基于稀疏约束反演的三维混采数据分离

混合震源采集技术相对于传统的地震数据采集,在极大提高采集效率的同时引入了混叠噪声,很大程度上影响了成像结果的精度.二维混采数据中,我们通常利用混叠噪声在非共炮域呈非相干分布这一特点来压制混叠噪声,从而实现混合震源数据分离.相对于二维混采数据,三维混采数据具有数据量巨大,构建混合震源算子困难,混合度的增加引入了高强度混叠噪声的特点.针对上述问题,本文采用稀疏约束反演方法在Radon域实现混采数据分离,混叠噪声强度比较大的情况下,稀疏约束反演方法能够得到更高精度的分离结果;利用震源激发的GPS时间通过长记录的方式在共接收点道集对上一次迭代分离结果做混合、伪分离,实现了单个共接收点道集自身混合、伪分离,避免了对整个数据做运算,同时不需要构建混合震源算子.通过模拟数据和实际数据计算来验证上述方法的适用性.     

利用自适应中值滤波方法压制混叠噪声

多源混合采集技术可以在不同炮点同时激发产生地震波场,极大的提高了生产效率,但是不同震源之间产生的混叠干扰严重降低了地震数据的信噪比,应在处理中予以压制.针对此问题,本文采用一种自适应中值滤波方法实现混叠噪声的分离.首先通过计算初始中值滤波后的数据和原始数据之间的相似度,根据数据的相似度选取不同的滤波窗口实现对混叠噪声的压制.与常规中值滤波方法相比,本文方法可以更好地压制掉混叠噪声,同时保持有效信号.通过模拟和实际数据试算,验证本文方法的有效性.     

基于迭代去噪的多源地震混合采集数据分离

多源地震混合采集采用随机线性编码方式同时激发多个震源,检波器连续接收地震信号,获得波场混叠的炮记录.该采集技术能够显著提升采集效率和成像质量,其实现关键在于炮分离,即将相互混叠的多源波场数据彼此分离,获得传统采集的单炮记录.最小平方算法只能得到伪分离记录,不能去除混叠噪声.在高混合度的混叠数据中,混叠噪声的能量往往数倍于有效信号,炮分离难度倍增.但在伪分离记录中,该噪声在除共炮点道集以外的其它时域均为随机分布.本文研究提出了一种多时域组合迭代去噪的炮分离技术:通过运用多级中值滤波与Curvelet阈值迭代去噪算法,在不同时域根据混叠噪声特性采用相应的去噪手段,并设计迭代算法优化炮分离结果.实际资料处理结果证明:将本方法应用于高混合度的混叠数据,无论是分离质量还是计算效率,都有明显提升.     

一种优化的复曲波变换压制混叠噪声方法

高密度采集可以提高地震资料品质,改善成像精度,但也会增加地震采集成本.为了提高采集效率降低生产成本,混采技术得到了推广应用.但是该采集方式会产生严重的混叠噪声,降低地震数据的信噪比.针对此问题,本文结合中值滤波、动校正(NMO)和复曲波变换阈值去噪的优势,设计了一种优化的复曲波变换压制混源噪声方法.该方法首先采用大步长中值滤波对经过NMO处理的数据进行滤波,再利用基于复曲波域的阈值去噪方法提取剩余信号,计算滤波结果的伪分离记录和原始混叠数据的差值,再将该差值返回到第一步进行迭代,每次迭代中值滤波步长逐步减小,直到达到初始设定的期望信噪比为止.与基于F-K域和curvelet域的迭代阈值方法相比,本文方法可以在压制混叠噪声的同时,更好的保护有效信号,由于本文方法仅需较少的迭代次数,计算效率也可以大大提高.     

一种基于同相轴追踪的炮混叠记录分离方法的研究与应用

海上地震勘探中为提高采集效率会采取连续采集方案,导致地震记录尾端与下一炮起始记录重合,这种现象对浅层地震处理影响不大,但是会完全掩盖深层地震信号.由于混叠噪声与真实信号属于同方向及同震源采集,其频谱完全重叠,常规的噪声压制方法无法完全压制混叠噪声.本文提出了一种基于同相轴追踪的混叠记录分离方法,利用时域上混叠噪声与真实地震信号时距曲线的曲率差异得到混叠噪声的模型,再利用最小平方约束反演方法进行自适应相减,使有效信号误差最小,最终完成混叠炮集分离.通过理论分析与正演测试,混叠衰减的关键在于求取可靠的混叠模型,而自适应衰减则控制细微振幅与相位差异.通过对实际地震资料进行处理,并与F-K滤波方法进行了对比,证实了该方法的有效性.     

