利用直达波提取地震子波进行相关滤波

利用可控震源进行地震勘探时,通常都需要进行相关滤波,相关滤波结果的好坏取决于所选取的子波与有效反射波的相关性.海洋地震勘探常用的电火花震源激发能量通常可以调控,理论上,同一激发能量产生的震源子波应当是一致的,因此可以仿效可控震源资料的处理手段,对单道地震资料进行相关处理.但在复杂多变的海洋环境下,震源参数也要随勘探条件的变化而改变,采用理论计算或实验环境下获得的子波模型进行相关滤波往往难以达到预期的效果,需要寻找与实际勘探中激发的地震波相似度更高的地震子波.单道地震记录中直达波的能量较强,波形畸变较小,与震源子波较为接近.本文建立了一种利用直达波提取地震子波的方法,并应用到实际资料.实际资料的地震子波提取和相关滤波处理结果显示,利用直达波提取地震子波进行相关滤波能够有效地压制干扰波、突出有效波,提高了地震记录的信噪比.需要注意的是:1)提取子波的过程中要降低环境因素的影响,可利用统计平均的方法来实现;2)相关滤波时要根据实际处理效果的改善程度选择相关子波长度.     

基于源波场重构的子波自适应频移算子

地震信号中的多尺度信息对于分辨率、成像精度和反演结果有非常重要的意义,本文提出一种基于直达波模拟波场重建震源子波的地震数据频移算子,以期能应用于基于波动的地震信号多尺度分频.频移过程主要分为两步,第一步利用直达波反传构建震源子波,第二步借助震源子波和频移算子进行多尺度分频.与常规数字滤波器相比,频移算子突破了滤波造成信号波形特征改变和震源子波形态畸变的限制,频移地震数据与数值模拟地震数据完美匹配,同时频移算子具有理论子波自适应功能,更易于后续波动类应用展开.最后通过层状模型和实际资料进行测试,并与常规滤波器结果对比证明本方法的准确性和稳定性.     

电磁式可控震源-大地耦合过程中的非线性特征分析

基于液压式可控震源的线性模型在电磁式可控震源的应用上已不再适合, 故电磁式可控震源-大地耦合模型研究对实现有限激励能量向大地的最佳传输至关重要. 由于可控震源基板中含有大量高频谐波, 在耦合模型中引入非线性恢复力, 并通过用多尺度法对系统进行了非线性振动分析. 对振动过程中的超谐共振现象为能量传输过程中谐波的产生给出了合理的解释, 并为可控震源地震勘探中互相关参考信号的选取提出了改进方案, 通过野外实验, 取得了良好的应用效果.     

峰度和AIC方法在区域地震事件和直达P波初动自动识别方面的应用

提出了一种基于直达P波信号的峰度和Kurtosis-AIC方法进行区域地震事件实时检测和直达P波初动精细识别的新方法,并应用于山东地震台网记录的地震波资料处理.结果表明:(1)应用峰度方法能够有效识别出地震事件,可有效减低地震事件的错误报警率和漏报率;(2)与人工识别震相到时的结果相比,根据Kurtosis-AIC震相自动识别方法得到的震相到时的平均绝对值误差为(0.09±0.08)s。     

垂直地震剖面横波数据处理

使用可控震源的垂直地震剖面(VSP)中的横波到时,可以由子波处理及频谱白噪声更精确地测量到。这种方法有助于减少P波干扰,增强对横波到时的识别。经过这样改善的     

不同参数对地震干涉实现VSP向SWP波场重构的影响

地震干涉是近几年勘探地球物理领域研究的一个热点方向,它是波场重构的有力工具.然而,地震干涉往往引入虚假同相轴,影响波场重构的质量.为进一步分析虚假同相轴产生的原因并改善波场重构的质量,本文基于稳相分析,详细探讨子波主频、激发炮数、检波器埋深、检波器间距和地层倾角五个因素对波场重构的影响.模型结果表明,震检排列方式和地层倾角等因素通过改变有限震检范围内稳相点的位置来影响波场重构的质量.将垂直地震剖面VSP中的下行直达波与下行反射波进行地震干涉处理,可有效重构来自高陡反射面的下行反射波,将传统的VSP转化为单井地震剖面SWP.直接利用重构SWP波场进行成像,不仅扩大传统VSP的成像范围,而且避免常规勘探面临的静校正和近地表速度建模问题,为高陡构造成像提供一种新方法.     

