二维小波变换在去除面波干扰中的应用

在原始地震记录中，面波干扰往往会掩盖有效信号，降低资料的信噪比。常规的一维滤波和F—K滤波方法在去除面波时，会损害有效信号，丢失一些有用的地质信息。小波变换是一种时频分析方法，具有分频和局部分析能力，可以从地震资料中将面波分离出来，而不伤害有效波。二维小波变换去除面波的基本原理是：首先依据面波和有效波视速度的范围，在时间一空间域把原始单炮记录分成没有面波和含有面波的记录；然后应用二维小波变换对含有面波的记录进行时频分析，将其变换到时间、频率、空间和波数四维域中，利用有效波与面波在频率域和波数域上的差异进行面波分离，去除面波，提取有效波，并进行信号重构；最后将重构的信号与没有面波的记录叠加，即可得到去除面波干扰的资料。实际资料处理结果表明，二维小波变换去除面波的方法具有良好的应用效果，有效信号得到了加强，信噪比得到了提高。     

应用同步挤压小波变换去除面波

同步挤压小波变换(SWT)是一种新的连续可逆时频分析方法,具有较高的时间和频率分辨率,利用该变换可去除地震资料中的面波。将时间域地震记录变换到时频域,在时频域准确识别面波区域并切除,再将切除面波后时频域信号反变换到时间域,就得到去除了面波的地震记录。理论模型合成数据和实测资料的处理结果表明:该变换可以有效去除面波而不损失有效反射波,且效果优于连续小波变换、S变换和f-k滤波等方法。     

利用小波变换实现地震资料分频去噪处理

由于地表条件和地质条件的影响，复杂地区地震资料的各种干扰波都十分发育，严重影响了地震资料的成像效果。在常规去规则干扰的处理中，常常采用带通滤波的方法，在全频域中进行，然而有效波与噪音在频带上是相互重叠的，所以在去除噪音的同时不可避免地影响了有效信号。本文介绍的方法采用局域分频思路，利用小波分频处理技术将地震信号分成若干个频段，仅对噪音富集的频段剖面进行去噪处理，这样既较干净地去除了噪音，又保护了有效信号。从而改善了地震资料信噪比。实例应用表明，该方法实用而有效。     

井间地震资料层位标定方法研究

制作高精度的深度域合成地震记录是实现井间地震资料层位标定的关键。介绍了采用深度域不对称子波算子求取合成地震记录的方法，即对已有的测井曲线，利用有效地震地质模型分析方法进行层位划分并建立深时关系；根据由波动方程导出的反射系数计算公式，求取频率域的反射系数；把井旁道记录转换到时间域，利用相关分析方法提取实际资料的地震子波，进而得到频率域的子波谱；利用频率域褶积模型计算合成记录，经傅里叶反变换、时深转换和重采样后得到深度域合成地震记录。实际应用表明，采用深度域方法制作的合成记录与井旁地震道吻合程度较高，可以用于井间地震资料的层位标定。     

小波变换域K L变换及其去噪效果分析

K—L变换利用相邻地震道的相关性来去除随机噪声，但对于倾斜和弯曲同相轴反射去噪效果不佳。采用改进的时变倾角扫描叠加K—L变换能够较好地去除随机噪声，但由于在时间域进行，没有考虑有效信号和随机噪声在频率域的特点，高频有效信号易受压制。小波变换具有较强的时频分析能力，在小波变换域进行K—L变换，可以实现分时分频K—L变换去噪。介绍了小波变换域K—L变换压制随机噪声的基本原理，即先将地震信号进行小波分解形成分时分频的小波包剖面，然后用K—L变换对小波包剖面进行去噪，再将去噪后的小波包剖面重构回地震剖面，从而达到消除随机噪声的目的。理论模型计算和实际资料处理表明，小波变换域K—L变换去噪方法在有效去除随机噪声的同时能够保护高频有效信号。     

Chirp-Z变换谱分析压制地震记录单频干扰

 以往压制地震记录中的单频干扰有许多成功的方法,如频率域陷波法及时间域拟合法,其中以时间域拟合法压制强能量单频干扰最有效。但是拟合法通常采用基于频率扫描法搜寻单频波频率的方式,比较耗时,不能满足当前日益增长的高覆盖、高密度地震勘探数据处理的需要。本文提出应用基于Chirp-Z变换的高精度谱分析技术估计单频波的频率,不仅提高了计算效率,而且在压制单频干扰的同时有效保护了在单频干扰频率附近的有效信号。     

