利用能量比法拾取地震初至的一种改进方法

介绍了能量比法拾取地震道初至的一种改进方法，即利用时窗滚动来计算能量比值，并从比值特征中判断初至。在以前的计算中是把要计算的地震道划分成许多个时窗，然后逐个求能量比值。由于各道初至的到达有先有后，如果静态地划分时窗，有可能初至到达前后时窗的能量比值并不是最大的，也就是说这时的拾取结果是错误的。但是通过时窗滚动可以多次计算初至前后时窗内的能量比值，经比较得出最佳比值。改进的方法能快速准确地拾取地震道的初至，并且可以提高拾取的精度和稳定性。     

最小二乘曲线拟合的微地震初至优化拾取方法及应用

水力压裂改造中微地震事件具有能量弱、信噪比变化大、干扰源复杂等特点,对微地震信号进行快速精确的初至拾取是微地震实时监测、指导压裂生产急需解决的关键问题。针对微地震事件时窗能量比法拾取精度低、不同信噪比事件适应性差的特点。首先应用能量比法粗略拾取初至位置。然后应用最小二乘曲线拟合法拟合理论曲线,在拟合曲线定义的前、后时窗范围内二次优化拾取初至。通过实际数据测试,并与能量比法对比,验证了本文方法的有效性与可行性。基于最小二乘曲线拟合的微地震初至优化拾取方法能较快速、准确地拾取不同波形特征、不同信噪比的微地震事件初至,有效提高微地震实时定位的准确性与效率。     

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。     

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。     

地震道时窗属性特征检测初至时间的研究

给出了几种用于初至拾取的地震时窗属性特征的算法。经过试算、比较和分析，指出地震分形特征初至拾取的不足；提出地震道时窗内能量比属性特征检测地震初至时间的新方法。该方法能快速和准确拾取初至的起跳时间、抗噪声能力强。合成地震记录试验表明，当随机噪声达75％时，仍能准确拾取初至时间。实际地震资料试算显示，其正确率达90％左右。     

浅层折射波勘探中初至自动拾取新算法

地震波初至拾取是地震勘探中广泛应用的基础技术,尤其在浅层折射波勘探和层析成像中初至时间拾取精度直接影响地下地层结构的反演结果。由于初至时间对应的并不总是能量比最大值(可能是次极值),以往的滑动时窗能量比法仅根据前后两个滑动时窗能量比的最大值判断初至时间,造成对低信噪比数据的拾取效果不理想,而对高信噪比数据则难以检测能量较弱的折射波。基于此,本文提出多时窗能量比初至拾取算法,该算法在实现过程中结合应用自动质量控制技术,满足了浅层折射波勘探的初至拾取精度要求,且具有较高的稳定性。将该方法应用于准噶尔盆地中部M区地震勘探,取得了非常好的效果。     

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。     

综合动量法和可变学习速度的BP神经网络地震初至拾取

为了提高初至拾取精度和效率,研究了BP神经网络初至拾取方法,提出综合动量法和可变学习速度的BP神经网络地震初至拾取方法,其主要原理是对网络权值的更新过程进行改进,当均方根误差在权值更新后超过设定的误差范围,则权值更新取消;在既定的误差范围内,权值更新则被接受,且学习速度发生变化。分析不同地震属性对初至波识别的可行性,选取均方根振幅比、曲线长度比、振幅、频率等4种特征属性进行模型测试,结果表明改进方法的初至拾取效果优于常规BP神经网络方法。实际资料测试验证,改进方法构建的网络结构简单,参数少,收敛速度快,具有较强稳定性和抗噪能力,初至拾取精度高。     

改进的神经网络级联相关算法及其在初至拾取中的应用

针对传统BP神经网络存在的问题,引入一种神经网络构造算法——级联相关（CC）算法。该算法具有比BP算法更快的收敛速度,能根据待解决问题自行确定网络结构,即能随时扩展网络拓扑结构以学习新样本。常规CC算法的初始网络只包含输入层和输出层。改进的CC算法起始于适当的BP网络结构（存在隐含层）;且为了防止权值病态递增,在训练候选隐含神经元的目标函数中加入了正则化项,对权值进行衰减。仿真试验表明：改进的CC算法具有更快收敛速度、更强泛化能力;瞬时强度比、振幅、频率、曲线长度比、相邻道相关性等五种地震属性特征交会图显示对初至波具有稳定的区分能力。本文构建的神经网络初至拾取方法在实际资料应用中取得了良好效果。     

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。     

声波测井资料弱初至波检测新方法

提出一种基于对波形包络信号进行统计分析的初至波检测新方法．该方法利用信号道大、小时窗内波形包络能量的比值变化来检测初至信号．实际资料试处理结果表明，对多层套管井全波资料和裂缝地层环行声波资料进行处理时，取０．２～０．４倍脉冲极值作为门槛值可检测到各种弱初至波。     

地震资料信噪比定量计算及比较

系统地介绍和讨论了信噪比估算的5种方法,即能量叠加法、频谱估算法、功率谱估算法、相关法和特征值法。利用模型试算对比了噪声、时窗、道数、频带、构造形态对5种方法估算结果的影响。结果表明:对于低品质的资料,谱值法(频谱或功率谱)具有较高的计算精度;时窗大小对信噪比计算影响较小,功率谱法受时窗大小影响最小;信噪比也有横向分辨能力及精度问题,对于倾斜或弯曲地层,能量叠加法和特征值法的计算精度会大大降低;资料的频带并不是影响信噪比计算结果的主要因素;特征值法本质上是水平信号的分解和组合,适宜较平的地层。研究指出,当以信噪比作为储层横向预测属性进行奇异性检测(裂缝、断层、潜山构造等)时,应选用相关法。     