中国中东部地震台站噪声互相关函数中面波前驱信号的分析研究

利用中国中东部地震台网中430个宽频带台站2008和2009两年的垂直分量记录,我们计算了台站对之间的噪声互相关函数(Noise Cross-correlation Function,NCF).在相当多的NCF中,沿大圆路径传播的瑞利面波信号之前存在一个较强的前驱信号,该信号持续时间约50 s,频率范围为0.07~0.12 Hz.此信号在同一台站对的NCF中稳定存在、到时相同,而在不同台站对的NCF中到时不一致,这表明该信号可能源于一个固定的较小区域内持续存在的噪声源.基于格点搜索方法的定位结果显示该噪声源位于日本九州岛附近,其激发出的信号传播速度约2.7 km/s.假定该信号由一点产生,我们计算了合成地震图,合成地震图与观测到的前驱信号基本一致,验证了定位结果的可靠性.此噪声源会对特定路径上的面波信号产生干扰,在相关研究中需要采取一定措施避免.该噪声源的物理机制有待于进一步的研究.     

多震源地震正演数值模拟技术

常规地震采集技术因受相邻时间激发炮之间时间间隔的制约而存在采集周期过长,采集成本过高的问题,而多震源同步激发地震采集技术可以克服这方面的缺陷,但存在着波场过于复杂的问题,地震正演模拟技术可以帮助我们提高对这种复杂波场的认识水平,为此采用2D弹性波方程交错网格高阶有限差分格式,开发了多震源同步激发波场正演数值模拟技术,能够模拟任意多个同步激发震源的弹性波波场,震源函数可以是雷克子波,也可以是可控震源扫描信号,且同步激发震源之间可以有随机时差.模型试算结果分析表明,该技术既是一项高精度的多震源正演模拟技术,也是一项高效率的地震正演数值模拟技术.     

二氧化碳相变技术应用于新型震源研发的可行性研究

为了研究二氧化碳物理相变技术应用于新型震源研发的可行性,在地下成层性较好的某煤田地震测区,开展了利用二氧化碳相变技术激发地震波的野外人工震源激发-接收实验．并与传统炸药震源进行了对比．地震数据利用Aries2.66型垂直分量反射地震仪和PDS-2型三分量地震仪接收．根据实测地震数据,从野外地震记录震相识别,初至波传播距离分析,震源近场地震信号时频分析,CO_2相变激发震源子波提取和基于CO_2震源子波的地震初至波波形反演实验等多个方面,进行了关于CO_2相变激发技术能否产生地震波信号以及能否将其应用于新型震源研发的可行性研究．研究结果表明CO_2物理相变膨胀能够产生能量集中的地震波信号;在实验区地质条件和激发参量下地震记录中初至波的可识别的传播距离约为1km;震源近场地震信号的主频集中在8～13Hz;利用震源近场数据提取了CO_2震源子波;通过地震初至波波形反演实验认为这种震源子波能够应用于波形反演等方面的研究．因为CO_2相变激发具有绿色、环保、安全等方面的优点,若能进一步在激发能量、激发—延迟时间一致性等方面加以改进,该技术有望在城市隐伏活动断层探测、城市地下空间探测、煤矿高瓦斯环境人工地震勘探等领域发挥重要的作用．     

