设计

 利用能量比法拾取地震波初至的基本思路为：在初至到来之前地震波的振幅很小,而在初至到来之后,其振幅增加到很大,因此在初至附近的两时窗内的能量比值会很大,只要找到地震道上能量比的最大值点,此点对应的时间即为初至时间。本文在Linux工作环境下,以QT为开发平台,利用能量比法实现了SEG Y格式地震文件的读取,并以共炮点、共接收点和共炮检距的方式对初至时间进行交互式自动采集与检验校正,提高了初至拾取的效率和精度。     

可控震源信号中的谐波畸变影响及消除

可控震源信号中存在谐波畸变是不可避免的,而谐波产生的原因多种多样。若想最大程度地减小可控震源信号谐波,就必须清楚谐波声生的原因,进而有针对性地采取措施以减小震源谐波。由于可控震源相关地震记录的产生存在着的一些特殊问题,本文提出有必要对可能导致“源致干扰”产生的参考信号中的谐波畸变分量大小进行监控。震源信号中谐波畸变对相关地震资料面貌的不良影响与所采用的扫描信号类型和扫描参数有关。因此,在地震勘探工作的实践中,应视具体施工环境和针对具体勘探任务目的,合理地选用扫描信号参数,使谐波对地震资料的影响程度降到最低。本文提出了除在可控震源施工时减小或消除谐波影响所应采用的几种方法之外,还分析了其它可能导致可控震源信号谐波产生的因素,并从可控震源设计制造角度提出了减小可控震源信号谐波产生的几项措施。     

地震采集技术发展动态与展望

地震采集技术正经历着深刻的变化,发展速度明显加快。"以记录波场为中心"的理念逐步替代了传统的追求共中心点叠加次数的采集设计思想,力求记录到大部分对地质目标有影响的资料、无假频地记录噪声波场,为成像和噪声识别打好基础。以声波多普勒传感器为代表的新型传感器不再强调与地面的耦合,将大幅减少采集工作量;508XT陆地采集系统,能够实时记录百万道地震信号,将地震成像的分辨率提高到新水平;而旋转分量传感器测量出了波场更多信息。随着可控震源、激发方式的进步,传统的逐炮激发、接收的非连续采集方式演化为多震源按计划独立激发、不同炮连续重叠记录,提高了采集效率。海上地震也出现了双圆形采集、完全去伴随波、OBN等新技术。DSA的实现,将大大提高地震的经济性,通过数据的冗余,提高地震资料反映地质情况的能力。     

浅谈VQC软件在可控震源施工中的应用

VQC是用于对可控震源状态进行分析与监控的软件。它可对DPG信号、自定义扫描信号、地震道数据及检波器极性测试、通过有线或无线方式由DSD返回的信号进行分析。在可控震源施工中使用VQC软件，可得到直观、形象的图形，通过对图形的分析来判断连接仪器主机与可控震源的三路辅助道是否正确，从而及时地发现并调整连接不正确的辅助道。     

可控震源扫描信号设计中一些问题的考虑

在使用可控振源施工时，可控震源扫描信号设计的是否合理是是决定地震数据采集质量的关键，本文详细地讨论了设计可控震源扫描信号的基本原则，对设计人员出现的一些错误理解和观点进行了分析，并提出了设计中应注意的相关问题，以供应用人员参考。     

基于阻尼雷克子波的可控震源非线性扫描信号设计方法

目前常用的可控震源扫描信号相关子波具有较多、较大旁瓣,相关时产生较强的相关噪声,尤其是在中国西部低信噪比地区,严重地影响了地震资料品质。雷克子波虽是旁瓣小、分辨能力强的理想子波,但其能量主要集中在主频段,具有低频成分少、频带窄等问题,不符合宽频带勘探的要求。为此,提出了一种子波旁瓣小、低频丰富、频带宽的阻尼雷克子波,并定义了其计算公式;然后运用阻尼雷克子波进行可控震源宽频非线性扫描信号设计,获得的扫描信号具有频带宽、旁瓣小的特点,并进行了正演模拟;最后通过应用试验对比说明了该方法能够改善可控震源激发效果,提高地震资料品质。     

利用可控震源的力信号压制谐波干扰

谐波是可控震源采集中的一种特殊干扰,压制谐波一直是可控震源资料处理中的任务之一。迄今为止,大部分压制谐波的方法都是基于理论扫描信号与实际震动记录相关的技术特点提出的,易受表层介质特点的影响,很难取得明显的效果。事实上,可控震源的力信号才是真正的下传信号,其包含扫描基波和谐波分量,因此震源记录可近似看成力信号与反射系数系列的褶积体。提出了用力信号代替理论扫描信号,用反褶积算法代替传统的相关算法实现震动记录的反褶积处理。该方法的直接输出资料是褶积记录,与可控震源的相关记录相比,谐波成分得到消除,信噪比明显提高。     

一种改善相关子波特性的扫描信号

参考扫描信号与检波器所接收到的地层反射信号进行相关处理后得到的相关子波是构成震源相关地震记录的基本波形.因此,相关子波特性直接影响到可控震源地震记录的面貌与品质.品质优良的扫描信号可以有效地提高地震记录品质和施工效率.实验室分析表明,对数分段扫描信号的相关子波有着极小的相关边叶.为了对这种扫描信号的地震勘探效果进行验证,我们对对数分段扫描信号和普通线性扫描信号进行了地震勘探采集数据对比试验.试验结果表明,采用对数分段扫描信号的地震记录信噪比得到了明显改善.     

可控震源高保真地震数据采集方法

可控震源高保真地震数据采集(HFVS)是通过从记录的震源驱动信号中分离出单台震源记录信号来实现多个震点同时进行数据采集的方法,通过增加绝对频带宽度、减少相关子波边叶畸变以及预置较稳定子波来提高震源数据分辨率。在地震采集施工中,使用HFVS方法所记录的数据量要显著高于常规方法,同时,HFVS方法利用震源驱动信号来对数据反演也大大提高了震源间的一致性和相位的稳定性,减小了信号中因谐波引起的幅值畸变。     

基于能量差异的滑动扫描数据谐波压制方法

随着高密度采集需求日趋增加, 出现了高效、高保真、环保的可控震源勘探技术。滑动扫描采集虽然缩短了相邻两炮的滑动时间,采集效率得到很大提高,但也使后一炮中的谐波畸变对前一炮的基波产生影响,降低了地震资料的质量。通过分析可控震源谐波的产生机理,提出一种基于能量差异分频谐波压制方法。地震资料处理和叠加成像结果表明,该方法在有效压制谐波噪声的同时,能够较好地保护有效信号,提高资料信噪比。     

利用可控震源谐波提高地震数据分辨率

由于可控震源机械系统的非线性等因素造成子波中包含谐波畸变,在相关后成为噪声进而降低地震资料质量,所以可控震源谐波通常被当作噪声进行去除。实际上谐波包含基波所不具有的频率成分,将其用于展宽地震记录的频带,既能提高采集资料的分辨率,又能改善信噪比。为此本文首先分析谐波信号的理论表达,并提出谐波应该被看作有效信号的观点,然后扩展了纯相位滤波器(PPSF)方法并用于谐波信号的分离,最后对分离后的谐波记录分别进行相关并叠加得到最终记录。理论和实际资料的测试结果说明了该方法的有效性。