小波变换回波提取在可控震源地震信号处理中的应用

在传统的可控震源地震信号处理中,通常用相关算法和反褶积算法把各地震道采集的原始数据转换成地震剖面,然而它们的效果受环境噪声的干扰明显。本文采用一种基于小波变换的时频互相关(TFCC)算法,能从可控震源地震数据中检测回波并估计其时间延迟。在该算法中,首先对道数据和扫频源信号进行小波变换,得到其时频表示,然后对其时频表示进行互相关。在时频互相关的计算结果中,回波被转变成时频相关子波,同时原始道数据被转变成地层剖面。用TFCC算法和相关算法来处理相同的实际可控震源地震数据,显示前者能更好地压制噪声,并能清晰地检测到微弱回波信号。     

基于二维小波变换的地震资料去噪方法

在油气勘探中,接收到的地震信号包含有效信号和噪声干扰,即要求从强噪声背景中提取出微弱有效信号,去除干扰信号.小波变换是一种时频分析方法,具有多分辨和适应时变信号处理的特性,能将信号进行多尺度分解,各尺度上分解所得的小波变换系数代表原信号在不同分辨率上的信息,根据时频分析结果进行去噪处理,试验显示局部特征并没有得到有效利用.于是针对地震数据及其噪声干扰的特点,利用二维小波变换技术易于分离有效信号和噪声的特点,将其应用于实际地震资料的处理中,对消除面波干扰及其他规则干扰效果很明显,大大提高了地震资料的信噪比和分辨率,有效改善了地震资料的质量.     

可控震源地震资料处理中需要关注的问题探讨

可控震源高效采集技术广泛应用于宽方位、高密度地震勘探,该技术在提高野外施工效率获得TB级地震数据的同时,给室内数据处理带来了相位和初至不清晰、特有噪声严重、数据量大的挑战。在分析可控震源采集数据的相位和初至波变化特点、不同类型的噪声及其特征等的基础上,讨论了可控震源地震资料处理中需要关注的问题。针对可控震源子波零相位特点,采用可控震源地震资料小相位处理技术,以满足反褶积等处理技术对相位假设的需求;针对可控震源采集的地震资料初至不清楚的不足,采用初至波优化处理及人工智能初至拾取技术,以满足处理中基于初至波的静校正技术的应用条件;针对可控震源地震资料存在的谐波干扰、"黑三角"强能量干扰、邻炮干扰等特殊噪声,采用针对性技术予以识别与压制,以提高地震资料信噪比;针对可控震源采集的地震数据量大的特点,采用数据特征统计方法与数据压缩技术对地震资料进行质量分析与监控。某沙漠区可控震源采集地震资料处理实例证明,上述处理技术应用效果良好。     

短频时间变换与地震信号分析

野外采集的地震信号是多种波的复合体,是一种时变的非平衡信号。联合时频分析的方法是研究这类信号的有力工具。本文首先分析了短时Fourier变换和短频时间变换这两种时频分析方法,通过理论记录说明时频分析方法可以细致地刻画信号的时间特性;然后将短频时间变换方法应用于地震信号的分析与处理中。文中展示的实际数据分析结果表明了时频分析方法在地震勘探信号分析与处理中的应用意义,即短频时间变换这一有效的分析工具,可使我们对数据的时频结构和能量分布有清晰的认识,为进一步选择合理的数据处理方案提供依据。     

采用428XL仪器实现高保真可控震源三维地震采集

428XL地震仪器系统成功实践了一种新的可控震源施工技术和方法——高保真可控震源采集技术（HFVS）。本质上，HFVS技术是以采集到的每台震源实际运动的信号来进行数据反演，替代了传统的以参考信号进行的互相关处理，从而有效地减少了谐波畸变对地震资料品质的影响。在实际施工时，HFVS技术采用多台震源以不同初始扫描相位同时激发，再将采集到的地震记录进行分离处理得到每台震源的大地脉冲响应，实现了高效采集条件下的可控震源单点激发。本文详细介绍了HFVS技术的基本原理，总结了高保真可控震源采集的施工特点及其对仪器采集设备的要求，并通过实例，介绍了利用428XL仪器先进的技术性能实现高保真可控震源三维地震采集的方法和经验。     

可控震源地震记录初至拾取方法研究

可控震源作为一种环保型的激发源已被越来越多地应用于地震数据采集中,但针对可控震源资料初至拾取的研究并不多。由于可控震源的扫描信号为非线性以及可控震源与大地接触不耦合等原因,在可控震源资料上出现"双初至"或"多初至"等现象,造成初至拾取困难。基于可控震源记录相关性好这一特点,提出了一种改进的相关算法——优化相关法,通过不断优化相关模型道来提高初至拾取的精度;同时还提出了一种约束初至拾取方法,根据地表一致性原则进行交互拾取,采用少量人工拾取的初至对相关拾取法进行约束。在可控震源资料初至拾取中,将两种方法相结合,较好地解决了可控震源地震记录的初至拾取问题。     

