三维曲波变换在地震资料去噪处理中的应用研究

考虑到二维曲波变换对于三维地震数据难以达到理想的去噪效果,提出了一种基于三维曲波变换的地震资料去噪方法。通过三维曲波变换使三维地震数据变换到曲波域,将三维地震数据分为多个方向和尺度,利用相关计算法判别代表有效信号和随机噪声的曲波系数,并根据曲波变换的性质,采用改进的非线性阈值方法对曲波系数进行处理,最后通过三维曲波反变换得到去噪后的地震信号。模型数据及实际地震资料的处理结果表明,三维曲波变换去噪处理方法可以有效压制三维地震资料中的随机噪声,同时较好地保护有效信号,提高了地震资料的信噪比。     

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。     

基于曲波变换的地震随机噪声压制新方法

此文提出了一种通过对曲波系数进行处理来实现地震随机噪声压制的新方法。地震信号经曲波变换得到的曲波系数在各尺度各方向的分布仍具有同相轴特征,但噪声部分的曲波系数的分布是随机的,故可将曲波系数作为新的目标信号,对其进行"去噪",最后用经过处理的曲波系数还原地震数据实现对随机噪声的压制。数值算例验证了该方法的正确性和有效性,并与用离散余弦变换和小波变换两种方法处理曲波系数的结果进行对比。实验表明用曲波变换处理曲波系数的去噪效果要优于后两者,且比单纯进行一次曲波变换去噪的结果在信噪比上有明显提高。     

可控震源地震数据初至时间拾取方法

如今中国境内可控震源勘探作业大多采用扫描信号与地震仪器接收信号进行互相关方式获取共炮点道集数据,这一过程通常在野外地震仪器系统上通过硬件完成。对于互相关单炮记录,相关噪声的存在降低了初至波的信噪比,需对单炮记录进行最小相位化处理后拾取初至时间;采用扫描信号或地面力信号对振动记录做反褶积处理,能改善初至波信噪比,使初至起跳更加干脆,从而可提高初至时间拾取精度和静校正精度。在低信噪比地区,宜采用人机交互方式拾取初至,通过改变显示方式等改善初至起跳效果,以提高初至拾取精度和静校正精度。     

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。     

基于三维曲波变换的地震数据去噪方法研究

作为一种非自适应的多尺度、多方向性几何分析方法,曲波变换能够近乎最优地表示含奇异点的高维曲线,地震数据在曲波域有更好的稀疏表达。对于多炮地震数据,三维曲波变换能够成功地实现信号分离,达到去除随机噪声的目的。阐述了三维曲波变换的基本原理;将三维曲波变换与阈值迭代法结合起来,对不同信噪比的模拟数据和实际地震资料进行去噪处理,并与传统的中值滤波法、F-X反褶积法及二维曲波阈值迭代法处理结果进行量化对比。结果表明,基于三维曲波变换的地震数据去噪方法不仅去除噪声能力更强,而且能够保护有用信息,是一种有效的多炮地震数据去噪方法。     

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。     

基于多尺度分解的微地震噪声压制与初至检测方法研究

地面微地震数据信噪比很低,严重影响了初至拾取的精度及反演结果的可靠性。为此,对基于改进的完备总体经验模态分解(ICEEMD)的去噪方法与初至检测方法进行了研究,首先利用ICEEMD将非平稳信号分解为一系列相对平稳的固有模态函数,然后提出了一种自适应间隔阈值去除固有模态中噪声成分的方法,最后将去噪后的分量相加重构去噪后的信号。应用Hilbert变换计算每个分量的振幅,然后计算持续能量比,利用给定的阈值找到局部最大值,计算得到高能量的地震信号的到达时间。理论模型数据及实际微地震资料的处理结果表明,去噪后数据的信噪比得到了改进,相对于传统的空间域滤波与变换域阈值去噪,该去噪方法具有显著的优势及较好的应用价值,与Hilbert变换结合的初至检测方法可以有效地检测微地震信号初至。     

