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。     

海上高效混叠采集参数优化设计

高效混叠采集（简称高效混采）技术极大地提高了地震采集效率,是目前高精度、高密度地震勘探广泛采用的一项技术。但高效混采数据中存在严重的邻炮干扰,需进行后续数据分离处理。混叠采集参数直接影响混叠噪声的分布及数据分离效果,而目前尚无成熟的基于混采分离效果的采集参数论证设计方法。高效混叠采集参数优化设计方法利用实际/模拟数据进行人工混叠模拟和数据分离,优选理想的最小同步激发船间距离、激发颤动时间等采集参数。其主要步骤包括：根据投入的激发与接收装备数量划分作业片区、规划行进轨迹;设计混采的模拟激发时间;将无混叠数据进行混叠模拟,形成混叠模拟数据;根据混叠模拟数据分离后的结果及与无混叠数据的差异,分析并优选采集参数。通过海上实际数据模拟分析与实际应用,证明了所提方法的有效性与实用性,为海上高效混采的施工参数优化设计提供了一种切实可行的方法。     

井炮同时震源混叠数据分离技术

在地震勘探中，随着炮道密度的快速提升和大块三维的不断部署，海量的炮工作量对井炮“交替式”激发效率提出了严峻挑战，同时震源技术是提高井炮激发施工效率的有效方法，但存在混叠数据分离的难题。为了解决该难题，对混叠地震数据进行稀疏变换，分析稀疏域中有效信号与混叠噪声在连续性方面的特征差异，以此为基础，开展基于广义同步压缩曲波变换和最小二乘匹配滤波的井炮同时激发混叠地震数据的分离方法研究。广义曲波变换消除常规曲波变换产生的拖尾效应，为混叠地震数据提供了精细的多方向和多尺度分解，同步压缩方法用于精准地重新分配各向异性局部波矢量的能量，广义同步曲波变换以更佳的分辨率和更高的保真度分离有效信号和邻炮干扰噪声，以最小二乘匹配滤波为正则项约束，保证在滤除噪声的同时保护有效信号。数值模拟和实际地震单炮模拟混叠数据分离测试结果表明，与矢量中值滤波方法相比，该方法能够更好地分离混叠地震数据，能较好地保护有效信号。利用缩短井炮激发时间间隔的高效激发方式在SH三维工区进行了混叠高效采集试验，混叠数据分离后的成像效果与常规逐炮激发资料的成像效果相当，验证了井炮同时激发混叠数据分离技术的可行性。研究结果表明，井炮同时震...     

海底节点同步源高效混叠采集随机延迟时间序列分布原则研究

近年来,海底节点(OBN)同步震源高效采集方法的研究成为地震勘探领域的热点之一。陆地可控震源数据分离激发参数的选择有时间延迟、相位、扫描长度等3种编码方式。但是,由于海上空气枪激发的特点,相位和扫描长度编码适用性差。只能采用时间延迟编码方式。海上混叠采集时间延迟序列的编码是影响数据分离效果的最关键因素之一。提出了一种基于正态分布约束的均匀随机时间分布定量编码准则,通过目标函数约束构建最优时间序列,并对比分析了实际自然随机激发时间和其它2种理论模拟的随机时间分布方式在共检波点域的分布特征。利用频率-波数-波数(FKK)域迭代反演方法进行混叠数据分离,单炮模拟测试结果表明,构建的最优时间序列比其它3种分布方式更能有效地分离混叠地震数据。海上三维工区高效混叠采集试验结果表明,根据最优准则构建的延迟时间序列,能够取得较好的数据分离效果。该研究结果为后续野外混叠采集的延迟激发时间设计提供了技术支持。     

基于稀疏反演的多震源地震混合采集数据分离技术

多震源地震混合采集数据(混叠数据)目前还不能直接采用传统的地震资料处理流程处理,必须先进行分离。基于滤波思想的分离算法可以初步实现对混叠数据的分离,但是当有效信号完全淹没在强噪声中时,该算法的分离效果较差,有效信号会受到损害。提出了一种基于稀疏反演的多震源数据分离算法,实现步骤是:首先输入野外采集的混叠数据,将其从炮集抽取为共检波点域或共炮检距域道集,使得来自邻炮的记录数据变成非相干噪声;然后通过稀疏反演,采用L1模的阈值噪声压制算法估计出混叠数据的噪声;最后从混叠数据中减去估计得到的噪声,从而分离出有效信号。模拟和实际数据测试结果表明,该方法能对混叠数据进行有效分离,很好地压制混叠噪声和保护有效信号。     

应用SVD约束的迭代反演混叠噪声压制方法

超高效混叠采集技术可实现多组震源同时激发产生地震波场,大幅度提高采集效率,但往往会导致相邻震源之间产生波场交叉而相互干涉,显著降低地震数据的信噪比。为此,提出一种基于奇异值分解（SVD）约束迭代反演的混叠噪声压制方法。首先以选定区域的混叠噪声奇异值对混叠数据的奇异值向量进行约束,然后利用迭代反演的策略逐步更新混叠数据的奇异值向量,最终在共炮检距域或动校正后的共中心点域实现混叠噪声与有效信号的分离。数据测试结果表明,该方法可在压制混叠噪声的同时,充分地保护有效信号。     