沼泽地区地震资料处理技术

本文根据苏丹沼泽地区的地震资料采集特点，利用BGP苏丹地震资料处理中心现有的处理系统。通过水中检波器与陆上检波器地震数据的匹配、可控震源资料的最小相位化处理、不同类型震源所获地震数据的匹配处理等关键技术的试验处理，确定了有效而实用的处理流程：①对可控震源资料进行最小相位化处理。以炸药震源激发的数据为标准对其做匹配滤波处理，使得可控震源资料与炸药激发的资料获得最佳匹配；②将两种震源激发的数据做CMP道集分选。再进行地表一致性振幅处理和地表一致性反褶积处理。利用上述处理流程最终获得了用户满意的偏移剖面。     

基于广义S变换及高斯平滑的自适应滤波去噪方法

常规基于广义S变换的噪声压制方法需要人为确定高频噪声在时频域的压制范围。针对这一问题,联合广义S变换的自适应时频滤波函数和高斯平滑去噪算法发展了一种自适应去噪方法。首先对信号进行广义S变换获得时频域数据,在S反变换重构时间域信号过程中采用数据自适应时变滤波函数去除大部分高频随机噪声;然后对时间域信号采用高斯平滑滤波函数去除信号中剩余高频随机噪声。模型和实际资料试算结果表明,本文的滤波去噪方法能够有效去除地震数据中的高频随机噪声,具有较强的适应性和实用性。与常规的随机噪声衰减预测法相比,本文方法受处理参数影响较小,且处理后有效信号在时频谱上的时频分辨率较高。     

沙漠区可控震源“黑三角”干扰波分析及压制方法

沙漠区可控震源地震资料存在"黑三角"强振幅干扰波,给资料处理带来极为不利的影响,"黑三角"干扰波压制困难是目前沙漠区可控震源资料处理的技术瓶颈之一。探讨了沙漠区可控震源"黑三角"干扰波的形成机理,借助数值模拟正演,结合多地沙漠区可控震源和炸药震源实际地震记录,对比分析了可控震源与井炮的"黑三角"干扰波的区别。认为"黑三角"干扰波的特点有:近震源附近能量最强,随着离震源的距离加大能量逐渐变弱,呈杂乱不相干状态,频带从几赫兹到近百赫兹;能量强弱与探区的地震地质条件密切相关;分布范围与低降速带的速度密切相关。开展了防假频时频分析异常振幅衰减、子波统计的异常振幅衰减、f-x域分频异常振幅衰减和非均匀相干噪声衰减等技术应用研究,进行了沙漠区可控震源和炸药震源实际地震资料的"黑三角"干扰波压制处理和RTM偏移成像,结果表明:可控震源资料浅层的处理结果比炸药震源的好,其深层的处理结果比炸药震源的稍差。防假频时频分析异常振幅衰减方法和非均匀相干噪声衰减方法串联应用可获得较好的"黑三角"干扰波压制效果,同时依据多块三维地震资料的处理结果认为:在一般厚度的沙漠区的中浅层勘探中可控震源是可行的,但在巨厚沙漠区的深层勘探中可控震源还存在一定问题,采用深井炸药震源会更好。     

基于自适应字典学习的可控震源数据谐波噪声压制方法

可控震源高效采集地震资料中谐波噪声压制是一难点,虽然一些传统的基于稀疏优化的方法能够压制数据中的谐波噪声,但是由于使用固定字典,无法自适应地匹配有效信号的波形,存在有效信号损伤较大的问题。为此,提出了一种基于形态成分分析自适应学习字典的谐波噪声压制方法,用于分离原始相关后地震资料中谐波噪声干扰。首先对原始数据进行单道截取及分块处理组成样本集,然后利用K-奇异值分解(K-SVD)学习得到超完备字典,进而应用字典原子的振幅谱比将字典分类为有效信号子字典与谐波噪声子字典,最后应用形态成分分析(MCA)理论将所得的子字典分别用于重建谐波噪声和有效信号,实现压制谐波噪声的目的。合成数据与实际数据的应用结果表明,基于自适应字典学习的可控震源数据谐波噪声压制方法在保护地震有效信号的同时能够有效压制谐波噪声。此外,对比近炮点数据和远炮点数据的谐波噪声压制结果可以看到,该方法对有效信号的损伤小于固定字典谐波噪声压制方法,具有良好的保真性与鲁棒性。     

双相移滑动扫描谐波压制方法

纯相移谐波压制滤波法作为去除可控震源高次谐波的一种简便、高效的方法,在处理复杂信号时却对白噪声和相邻炮信号的处理能力稍显不足,因此未能投入实际应用.为了将简捷的相移法用于实际地震数据处理,提出双相移谐波压制滤波法.该方法在对纯相移法原有相移曲线进行微调和润色的同时,针对纯相移法无法处理的这部分信号再进行一次相移.使用模...     