衰减干涉假象的海洋一次波与多次波同时成像方法

海水与空气间的强波阻抗差使得海洋地震资料普遍发育自由表面相关多次波,如何利用好多次波所携带的有效信息已成为提高海洋地震资料成像品质的新突破点.基于面炮偏移的一次波与多次波同时成像方法能够避免多次波预测精度的影响,但是,正向传播的震源子波与反向延拓的自由表面相关多次波所产生的干涉假象严重制约了该技术的应用,本文提出了一种基于单程波偏移算子,可在成像域压制干涉假象的一次波与多次波同时成像方法.其中包含了三个步骤:第一,传统单程波偏移成像方法中的震源子波替换为一次波、多次波与震源子波,初始上行延拓波场为一次波与多次波,基于单程波算子的波场延拓与互相关成像条件的应用得到包含干涉假象的一次波与多次波同时成像;第二,以子波为震源,自由表面相关多次波为记录,按照传统单程波偏移成像方法得到干涉假象;第三,基于最小二乘匹配滤波算法,将第一步的成像结果与第二步的干涉假象进行匹配相减,得到干涉假象衰减后的一次波与多次波同时成像,避开了由于实际资料子波无法准确提取而造成一次波与多次波对成像能量级的不一致性.Sigsbee2B模型测试验证了本方法的有效性,并在我国某探区深海实际资料处理中得到了成功应用,深层基底得到了清晰刻画,并且照明均衡度明显改善.     

基于互信息量的地震信号检测和初至提取方法

本文将现代信息科学中的重要基础理论——信息论引入到地震信号的分析和处理中，提出了一种利用互信息量检测地震信号并进行初至提取的方法，给出了该方法的基本原理和具体算法.计算结果表明，互信息量随滑动窗口移动的变化情况可以明确标示出待测地震信号的存在，通过提取互信息量的突变点或峰值点，能够有效拾取地震波的初至时刻.这种方法还可以特别针对非传统的地震信号，如连续随机信号、随机脉冲序列等进行处理.在这些信号条件下，往往信噪比很低，波形随传播距离发生较大变化，传统的信号检测方法效果不佳，而这种以随机信号检测为基础的互信息量探测方法具有很好的性能，很有发展前景.     

Mallat算法在数字地震信号压缩中的应用

地震台站多、数据采集量大,日产出数据量庞大,研究数字地震信号的压缩方法成为行业热门课题。尝试将Mallat算法应用于数字地震波形数据压缩。选取不同的小波分解函数,对不同类型的数字地震信号进行3—5层的小波分解,将得到的小波系数进行分层硬阈值重构运算,对原始信号和处理信号进行压缩。分析可知,Mallat算法压缩比更高,与原始信号相比,重构信号不失真、能量保留系数高。     

Loran-C信号中直达波与反射波的提取方法研究

Loran-C信号中直达波和反射波到时差的提取是利用其进行测距的关键所在。通过分析Loran-C信号实测波形与理论波形的特征,认为两者所包含的直达波信号一致。基于此特征,通过波形相减的方法从实测Loran-C信号中剔除理论直达波信号,并结合互相关方法求解出直达波和反射波的到时差。     

基于小波分析的场地波速测量方法

在场地波速测量中,由于噪声等因素的影响很难准确识别P、S波的初至时刻,致使波速结果存在很大的误差。本文给出了一种基于小波变换的波速测量的新方法。该方法利用波动信号的小波变换与弹性波群速度的关系准确识别弹性波初至时刻。弹性波小波变换的峰值时刻代表着以群速度传播的弹性波的初至时刻,使P波、S波的初至时刻的确定具有明确的物理意义,波速的结果准确、可靠、稳定。此外,波动信号的小波多尺度分析还可以确定地层中传播的弹性波的频散特性。最后,该方法在场地波速测量的实测信号的应用表明该方法可准确确定P、S波速。     

Nonlinear analysis on the coupling process of electromagnetic vibrator and earth

Vibrator is an excitation equipment of the vibratory source in the seismic exploration[1―3]. In order to ap-proach the δ function, dynamite can be used to release high energy in an instantaneous explosion and form the seismic wavelet. On the other hand, a portable vi-brator sweeps a low energy signal for a long time to simulate the function of an explosion source. The re-flection signal of the portable vibrator is estimated for time-delay by digital cross correlation technology, and the disp…     