混叠数据最小二乘偏移编码策略分析

随着三维高分辨率、高精度及宽方位地震采集技术的应用,野外采集获取了大量观测数据,海量数据对地震处理方法提出了更高的要求.本文将编码思想应用于混叠数据处理,能够较好地在提高地震处理效率的同时,压制串扰噪声.不同编码方式及编码算子直接影响成像串扰噪声压制效果、成像精度、计算效率及存储.本文采用在频率域对炮集分频的编码方式,并将其应用在最小二乘偏移当中,通过模型试算分析了动态、静态及动静混合三种编码方式的优缺点,初步探讨了不同编码策略的适应性.     

基于Contourlet域自适应Wiener阈值的同时震源波场分离

同时震源数据包含了多炮之间的串扰噪声,不能直接用于常规数据处理流程.因此,需要对混叠的波场进行分离得到常规采集的单炮记录.本文基于稀疏迭代反演分离,提出了一种具有尺度与空间自适应的Wiener阈值选取方法.该阈值选取方法能够根据不同迭代环境计算不同尺度下串扰噪声的方差和不同空间位置有效信号的方差,从而自适应调整阈值大小,最终通过对变换域系数进行收缩来达到去除串扰噪声的目的.理论模型数据和实际数据测试结果表明,本文方法能够快速有效地压制串扰噪声和保护弱有效信号,取得了比Contourlet域子带一致Wiener阈值方法和Curvelet域指数衰减阈值方法更好的分离效果.     

强环噪地区可控震源高效混叠采集应用效果

随着高密度以及深层地震勘探的发展和普及,采集数据量随之急剧增加,常规采集方法已经不能有效地适应这些大数据量的勘探项目需求,高效地震采集方法成为必然.近几年来,混叠采集是较新发展的一种高效采集方法.本文在调研目前常用的混合源和同时源方法的基础上,总结提出了混叠采集的新概念.根据概念建立起理论正演模型进行模拟,模拟混叠采集方法与常规采集方法的区别、不同参数对混叠效果的影响等,得出相关的结论.在华北东部廊固凹陷进行了验证性试验.廊固凹陷地处华北平原,交通发达,村庄密集,存在较大的空炮率和超强的环境噪声,对资料品质有较大的影响,野外试验与模拟试验结果大致相同,也有一定的差异.与以往规则型的混叠方式不同,本研究在试验中创新性引入了任意随机与不同激发信号的混叠方式方法,取得了一些新的认识.研究结果表明:混叠采集方法能显著地提高生产效率;混叠带来的噪声可以通过不同域来去除;混叠采集需要一定的合适的空间间隔;混叠采集数据品质略差于常规方法,但可以通过提高采集密度和生产效率来弥补;混叠参数选取要考虑平衡施工效率、噪声水平和资料品质.     

改进的正交多项式变换在地震资料去噪中的应用

水平叠加虽然在很大程度上压制了噪声,提高了地震剖面的信噪比,但CMP遭集上还存在不少不是一次波的规则干扰和随机噪声,不利于叠前资料的岩性反演和叠后资料的波阻抗反演.本文提出了基于改进的正交多项式变换压制地震资料中随机噪声的方法,其优势在于:通过对不同时间信号的奇异值分解,确定有效信号正交多项式系数谱的阶数;再利用小波变换,改善有效信号和噪声在低阶上的混叠.文中给出了具体处理的过程,数据试验和实际资料的处理结果表明该方法不仅能有效地压制噪声,而且还能较好地保护地震数据中AVO变化特征.     

基于弹性波全波形反演的主被动源多分量混采地震数据速度建模

在常规地震采集中,被动源地震波场往往被视为噪声而去除,这就造成了部分有用信息的丢失.在目标区进行主动源和被动源弹性波地震数据的多分量混合采集,并对两种数据进行联合应用,使其在照明和频带上优势互补,能显著提高成像和反演的质量.本文针对两种不同类型的主被动源混采地震数据,分别提出了相应的联合全波形反演方法.首先,针对主动源与瞬态被动源弹性波混采地震数据,为充分利用被动源对深部照明的优势,同时有效压制被动震源点附近的成像异常值,提出了基于动态随机组合的弹性波被动源照明补偿反演策略.然后,针对低频缺失主动源与背景噪声型被动源弹性波混采地震数据,为充分利用被动源波场携带的低频信息,并避免对被动源的定位和子波估计,提出了基于地震干涉与不依赖子波算法的弹性波主被动源串联反演策略.最后,分别将两种方法在Marmousi模型上进行反演测试.结果说明,综合利用主动源和被动源弹性波混采地震数据,不仅能增强深部弹性参数反演效果,还能更好地构建弹性参数模型的宏观结构,并有助于缓解常规弹性波全波形反演的跳周问题.     