模型约束分频局域去噪方法及应用

由于受地表条件和地质条件的影响,复杂地区地震资料的各种干扰波都十分发育并严重影响了地震资料的成像。目前最好的去噪方式是对不同的干扰波采取不同的去噪方法,去噪最彻底的方法是减去法。在常规去除规则干扰的处理中,常常在全频域采用带通滤波的方法,而有效波与噪音在频带上是相互重叠的,所以在去除噪音的同时不可避免地影响有效信号,导致低频成分的丧失。采用局域分频思路,将地震信号分成若干个频段,仅对噪音富集的频段剖面进行模型拾取减法去噪,既较干净地去除了噪音,又保护了有效信号,从而改善原始信噪比。     

基于广义S变换的吸收衰减补偿方法

探讨了利用广义S变换代替短时Fourier变换或连续小波变换，进行吸收衰减补偿的方法。对短时Fourier变换、连续小波变换、S变换和广义S变换进行了分析和比较，给出了基于广义S变换的吸收衰减补偿方法。该方法的实现步骤是：①用广义s变换对高信噪比的叠加地震信号逐道进行时频分析；②在每个时间点，根据地层吸收特点提取各个频率的能量吸收衰减因子；③用加权方法对每个时间所对应的各个频率的广义S变换系数进行补偿，使各个频率在不同时间的能量相同；④将所有时间各个频率加权补偿的结果重构回地震记录，实现对地层吸收的补偿。模拟结果表明，广义S变换时频分析方法能够提高信号时频分布的分辨率。对实际二维地震数据的试算结果表明，基于广义S变换的吸收衰减补偿方法能较好地对地层吸收进行补偿，提高地震资料的分辨率，改善地震资料的品质。     

基于SSEC-EWT的地震资料噪声压制算法

高信噪比地震资料是开展油气勘探的可靠基础。针对现行去噪方法大多难以同时压制地震资料中普遍存在的面波和随机噪声,且在去噪的同时易损害有效波的不足,提出基于S谱能量曲线（S-Transform spectrum energy curve,SSEC）与改进经验小波变换（Empirical wavelet transform,EWT）的地震资料噪声压制算法。先对地震记录进行S变换,根据S谱求取各频点能量,以能量曲线极大值点频率及ε邻域法确定频谱分割边界,完成改进的EWT;再通过SSEC确定面波所在本征模函数（Intrinsic mode function,IMF）,并构造带通滤波器对面波IMF进行滤波,以保护有效波,实现精准的面波压制;然后计算其余IMF主频,根据有效波频率阈值去除随机噪声IMF,得到最终去噪后记录。仿真测试显示,改进的EWT能精确地根据地震信号的频率和能量自适应地对其进行分解,实现面波与随机噪声的提取与分离,尤其在强噪声背景下仍能精准实现面波与随机噪声的同步分离;实际地震资料处理结果表明,该算法在压制面波和随机噪声的同时能兼顾保护有效波,提高地震资料的信噪比。     

联合连续小波变换和脊波变换的面波衰减方法及应用

基于炮集地震记录面波的高振幅、低频率和低速度特性及其与反射波在小波域和脊波域中分布区域不同,提出了一种衰减强干扰面波的联合一维连续小波变换和脊波变换方法。首先根据面波的高振幅和低频率特性,利用一维连续小波变换的时频局部化性质,对强干扰面波进行衰减;然后利用脊波变换将地震记录变换到时间、尺度和射线参数的三维空间;最后在脊波域对剩余干扰进行衰减。合成记录和实际资料处理的应用表明该方法不仅可以较好地衰减地震记录中的干扰面波,而且可以保护有效信号的低频成分,为地震资料后续处理和分析提供更好的保证。     

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。     

基于时频谱模拟的时变混合相位子波提取

为解决地层衰减作用造成传统子波提取方法提取结果不准确的问题,提出一种基于时频谱模拟的时变混合相位子波提取方法.该方法在对非平稳地震记录进行改进的广义S变换的基础上,首次引入时频滤波处理,然后采用谱模拟方法估计每一时刻的子波振幅谱,在子波相位时不变假设下采用高阶累积量的双谱法重构子波的混合相位谱,最后将振幅谱和相位谱结合实现时变混合相位子波的提取.与常规分段提取方法相比,该方法不需要子波分段平稳的假设,当相邻层段子波属性存在较大变化时也能准确估计出时变子波.理论分析和仿真实验结果表明,该方法有效可行.     