可控震源混叠地震数据分离与成像

对不同采集方式得到的可控震源混叠地震数据采用不同的地震处理方法进行分离。利用反演的思想,在高保真采集数据分离过程中引入广义逆算子和奇异值分解以改善分离效果;利用去噪的思想,对独立同步扫描得到的地震数据中的混叠噪声进行压制,其过程是先将混叠地震数据变换到人工分选道集,再采用矢量中值滤波随机噪声压制方法压制混叠噪声。对未分离的可控震源混叠地震数据先直接进行成像,再采用最小二乘逆时偏移方法压制逆时偏移成像过程中产生的部分串扰噪声,同时引入可控震源静态编码技术进一步压制直接成像过程中的产生串扰成像噪声,最后利用整形规则化滤波技术消除串扰成像噪声。模型试算与实际地震资料测试结果表明,利用基于整形规则化的可控震源编码最小二乘逆时偏移方法可消除串扰成像噪声,得到具有高信噪比、高分辨率、高振幅均衡性的成像剖面。     

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。     

时频域变分模态分解地震资料去噪方法

强噪声干扰、信噪比过低是造成深层地震资料成像不佳的主要因素。为此,提出在时频域内将变分模态分解算法应用于分频地震资料的噪声压制处理的新思路。首先,通过希尔伯特-黄变换（HHT）构建地震数据的解析信号,将地震数据转换到时频域,在时频域进行分频变分模态分解;随后,分析有效信号与噪声在时频切片上的能量分布,在此基础上优选出有效信号模态分量重构时频切片;最后反变换回时空域,达到噪声压制的目的。应用模型数据分析了关键参数对去噪效果的影响;实际资料的应用结果表明该算法可有效压制较强的随机背景噪声,同时对陡倾角的线性干扰也有明显的压制作用。     

轨道式可控震源井间地震资料预处理方法研究

通过对轨道式可控震源的理论分析和激发原理的探讨，并结合实际资料，开展了轨道式可控震源井间地震资料的预处理研究；提出采用极化波分解及坐标系统旋转等方法，使轨道式可控震源井间地震资料的信号记录与常规井间地震资料保持一致。应用该方法对胜利油田垦７１实验区轨道式可控震源的井间地震实验资料进行了处理，资料品质有了很大的改善，成像精度得到了提高。     

电磁振动技术应用于地震勘探激发源的认识

当前,随着物探技术不断发展,对激发源特性也提出新的要求.为了适应地震勘探新技术的要求,一方面需要继续研究传统液压可控震源结构和工作机理,以期改善、提高震源信号品质;另一方面需要另辟蹊径,将一些成熟的通用振动技术应用干可控震源上,开发出新型地震激发源设备.将电磁振动技术所具有的信号频带宽、输出畸变小、有效输出力大等优势应用于可控震源,有望改善震源信号特性,这将是可控震源领域新的研究方向之一.     

基于Hilbert-Huang变换的面波压制方法研究

Hilbert-Huang变换是处理非平稳信号的时频分析新方法,包括经验模态分解(EMD)和Hilbert变换两部分。根据面波主要存在于低频分量中的特点,首先去除只含面波的IMF分量,然后对同时包含面波和有效波的IMF分量进行Hilbert变换,在其时频平面中的位置(即时频通域)设计时频滤波器进行面波去除,最后把去除面波后的低频分量和只包含有效波的分量进行Hilbert-Huang反变换,得到去除面波后的地震记录。实际资料应用结果表明,该方法可以较好地压制面波,有效信号损失较少。     

基于单道奇异值分解的微地震资料去噪方法

奇异值分解(SVD)是一种利用地震资料的相关性进行去噪的有效方法。但对于信号较弱、信噪比极低的微地震资料,传统SVD方法处理效果较差。针对单道微地震记录噪声周期性较强的特点,提出了一种基于单道SVD的去噪方法。首先利用单道微地震记录来构建分解矩阵,然后对矩阵进行奇异值分解,通过对奇异值分布规律的分析,选取适当的奇异值实现矩阵的重构,最后通过SVD反变换得到重构信号,从而达到去除噪声、突出有效信号的目的。实践表明,该方法能有效去除微地震记录中的噪声,为微地震事件的正确识别与震源的准确定位提供强有力的前提保障。     

基于初至信息的可控震源和炸药震源地震资料匹配滤波技术

复杂地表条件下炸药震源和可控震源联合激发时,两种震源采集的地震资料存在明显的相位差异,处理中经常采用极性反转或相位调整的方法去解决,但是得到的处理结果精度不高,一致性处理效果不理想。提出了基于初至信息的可控震源资料匹配滤波技术,基本思想是对同位置激发的炸药震源和可控震源单炮记录分别进行初至拾取、拉平、叠加、子波提取处理,利用两者初至子波差异求取匹配算子,然后将匹配算子与可控震源记录褶积,完成可控震源采集数据的匹配滤波处理,实现两种震源资料的相位一致性。实际资料应用结果表明,相对于常规的极性反转或相位调整,该技术具有更好的一致性处理效果。     

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。