匹配追踪煤层强反射分离方法

地下存在煤系地层时地震剖面上会出现强能量反射同相轴,使煤层之上或之下的含气目的层反射信息淹没于强反射之中,加大了储层预测难度。依据稀疏表示理论,提出匹配追踪煤层强反射分离方法。匹配追踪去煤层强反射的关键是稀疏字典的选取,通过地震数据在不同的一维字典中的稀疏性分析,并考虑强反射信息的低频特征,选取由低频原子构成的一维非抽样离散小波变换(UDWT1D)字典来稀疏表示强反射信息。采用Blumensath等给出的迭代算法进行匹配追踪分解,该算法虽是一种贪婪算法,但由于对每个地震道只需进行一次匹配分解,计算效率较高。模型数据测试和实际资料处理结果证明了该方法的有效性。     

遗传算法和正交时频原子相结合的地震记录快速匹配追踪

针对匹配追踪庞大的计算量造成地震数据处理效率低下的问题,提出一种基于遗传算法和正交原子匹配追踪的快速分解方法,通过遗传算法缩小原子库的搜索范围,减少贪婪迭代的次数,由原子的正交化处理消除冗余分量,加速残差收敛进程。为增加分解的灵活性,采用相邻残差比阈值作为迭代终止条件。合成地震记录和实际地震记录稀疏分解结果表明：本文方法不仅能降低分解的稀疏度,而且运行速度大幅提高,验证了方法的有效性和适用性。     

利用字典学习快速匹配追踪压制煤层强反射

煤层强反射信号上、下和内部通常隐藏着弱有效信号，如何有效分离煤层强反射信号周围的弱有效信号，受到了越来越多的关注。匹配追踪算法是解决该难题的有效算法之一。然而，匹配子波母函数早期用Gabor子波，现在常用Morlet小波和Ricker子波等，而这些子波都是理论子波，和实际地震资料波形特征存在较大差异，因此在匹配过程中会产生残余分量。针对该问题，通过引入了字典学习算法，从地震数据中学习获得字典的有限匹配子波而不是预先定义字典，极大提高了信号分解的匹配度。针对目标区煤层反射不稳定的问题，选择按单个同相轴开展字典学习，从而构建了振幅、相位、主频和极性变化的单峰字典库。通过叠后、叠前的衰减煤层强反射处理分析，验证了新方法在强反射压制方面比常规方法更可靠且有效。应用基于匹配子波的Wigner-Ville高分辨率时频分析方法，揭示了煤层强反射消除前、后时频属性特征，为煤层附近储层的精确描述提供了技术支撑。     

双极子分解匹配追踪算法在薄层反演中的应用

匹配追踪算法在地震谱分解、时频分析及薄层反演等领域有广泛的应用。本文利用双极子分解理论建立过完备奇、偶原子库,再通过匹配追踪算法对地震信号进行稀疏分解,以实现薄层反射位置及反射强度的反演。模型试算及对实际数据的运算结果都表明:与传统匹配追踪算法相比,双极子分解匹配追踪算法对地震信号有更高的分解精度,且具有较好的抗噪性。     

基于稀疏反演的多道匹配追踪地震信号去噪方法及其应用

基于超完备子波库的单道匹配追踪方法在自适应分解地震道时未能分离有效信号和噪声,故难以直接、准确地去除噪声。为此提出了基于稀疏反演的多道匹配追踪去噪方法,以多个连续地震道为研究对象,首先采用多方向矢量中值滤波法计算同相轴倾角,以中间道为标准将同相轴校正后再水平叠加;然后采用基于基追踪降噪的稀疏反演方法分解叠加道,选择与叠加道中有效信号匹配的子波作为中间道匹配追踪分解的子波库;最后根据其它道相对中间道的校正量,对中间道匹配追踪分解的子波库进行反校正,分别构建各道匹配追踪分解的子波库。将基于有效信号匹配子波构建的子波库代替超完备子波库,在搜寻最佳匹配子波时选择性地提取地震道中有效信号,可直接分离有效信号和噪声。单道信号测试结果验证了该方法去除噪声的可行性;合成和实际地震数据应用结果表明,该方法相较于单道匹配追踪方法具有更好的去噪效果,且去噪后剖面的横向连续性更好。     

对依据频率的匹配追踪快速算法的改进

匹配追踪(MP)算法是信号自适应分解的一种具体实现方法.依据频率的匹配追踪快速算法利用地震信号有限频带的先验知识,建立以频率为主要搜索目标的字典索引,减少了字典索引和迭代循环的计算量,提高了信号匹配追踪分解的效率和计算速度.改进算法以复地震信号能量极值处的瞬时频率为初始频率,建立频率与尺度参数的关联关系,使循环迭代过程紧密围绕残值信号能量的有效衰减,提高了确定初始频率的针对性.     