自适应数据驱动的紧框架微地震数据随机噪声压制

地面微地震数据的信噪比很低,严重影响初至拾取的精度及反演结果的可靠性。本文首先采用基于弱纹理块的噪声估计方法求取含噪微地震数据中的噪声方差,然后采用数据驱动紧框架方法去噪,有效地压制实际微地震数据中的随机噪声,提高数据的信噪比。理论模型和实际资料的处理结果表明,该方法可以去除传统方法在低信噪比数据去噪后引入的背景斑块,且去噪后的信噪比得到了极大的提高。因此,相对于传统的方法,本文方法具有显著的优势及较好的应用价值。     

一种适于存在极性反转的微震初至到时拾取方法

地面微震监测资料的信噪比往往很低,从中识别微震事件和拾取微震到时数据仍然是个难题。当不同道的微震存在初至极性反转时,常用的多道微震记录波形相似系数函数会导致微震事件的识别与拾取遗漏。为此,提出一种适于存在极性反转的微震初至到时拾取方法。利用所有道两两之间的互相关函数最大幅值对应的延时数据,求取各道微震事件的相对到时;用各道的相对到时对微震事件初至到时进行时差校正后,利用相邻道零延迟相乘再叠加得到参考道,并用长短时窗能量均值比(STA/LTA)算法确定参考道上微震初至到时;最后,将各道的微震相对到时分别与参考道初至到时相加得到各道微震的绝对到时。合成数据和实际资料的处理结果表明,利用相邻道零延迟相乘能有效克服初至极性反转对微震识别和初至拾取带来的不利影响,为微震事件识别和到时拾取提供信噪比较高的参考道,提高了微震事件识别和初至到时拾取的精度。     

S-变换初至拾取技术及其在复杂山区中的应用

初至的拾取在地震资料处理中有着非常重要的作用,它是折射波资料分析、VSP处理和井间地震资料处理的基础工作,并为其他处理工作提供可靠参数。提出了基于S-变换的初至拾取技术,设计单道模型将S-变换与不同时窗长度的短时窗傅里叶变换以及小波变换进行初至拾取的比较,并对不同信噪比的理论模型进行初至拾取,对比得出该方法具有容噪性好、初至拾取准确、适应性强等特性。该技术应用于复杂山区低信噪比地区实际地震资料处理中,取得较好的效果。     

基于局部相似属性的初至自动拾取

本文提出了一种基于局部相似属性的初至自动拾取方法。首先是由炮记录中的地震道计算其局部互相关相似属性,形成局部相似属性道;然后根据粗略估计的近地表速度和炮检距对炮集中的每一道计算一个初至搜索中心,并以此中心确定每一道的搜索范围;最后将这些局部属性道作为能量比法的输入,计算局部相似属性道的能量比曲线,取搜索范围内能量比曲线的最大值所在位置为初至时刻。模型数据和实际资料试验结果表明,该方法具有一定的抗噪性能,且易于使用。     

基于地震时窗属性特征拾取初至方法对比研究

为了提高复杂地区初至拾取的精度和效率,对基于地震道时窗属性特征拾取初至的能量比法、振幅比法、瞬时强度比法和曲线长度比法进行了对比研究,着重分析了4种方法的拾取精度。研究结果表明：4种方法都能准确、有效地拾取初至,能量比法和瞬时强度比法拾取精度明显高于振幅比法和曲线长度比法;通过变换滑动时窗长度和加入稳定因子,4种方法都能更准确、更有效地拾取初至。     

利用转换波初至进行转换波剩余静校正

P-SV转换波静校正是转换波处理中的一个难题,常规的纵波静校正方法在转换波处理中有很大的局限性.在共转换点道集中求取转换波静校正量,要求进行精度较高的动校正,实际处理上有一定的难度.利用转换波初至求取静校正量可以避开这一难题.对转换波初至的组成和特点进行了讨论,通过推导共检波点道集中初至的时距曲线公式得到了共检波点道集中P-P-P波初至和P-P-SV波初至在一定偏移距范围内平行的结论.根据这一结论,进一步提出了通过τ-p变换自动拾取转换波初至的算法.通过对简单模型的分析得出了转换波初至拟合可以求取转换波静校正量的结论.对实际资料使用τ-p变换自动拾取转换波初至,然后进行拟合求取了静校正量,对算法进行了验证.     