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Wigner-Ville分布与Chrip-Z变换的高分辨时频分析方法

时频分析方法一直广泛地应用于地震数据的处理与资料解释中。针对油气勘探面临的圈闭规模小、储层薄且埋深大、烃源丰富却分布零散等复杂情形时,如果地震资料有效信号频带较窄、分辨率较低,则需高分辨时频分析方法,以提高对微型油气目标的识别精度。平滑伪Wigner-Ville分布（SPWVD）双线性时频分析方法具有良好的时频聚焦性,线性调频Chrip-Z变换（CZT）的螺旋采样插值特性可突出三维空间局部细节。结合此二者优势,形成一种可提高地震信号时频分辨率的新方法（SPWVD-CZT）。该方法通过采样的方式实现数值的插值计算,以增加有效频段的划分点数,完善时频分布的局部细节,在时频域实现频谱信息的细化处理。模拟信号试算和实际地震资料河道微相识别的应用结果表明,该方法能显著提升地震数据时频分析的频率采样率,可为微型地质体的发现及油气开发提供技术支撑。     

基于稀疏反演的高效混采数据分离方法

混叠采集技术能极大地提高地震采集效率,但是由于连续激发,混采数据中存在严重的邻炮干扰噪声,而且混采数据规模巨大,这要求后续的信噪分离算法精确、稳定、快速,为此提出一种基于稀疏反演的高效混采数据分离方法。在三维共检波点道集上,首先通过三维快速傅里叶变换,将时空域数据变换到频率-波数-波数域（FKK）;然后采用硬阈值函数提取相干信号,利用相干信号预测混叠噪声;最后以数据残差为驱动,不断收缩阈值,迭代更新模型,实现高效混采数据分离。模拟数据和实际数据应用结果表明,本文方法能够精确、稳定、快速地分离高混叠度的地震数据。     

应用时变子波的盲反射系数反演

由于地震数据的非稳态和全盲特性,实际地震子波通常是未知的且其波形会随传播时间发生变化,故常规基于稳态子波假设的反射系数反演精度将难以保证。为此,利用广义S变换将非稳态地震数据变换到时频域,基于自相关理论逐点提取子波并重新构建时变子波矩阵,而不再是从一道地震记录中仅提取一个时不变子波,将其应用于反演模型以实现非稳态地震资料反射系数的盲反演。模型测试和实际资料处理结果表明,相较于传统时不变子波反演方法,所提方法考虑了地震信号的时变特征,且是数据驱动的,更适用于实际地震资料,能得到更精确的时变子波结果和较高分辨率的反射系数剖面。     

利用Shearlet变换提高叠后地震资料分辨率

反褶积、Q补偿、谱白化、小波变换等方法在提高地震资料分辨率的同时往往会放大噪声,降低地震资料的信噪比。由于地震随机噪声服从高斯分布且其本身并无方向性,因而在Shearlet域可将有效信号与随机噪声分开。通过Shearlet变换将地震信号转换到Shearlet域,对Shearlet域系数进行合理的补偿后,再做Shearlet反变换,可实现对地震资料的提高分辨率处理。结合Shearlet变换的这两个特点,首先舍弃随机噪声Shearlet域系数,同时只对优势频带范围内的Shearlet域系数做补偿和提频处理。这样既提高地震资料分辨率又保持了地震资料信噪比。合成地震数据和叠后实际资料的处理结果表明,本文方法可有效提高叠后地震资料分辨率。     

时频分析与自适应分段相结合的时变子波提取方法

目前有两种有效的时变子波提取方法：将非平稳地震记录划分时窗后,每段可视为近似平稳地震记录提取子波;将非平稳地震记录变换到时频域进行分析,逐点提取时变子波。第一种方法难以准确地提取时变子波振幅,第二种方法尚不能准确地提取时变子波相位。为此,将上述两种方法结合,提出一种时频分析与自适应分段相结合的时变子波提取方法。具体方法流程为：首先利用时频域二次谱模拟方法提取时变子波振幅谱;其次采用自适应分段法提取每段子波相位,并将相位延拓至每一时刻以解决时变振幅与分段相位匹配问题;最后将提取的振幅与延拓后的相位逐点合并,形成一种基于时频域二次谱模拟及自适应分段相融合的时变子波提取方法。对非平稳地震记录提取时变子波后,通过反演得到反射系数序列,并结合评价准则对反射系数序列进行评价,进而量化评价子波提取的准确性。仿真数据和实际资料的处理测试表明,本文的时变子波提取方法同时考虑了地震信号在地下传播时每个时刻发生的振幅和相位畸变,能够很好地适应实际地震资料的非平稳性,并能得到较为准确的子波估计结果。