基于动态匹配子波库的地震数据快速匹配追踪

 本文基于Liu 等的改进算法,以Morlet小波作为基本匹配子波,在控制参数的确定过程中,充分利用地震信号的瞬时特征确定动态扫描范围,并根据地震信号本身的特点创建动态子波库,通过一次迭代同时确定多个匹配子波,再利用匹配子波控制参数之间的关系,提出了双参数快速匹配追踪算法,进一步减少了扫描参数的个数,使计算效率得到了质的提高。为了使算法更快收敛,利用残差信号的能量对双参数快速匹配追踪算法的迭代次数进行有效控制,不仅避免了毫无意义的计算,而且可在一定程度上去除随机噪声。最后,本文利用各匹配子波的独立性,提出了一种变窗口短时傅里叶变换方法,得到了高精度时频分布图。     

基于局部相关谱约束的多道匹配追踪算法识别微地震信号

多道匹配追踪算法是将地震记录中的每一道信号分解成一系列相同位移参数、频率参数及相位参数但振幅不同的匹配原子的线性组合。在地震剖面中,有效信号往往具有一定的方向性。为了利用信号的方向性等特征,提出了基于局部相关谱约束的多道匹配跟踪算法。利用局部窗口内的相关谱作为权重,对每次匹配跟踪的方向进行约束,对模拟以及实际的三分量微地震信号分别采用传统的多道匹配跟踪算法和本文提出的方法进行处理。为了验证该算法的准确性及可行性,采用STA/LTA算法对其结果进行事件拾取对比分析,结果表明基于相关谱约束的多道匹配跟踪算法能显著提高微震信号的信噪比,在一定程度上降低了微震事件误判的机率,且使STA/LTA算法的峰值提高1.2倍左右,提高了微震事件检测的可能性,可较为准确地识别出微震信号。     

基于局部频率约束的动态匹配追踪强反射识别与分离方法

当目标储层上、下存在高阻层时,在地震剖面上形成的强反射会屏蔽目标储层有效反射信息。为此,提出了基于局部频率约束的动态匹配追踪强反射识别与分离方法。考虑到瞬时频率计算结果存在"负频率"现象,故引进局部频率计算模式用于约束动态匹配追踪算法最优原子的搜索范围,该算法计算结果合理,可以确定最佳匹配强反射的地震子波。利用强反射位置处的局部频率和瞬时相位作为先验信息,构建动态反射特征波形库,以此搜索最佳匹配强反射子波;通过单道测试确定强反射压制系数,以保证剥离强反射后的均衡能量与背景能量一致,有助于拾取目标储层的反射信息,最终实现储层的精细描述。通过构建含高阻层的模型数据验证了基于局部频率约束的动态匹配追踪强反射识别和分离方法的可行性,并将该方法应用于实际地震数据,削弱了强反射干扰影响,突显了弱反射信息。     

基于混合优化匹配追踪算法的礁滩储层流体识别方法

基于匹配追踪算法(MP)的流体活动性检测是礁滩储层油气识别的一种重要手段。针对常规匹配追踪算法效率低、多解性强的缺点,将粒子群优化算法与BFGS算法相结合的混合优化算法引进到匹配追踪算法中。混合优化匹配追踪算法(HOMP)既具有粒子群优化算法良好全局优化特性,又具有BFGS方法局部加速收敛速度的优点,通过一次性计算描述Morlet小波的五个参数,可以解决匹配追踪过程中的参数寻优问题,提高搜索最优解的精确度和效率。用混合优化匹配追踪算法对信号进行分解,分解后的理论信号和实际地震资料各个信号分量在时频平面的位置精确,具有良好的时频聚集性,搜索速度显著加快。对哈萨克斯坦楚-萨雷苏盆地Tam研究区流体检测结果表明HO-MP可以有效指示礁滩储层含油气的变化,说明该方法在礁滩储层流体预测中有很好的应用前景。     

快速匹配追踪三参数时频特征滤波

传统的匹配追踪方法通常采用完备的时频原子库和贪婪算法进行子波分解,计算量巨大。为此本文引入互相关阈值约束技术,实现两次迭代和完备库之间的反馈,剔除那些互相关值很小的时频原子,动态地减小完备库的冗余度;通过多原子同步提取,实现快速匹配追踪地震道分解。分解后的地震信号是按子波的能量排序的,每个子波都由振幅、频率和中心时间三参数表示,代表原始地震信号在某-中心时间的局部主振幅特征和主频率特征,因此在信号重构时,可根据有效信号与噪声信号的主振幅、主频率和中心时间的差异,构建三参数时频特征滤波器,筛选出代表有效信号的子波对信号进行重构,达到无损去噪的目的。合成地震记录和实际资料处理结果表明了该方法的有效性。     

An application of matching pursuit timefrequency decomposition method using multiwavelet dictionaries

In the time-frequency analysis of seismic signals, the matching pursuit algorithm is an effective tool for non-stationary signals, and has high time-frequency resolution and a transient structure with local self-adaption. We expand the time-frequency dictionary library with Ricker, Morlet, and mixed phase seismic wavelets, to make the method more suitable for seismic signal time-frequency decomposition. In this paper, we demonstrated the algorithm theory using synthetic seismic data, and tested the method using synthetic data with 25% noise. We compared the matching pursuit results of the time-frequency dictionaries. The results indicated that the dictionary which matched the signal characteristics better would obtain better results, and can reflect the information of seismic data effectively.     