伪随机编码震源信号的地震响应

常规的可控震源Chirp扫描信号的地震响应存在着相关信号旁瓣大、分辨率低的缺点.本文利用数值模拟技术研究可控震源伪随机编码信号地震响应的规律和特点.伪随机编码信号的地震响应剖面的旁瓣电平与常规的Chirp扫描信号情形相比有明显地降低,但是伪随机编码信号地震响应剖面的相关噪声仍然没有得到有效地压制.利用伪随机编码信号的周期性特点把一个长地震记录以信号周期为间隔进行分时叠加可以提高地震记录的信噪比和地震数据的利用率.     

一种小波综合阈值地震信号降噪方法

小波阈值方法中硬、软阈值方法是地震信号降噪常用方法,但容易造成信号中高频信息丢失导致地震误判和漏判情况发生。小波综合阈值方法继承和发展了硬、软阈值降噪方法的优点,对信号高频部分用硬阈值方法,以提高高频信号能量,对信号低频部分用软阈值方法,提高信号降噪能力的同时保证信号连续性和光滑性。利用噪声信号小波系数小和地震信号小波系数大的特征,进行雷克子波降噪仿真实验和实际地震信号降噪实验。仿真实验表明,小波综合阈值方法降噪后波形MSE值最小,且降噪后与原信号波形最近似,降噪后波形高频部分能量增强且抑制低频部分能量。最后,对实际采集的地震信号进行降噪处理,处理后信号中能量增强被压制,利用处理后的信号可得到地震的初至时间。     

Ground roll wave suppression based on wavelet frequency division and radial trace transform

Ground roll waves interfere with seismic data. The suppression of ground roll waves based on the division of wavelet frequencies considers the low-frequency characteristics of ground roll waves. However, this method will not be effective when the ground roll wave and the effective signal have the same frequency bands because of overlapping. The radial trace transform (RTT) considers the apparent velocity difference between the effective signal and the ground roll wave to suppress the latter, but affects the low-frequency components of the former. This study proposes a ground roll wave suppression method by combining the wavelet frequency division and the RTT based on the difference between the ground roll wave velocity and the effective signal and their energy difference in the wavelet domain, thus making full use of the advantages of both methods. First, we decompose the seismic data into different frequency bands through wavelet transform. Second, the RTT and low-cut filtering are applied to the low-frequency band, where the ground roll waves are appearing. Third, we reconstruct the seismic record without ground roll waves by using the inverse RTT and the remaining frequency bands. The proposed method not only improves the ground roll wave suppression, but also protects the signal integrity. The numerical simulation and real seismic data processing results suggest that the proposed method has a strong ability to denoise while preserving the amplitude.     

Ground-roll separation of seismic data based on morphological component analysis in two-dimensional domain

Ground roll is an interference wave that severely degrades the signal-to-noise ratio of seismic data and affects its subsequent processing and interpretation. In this study, according to differences in morphological characteristics between ground roll and reflected waves, we use morphological component analysis based on two-dimensional dictionaries to separate ground roll and reflected waves. Because ground roll is characterized by low-frequency, low-velocity, and dispersion, we select two-dimensional undecimated discrete wavelet transform as a sparse representation dictionary of ground roll. Because of a strong local correlation of the reflected wave, we select two-dimensional local discrete cosine transform as the sparse representation dictionary of reflected waves. A sparse representation model of seismic data is constructed based on a two-dimensional joint dictionary then a block coordinate relaxation algorithm is used to solve the model and decompose seismic record into reflected wave part and ground roll part.The good effects for the synthetic seismic data and application of real seismic data indicate that when using the model, strong-energy ground roll is considerably suppressed and the waveform of the reflected wave is effectively protected.