基于曲波变换的地震数据去噪方法

地震记录中的随机噪声频带较宽，采用常规的去噪方法效果不理想；小波变换去噪方法虽然可以压制随机噪声，但会损伤有效信号，且去除二维信号中的随机噪声时存在一定的局限性。针对此局限性，Candè提出了脊波变换，但对于整幅图而言，脊波变换的效果并不理想。由此，发展了曲波变换，即基于小波变换和脊波变换的多尺度几何分析方法。该方法能够表示具有方向性的线性奇异边缘，克服了小波变换在表达图像边缘的方向特性等方面的内在缺陷。曲波变换结合了脊波变换的各向异性特点和小波变换的多尺度特点，可以在压制随机噪声的同时保护有效信号，达到更好的去噪效果。仿真数据和实际资料去噪结果验证了曲波变换压制随机噪声的可行性及其效果。     

曲波变换及全变差最小化技术联合去噪

为了更好地发挥曲波变换在地震资料去噪处理方面的优势,同时克服其固有缺陷,在地震资料去噪处理中应用了基于曲波变换和全变差最小化技术的联合衰减随机噪声技术。该技术在应用曲波变换时,对选取的阈值使用非线性阈值法,同时对小系数采用全变差最小化技术。理论模型与实际地震资料的测试结果表明,该技术不仅可以很好地衰减随机噪声,有效地克服单独使用曲波变换带来的伪曲线现象,同时较好地保护了有效信号。     

曲波变换三维地震数据去噪技术

常规去噪方法主要用于二维地震资料的处理,但噪声也存在于三维数据空间,导致常规去噪方法效果较差。为此,选用多尺度、多方向的二维曲波变换进行三维地震资料去噪。首先抽取含噪三维地震数据的时间切片进行多尺度、多方向分解,在曲波域采用局部阈值法去噪,对曲波变换后的每一个尺度选取一个合适的阈值因子,然后通过阈值处理,得到各尺度下的有效波曲波系数,最后将提取的有效波曲波系数进行逆变换重构出地震信号,达到去噪的目的。理论模型与实际资料的处理结果表明,与其他去噪方法相比,该方法最大限度地保留了地震数据的有效信号,达到了更好的去噪效果,具有较好的应用前景。     

基于曲波变换的地震反射波同相轴斜率拾取方法

局部相关反射波同相轴的斜率反映了射线参数、慢度水平分量等地震波运动学信息,被用于地下速度建模和偏移成像等地震数据处理中。拾取反射波同相轴斜率是应用斜率数据的必然环节。提出了一种基于曲波变换(Curvelet transform)的地震反射波同相轴斜率拾取方法。该方法根据曲波变换所具有的各向异性和局部方向性的性质,利用地震信号曲波变换后的曲波系数,确定地震反射同相轴位置和延伸方向,再将延伸方向换算成斜率值。理论数据测试和实际地震资料试应用结果表明,与常用的基于倾斜叠加以及直线—双曲线叠加的反射波同相轴斜率拾取方法相比,该方法具有更高的精度。     

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。     

曲波域随机噪声压制方法——以沙漠地区叠后地震资料为例

沙漠地区油气勘探中,随机噪声是影响地震资料信噪比的主要因素之一。如何有效地压制随机噪声是沙漠地区地震资料处理必须解决的重要难题。传统小波域去噪将地震数据当作一种图像,对其进行多尺度分析,并通过阈值处理进行去噪。由于其无法表达二维地震图像的线性特征,在处理时存在一定的局限性。具有多尺度、多方向分析能力的曲波变换更适合具有曲线或者超平面奇异性的高维信号,将其引入到二维地震图像处理中,利用随机噪声和有效信号在方向上的差异,对噪声通过阈值收缩进行衰减。模型数据试验和实际叠后地震资料处理结果表明,曲波域去噪方法能够比小波域去噪方法更有效地压制随机噪声,减少对有效地震反射信号的损伤,从而证明了该方法的有效性和实用价值。