地震匹配追踪技术与应用研究进展

匹配追踪作为一种自适应信号分析方法,由于其具有良好的地震数据稀疏表示特性,在地震资料处理及解释领域得到了越来越多的关注。匹配追踪技术有三大要素:匹配子波母函数、匹配子波库和匹配追踪分解算法。匹配追踪首先要构建匹配子波库或子波字典,其类型有超完备子波库、正交子波库和动态子波库。匹配子波母函数在早期用Gabor子波,现在常用Morlet子波和Ricker子波。匹配追踪分解算法是匹配追踪技术的核心,分为贪婪算法、正交匹配追踪算法、快速匹配追踪算法。在深入调研的基础上,梳理了地震匹配追踪分解与重构技术的发展历程及研究进展,系统阐述了匹配追踪技术的基本原理,剖析了匹配追踪技术的加速策略,并总结了匹配追踪技术在地震资料处理、解释领域的应用现状。理论及应用实例研究表明,地震匹配追踪技术算法灵活、应用效果良好,具有广阔的发展前景。     

基于正交匹配追踪算法的叠前地震反演方法

为了给地质解释提供更为有利的反演数据,本文提出一种基于正交匹配追踪算法的叠前稀疏反演方法.采用正交匹配追踪算法先搜索稀疏的反射系数位置再计算大小,利用L₀范数对反射系数的稀疏性进行约束,构建基于正交匹配追踪算法的叠前地震反演目标函数,并加入模型约束以增强反演的稳定性.由于L₀范数具有较强的稀疏性,反演结果界面块化,地层界面清晰.反演得到的反射系数可通过积分的方式转化为地层弹性信息.模型测试表明该方法稳定可靠,抗噪能力强.实际地震数据反演的井旁道与测井资料匹配较好,与常规反演方法相比,提升了反演结果对地层的分辨能力.     

时频分析在苏里格地区含气性检测中的应用

地震波通过含气层时高频能量将发生明显衰减,利用地震波高频能量的衰减可预测含气层。首先对比了短时傅里叶变换、小波变换、广义S变换和匹配追踪分解等4种时频分析方法,证实了匹配追踪分解时频分析具有较高的时间域分辨率和频率域分辨率;其次通过模型正演验证了地震波通过含气层时具有高频衰减的特征及高频衰减梯度方法可反映高频能量衰减;最后运用匹配追踪分解法对苏里格气田西部一块三维地震工区进行了时频分析,并应用高频衰减属性进行了含气性检测。其预测结果与钻井的含气性符合率较高,证明该含气性检测方法是可行的。     

基于3D匹配滤波器和伪地震数据算法的多次波自适应相减方法

多次波自适应相减是预测减去法压制多次波的关键步骤。为进一步去除残余多次波,基于常规2D匹配滤波方法,文中引入3D匹配滤波器,同时利用多个预测多次波道集以匹配原始数据。针对3D匹配滤波器可能造成的一次波损伤现象,利用相同的3D匹配滤波器同时拟合多个原始数据道集;同时,引入伪地震数据算法求解对一次波施加Huber范数最小化约束的优化问题,不需满足一次波与多次波正交的假设,能有效分离一次波与多次波。另外,在整个迭代过程中,伪地震数据算法只需利用Cholesky分解算法进行一次矩阵分解,计算效率较高。模型和实际数据的处理结果表明,与基于一次波能量最小化的3D匹配滤波器方法和基于伪地震数据算法的2D匹配滤波器方法相比,所提方法能更好地均衡一次波保护与多次波分离。     

优化变分模态分解方法消除强反射影响——以东营凹陷沙四段滩坝砂目标处理为例

东营凹陷沙四段纯上与纯下亚段之间的分界面为强地震反射,受其屏蔽作用,纯下亚段滩坝砂储层地震反射弱。为了有效压制强反射屏蔽层影响,应用优化变分模态分解(VMD)技术,将目标层地震信号分解成多频带、不同波形特征的分量。强屏蔽层信息能量强、频率低,多集中在第一分量。对强信号分量进行剥离,再重构余量信息,可凸显下伏储层有效信号。理论模型测试与实际资料应用表明,与传统的经验模态分解方法(EMD)相比,该方法具有分辨率高、分解完备、避免模态混叠效应等优点,在相似条件地区具有一定的推广价值。