去噪强度、去噪效率与振幅保真

本文从去噪强度和去噪效率的角度对信噪比与保真度问题进行了探讨。去噪强度即应用滤波因子在对应的数据窗内去除噪声的总能量，而去噪效率则是对应于去噪强度的信噪比的变化率。去噪强度越大，去噪效率越低，保真性越差。在相同去噪强度的情况下，获得较高去噪效率的方法就是保真性好的方法。准确估计信号，有效衰减强噪声是降低去噪强度，提高去噪效率的核心。叠后估计信号比较准确，叠前去噪优势较强，叠前，叠后联合去噪更能达到提高地震资料信噪比和保真度的目的；对不同能量的噪声，选择不同的去噪强度并使之达到最佳，可以达到保真的目的。     

振幅衰减法分频自动识别和压制异常能量道

根据未作振幅补偿处理的异常能量道和正常地震道的振幅衰减曲线分析对比,发现消除面波影响的正常地震道的振幅衰减比异常能量道的大得多,可采用地震道结束和开始处的相同长度时窗内的平均绝对值振幅之比作为衡量振幅衰减的标尺来识别异常能量道。异常能量集中在某个频率及其附近,可对分频数据采用前述衡量振幅衰减的标尺来识别和剔除异常能量。近年来的地震资料处理表明：振幅衰减法分频自动识别和压制异常能量道的方法行之有效,对低信噪比地区采集的三维资料处理具有重要意义。     

基于改进的广义S变换求取地层品质因子Q值

地层的品质因子Q值对衡量地震波传播过程中的能量衰减以及地震资料的处理、解释有重要意义。在实际生产中求取品质因子最实用的方法是频谱比法,但传统的频谱比法面临时窗选取等问题。本文利用改进的广义S变换时频特性及与傅里叶谱相联系的特性,提取地层上、下界面对应的瞬时频谱,并通过拟合振幅比与频率的关系得到地层的品质因子Q值。数值模拟及实际资料处理均证明了该方法的有效性。     

一种强噪声微地震信号P震相初至拾取的新方法

针对水力压裂微地震监测信号信噪比普遍偏低,难以准确拾取初至的问题,提出了一种基于特征函数构建的峰度和小波多尺度分解的P震相初至精确拾取方法。首先利用小波多尺度分解法提取低信噪比微地震数据的主成分,进而构建针对主成分数据的特征函数,并计算该特征函数序列的峰度值,最终将峰度曲线的全局最大斜率定义为P震相的初至。与传统峰度法、小波分解和高阶统计量联合方法相比,该方法能够显著减小拾取误差。将该方法应用于不同信噪比的模拟微地震数据的P震相初至拾取,结果表明:其拾取误差为0.0302×10-3~1.3002×10-3s,同时,相比于小波分解与高阶统计量联合方法,其计算效率稍有提高。将该方法应用于实测微地震数据的P震相初至拾取的结果表明,与人工拾取和传统峰度法相比,拾取结果更接近于人工拾取结果,具有更高的准确率。     

用DFT计算遥测地震数据采集系统的信噪比和谐波畸变时如何选择窗函数

在用离散傅里叶变换(DFT)计算遥测地震数据采集系统的信噪比(SNR)和谐波畸变时,如果数据记录长度为正弦波周期的非整数倍,基波及谐波的能量会泄漏到邻近频率。用加窗的DFT方法,从正弦波的DFT主瓣的幅度来计算正弦波的均方根值(RMS),最好使用最小能量窗。窗函数有许多,由于窗函数系数的限制,如何选择好DFT窗,并确保在选择窗函数的过程中量化误差不影响从DFT的主瓣估计正弦波的振幅,正是本文要讨论的问题。     

应用波形拟合的炸药震源记录起跳点时间拾取方法

初至拾取是地震数据处理中的关键步骤,其拾取的准确程度关系到浅表层速度模型建立的精度,并进一步影响后续叠加及偏移成像的效果。对于炸药震源激发形成的初至波,根据形成机制,其初至位置在地震记录中应由一个“向下的偏转”表示。而在实际地震数据初至拾取过程中,该“向下偏转的点”较难识别,而能够快速准确拾取的位置通常为波峰位置。基于理论模型,本文测试了拾取波峰及起跳点对速度模型反演的影响,证实基于炸药震源起跳点位置的反演精度高于基于拾取波峰位置。因而提出一种基于波形拟合的方法判断炸药震源的起跳点位置,即假定初至波可用李子波模拟,通过单道中对以波峰为中心的时窗内的样点值进行拟合,得到理论子波函数,以此方式快速、准确地搜索起跳点位置。通过理论子波模型,测试了波形拟合法的有效性及合理性;并应用该方法对塔里木T探区实际资料进行了试处理,表明该方法可准确拾取高信噪比地区炸药震源起跳点位置,同时具有一定的抗噪性,也能拾取较低信噪比地区炸药震源起跳点位置。     

地震资料特殊处理方法在层序地层学中的应用

采用小波变换时频能量谱分析、瞬时相位、振幅强化特征点等特殊处理方法,辅以常规地震剖面,对徐家围子二维工区深层地震资料进行了地层层序划分。结果表明,小波变换时频能量谱特征在不同尺度下的变化规律可以作为层序划分的辅助手段;由于瞬时相位的变化只与其相位特征有关,从而将一些较弱的反向波突出出来,这对于研究层序内部的上超、下超、顶超、削截等关系十分有益;振幅强化特征点方法使层序界面的特征更明显、更直观,更益于层序的划分及界面识别。该方法改变了单一运用常规剖面进行层序划分的局限性,提高了应用层序地层学方法解决实际问题的可信度和精度,效果较好。