Separation method for multi-source blended seismic data

Multi-source seismic technology is an efficient seismic acquisition method that requires a group of blended seismic data to be separated into single-source seismic data for subsequent processing. The separation of blended seismic data is a linear inverse problem. According to the relationship between the shooting number and the simultaneous source number of the acquisition system, this separation of blended seismic data is divided into an easily determined or overdetermined linear inverse problem and an underdetermined linear inverse problem that is difficult to solve. For the latter, this paper presents an optimization method that imposes the sparsity constraint on wavefields to construct the object function of inversion, and the problem is solved by using the iterative thresholding method. For the most extremely underdetermined separation problem with single-shooting and multiple sources, this paper presents a method of pseudo-deblending with random noise filtering. In this method, approximate common shot gathers are received through the pseudo-deblending process, and the random noises that appear when the approximate common shot gathers are sorted into common receiver gathers are eliminated through filtering methods. The separation methods proposed in this paper are applied to three types of numerical simulation data, including pure data without noise, data with random noise, and data with linear regular noise to obtain satisfactory results. The noise suppression effects of these methods are sufficient, particularly with single-shooting blended seismic data, which verifies the effectiveness of the proposed methods.     

基于稀疏约束和多源激发的地震数据高效采集方法

地震勘探目标日趋复杂化和精细化,"两宽一高"等采集技术获得了广泛应用,从而导致当前地震数据采集周期越来越长、成本越来越高,如何解决日益增长的勘探成本问题成为当前地震采集领域的研究热点之一.针对上述问题,本文首先开展了基于稀疏性的地震数据高效采集方法理论研究,对地震数据稀疏性基本理论、稀疏约束下随机采样及其数据重建方法进行了深入探讨,提出使用改进的分段随机采样方法灵活地进行实际地震采集测网设计;详细阐述了多源地震激发方法,对多源地震数据分离方法开展了深入研究,提出了基于小窗口中值滤波与稀疏约束联合随机去噪的多源数据分离方法,并在数据分离处理中取得了较好的效果;将上述两种地震数据采集方案有机结合,提出了1)规则多源、随机检波点(DmsRg)、2)随机多源、规则检波点(RmsDg)和3)随机多源、随机检波点(RmsRg)等三种高效采集方案及相应的数据重建方案,满足了后续常规化数据处理的要求,并讨论了多源激发对数据成像的影响.基于Marmousi模型数据的数值试验表明,本文构建的基于稀疏约束和多源激发的高效采集方法理论对于提高地震数据采集效率、降低勘探成本具有重要的应用价值,建立的数据重建方法流程可以取得和常规数据接近的成像结果.本文方法虽然在数值试验中取得了较为理想的效果,但还需要得到野外实际数据采集的进一步检验.     

Making the transition from discrete shot records to continuous seismic records and source wavefields,and its potential impact on survey efficiency and environmental footprint

A marine seismic method based on continuous source and receiver wavefields has been developed. The method requires continuous recording of the seismic data. The source that may consist of multiple source elements can emit signals continuously while moving. The ideal source wavefield to be used with this method should be as white as possible both in a temporal and a spatial sense to avoid deep notches in the spectrum enabling a stable multi-dimensional deconvolution. White noise has such properties. However, equipment that can generate white noise does not exist. In order to generate a continuous source wavefield that is approaching the properties of white noise using existing equipment onboard marine seismic vessels, individual air-guns can be triggered with short randomized time intervals in a near-continuous fashion. The main potential benefits with the method are to reduce the environmental impact of marine seismic surveys and to improve acquisition efficiency. The peak sound pressure levels are significantly reduced by triggering one air-gun at a time compared to conventional marine seismic sources. Sound exposure levels are also reduced in most directions. Since the method is based on continuous recording of seismic data and the air-guns are triggered based on time and not based on position, there are less vessel speed limitations compared to conventional marine seismic data acquisition. Also, because the source wavefield is spread out in time, the wavefields emitted from source elements in different cross-line positions can be designed such that the emitted wavefield is spatially white in this direction. This means that source elements in multiple cross-line positions can be operated simultaneously, potentially improving the cross-line sampling and/or the acquisition efficiency.     

Mixed Cadzow filtering method in fractional Fourier domain

Conventional frequency domain singular value decomposition (SVD) filtering method used in random noise attenuation processing causes bending event damage. To mitigate this problem, we present a mixed Cadzow filtering method based on fractional Fourier transform to suppress random noise in 3D seismic data. First, the seismic data is transformed to the time-frequency plane via the fractional Fourier transform. Second, based on the Eigenimage filtering method and Cadzow filtering method, the mixed high-dimensional Hankel matrix is built; then, SVD is performed. Finally, random noise is eliminated effectively by reducing the rank of the matrix. The theoretical model and real applications of the mixed filtering method in a region of Sichuan show that our method can not only suppress noise effectively but also preserve the frequency and phase of effective signals quite well and significantly improve the signal-to-noise ratio of 3D post-stack seismic data.     

金属矿山地地区地震勘探随机噪声的波动方程模拟

消减随机噪声是目前陆地地震勘探数据处理的关键问题之一,分析随机噪声的产生机制及特征是对其进行有效压制的先决条件.本文针对中国南方山地金属矿区的勘探环境,根据随机噪声中包含的自然噪声和人文噪声的发声机理分别确定其噪声源函数,以波动方程作为噪声传播模型对山地地区随机噪声进行建模,将随机噪声作为一个综合波场,并且与实际噪声记录进行比较.随机噪声记录作为时空域的二维随机过程,分别对模拟噪声和实际噪声记录的时间域波形(振动图)特征包括频谱、功率谱密度,相空间轨迹图,统计量特征(能量分布,累积分布,均值,方差,峰度,偏度),和空间域波形(波剖面)特征包括波数谱和统计量特征进行比较,对比结果显示在时空域模拟噪声和实际噪声都有基本相同的性质,证明了本文对随机噪声模拟方法的可行性,为进一步研究随机噪声时空域传播特性以及噪声消除奠定理论基础.     

基于Seislet-TV双正则化约束的地震随机噪声压制方法

人工地震数据总是受到随机噪声的干扰,地震数据时-空变的特性使得常规去噪方法处理效果并不理想,容易导致有效信号的损失.目前广泛应用的预测滤波类方法存在处理时变数据能力不足的问题.随着压缩感知理论的不断完善,稀疏变换阈值算法能够解决时变地震数据噪声压制问题,但是常规的稀疏变换方法,如傅里叶变换,小波变换等,并不是特殊针对地震数据设计的,很难提供地震数据最佳的压缩特征,同时,常规阈值算法容易导致去噪结果过于平滑.因此开发更加有效的时-空变地震数据信噪分离方法具有重要的工业价值.本文将地震数据信噪分离问题归纳为数学基追踪问题,在压缩感知理论框架下,利用特殊针对地震数据设计的VD-seislet稀疏变换方法,结合全变差(TV)算法,构建seislet-TV双正则化条件,并利用分裂Bregman迭代算法求解约束最优化问题,实现地震数据的有效信噪分离.通过理论模型和实际数据测试本文方法,并且与工业标准FXdecon方法进行比较,结果表明基于seislet-TV双正则化约束条件的迭代方法能够更加有效地保护时-空变地震信号,压制地震数据中的强随机噪声.     

Multisource least-squares reverse-time migration with structure-oriented filtering

The technology of simultaneous-source acquisition of seismic data excited by several sources can significantly improve the data collection efficiency. However, direct imaging of simultaneous-source data or blended data may introduce crosstalk noise and affect the imaging quality. To address this problem, we introduce a structure-oriented filtering operator as preconditioner into the multisource least-squares reverse-time migration (LSRTM). The structure-oriented filtering operator is a nonstationary filter along structural trends that suppresses crosstalk noise while maintaining structural information. The proposed method uses the conjugate-gradient method to minimize the mismatch between predicted and observed data, while effectively attenuating the interference noise caused by exciting several sources simultaneously. Numerical experiments using synthetic data suggest that the proposed method can suppress the crosstalk noise and produce highly accurate images.     

主动源与被动源地震数据插值及联合数据成像

本文提出了两种情况下主动源数据和被动源数据的插值方法,并研究了两种数据在偏移成像中的互补效果.基于互相关法被动源数据重构原理,本文提出了结合多域迭代去噪技术的重构方法.提出了两种时间域主动源和被动源数据的插值方法,分别是共炮点域能量匹配插值和共检波点域最小平方匹配插值.然后对获得的主动源和被动源联合地震数据进行叠前深度偏移成像.在被动源活跃度不是很高的地区进行被动源地震勘探时,少量的主动源地震数据可以有效控制和补充被动源数据的成像效果.在稀疏炮点的主动源勘探中,有效利用被动源的信息能够在成像中增加更多的细节信息,提高成像质量.