GeoEast积分法叠前深度偏移处理技术

为了适应高性能硬件资源对地震成像技术的挑战,并满足百TB级宽方位高密度地震数据的深度域叠前成像需求,本文深刻分析了积分法深度域叠前成像技术的技术瓶颈,突破了多维多任务拆分、动态异步任务调度、数据重复访问导致的I/O瓶颈、CPU/GPU异构硬件协同计算等瓶颈技术。提出了一套高效的叠前成像方法和策略,研发了混合域并行、千节点异构并行框架、CPU+GPU高性能协同计算、动态任务调度、高效高压缩比旅行时表压缩、OVT域叠前成像和Q叠前成像等技术,形成了GeoEast积分法叠前深度偏移软件。该软件具备起伏地表、TTI各向异性、OVT分方位偏移、Q偏移、OBN数据的双基准面偏移和镜像偏移等功能;可输出炮检距道集、反射角度道集或构造倾角道集;具备CPU/GPU大规模并行和断点保护、异常节点自动处理等能力,计算效率业界领先,在256及以上节点并行,其加速比接近线性。     

混合地震反演技术及其在水合物勘探中的应用

在没有钻井资料的勘探地区，人们期望能快速准确地反演出各种属性参数。虽然叠后反演简单易行，但仅能反演出波阻抗信息；而叠前反演能够提供较多的属性参数，但运算量巨大。为将叠前和叠后的优势有机地结合起来，人们提出了混合反演的方法。混合反演法的基本原理是：首先采用基因遗传算法，在叠前数据上根据勘探要求任意选择控制点进行波形反演，建立弹性模型；然后利用AVO处理方法得到P波和伪s波剖面；最后，在P波和伪S波数据体上，以弹性模型作为低频背景趋势，进行叠后约束稀疏脉冲反演，得到P波阻抗和S波阻抗剖面以及纵横波速度比、泊松比和拉梅参数等地震属性参数。利用混合反演法对我国南海北部的0101线进行了反演，得到了品质较高的多种属性剖面，并对水合物的赋存情况进行了分析。     

超高效混叠地震采集实时质控技术

可控震源超高效混叠地震采集在数据量、记录特征、作业方式等方面均较以往其它高效采集技术存在较大差异,这给野外实时质控技术带来了巨大挑战。为此,研发了一套适应于超高效混叠地震采集作业方式的实时质控技术。通过搭建光纤网络环境,分析连续记录的数据特征,搭建基于用户数据报协议(UDP)的局域网,并分析问题排列出现的时空位置与炮点的对应关系,实现了数据文件的高效传输,连续记录的数据质控,排列状态与质控信息传输以及问题炮信息的实时反馈。融合以上方法形成了超高效混叠地震采集实时质控技术,该实时质控技术在实际应用中能够快速、准确地监测出数万道有线检波器采集的排列和数据质量问题,以及受此影响的不合格炮点,弥补了以往技术不能适应超高效混叠地震采集作业方式的不足,满足了现场对质控精度和效率的要求,达到了及时提醒野外整改排列和补炮的目的,提高了野外施工质量和效率,节约了勘探成本。     

基于稀疏反演的同步震源地震数据分离方法

同步震源混合地震数据的有效分离方法是同步震源采集技术得到广泛应用的关键之一。为此,在时间随机抖动的混合采集框架下,提出了一种同步震源混合地震记录分离方法。首先将未混合的共炮点记录作为训练样本,基于字典学习,得到学习型字典;然后基于稀疏反演构造分离混合地震记录的反问题表达式,并将待分离记录基于学习型字典的稀疏表示作为约束项,利用交替迭代策略进行求解。复杂模型数据和实际资料算例表明,与基于局部离散余弦变换的稀疏反演结果相比,利用字典学习能够有效提高分离结果的精度,为后续的地震信号处理提供高质量的数据。     

不规则采样的多震源数据整形正则化分离方法

由于施工和经济等条件的限制,多震源数据可能不完整或者是不规则采样,因此能够同步处理多震源数据的分离和插值方法对多震源混合采集技术具有重要意义。本文通过引入Mask算子,将规则采样数据的分离方法扩展为不规则采样数据的分离和插值方法,并给出了处理的迭代流程。在分离数据时,先将不规则采样的混合数据转换到稀疏域,然后在稀疏域中使用整形因子进行约束实现分离和插值。模拟数据和野外实际数据的分离获得了较好结果,验证了本文方法及其流程的正确性。     

同时震源数据的直接反演分离

近年来同时震源混合采集技术在高密度、宽方位勘探方面显示出广阔的应用前景。根据地震数据空间带宽有限的特点,讨论了直接反演分离方法。与常规的约束迭代反演分离算法不同,此方法无需迭代,只需在时间延迟算子的伪逆中加入基础点扩散矩阵,即可实现频率域混合数据的直接分离。通过改变基础点扩散矩阵,可将直接反演分离方法推广到检波点和炮点不规则排列的情形。理论模型数据测试结果表明,在满足分离条件下,该方法可以取得良好的分离效果,体现了准确、高效的特点。     

利用折射波的海底节点地震三分量检波器重定向方法

在海底节点(Ocean Bottom Nodes, OBN)地震中,因为水下检波器实际姿态的任意性,三分量检波器的重定向成为OBN勘探需解决的首要问题。为此,提出一种根据折射波偏振特性进行OBN三分量检波器重定向的方法。首先,引入三个欧拉角描述坐标系的旋转,给出检波点两侧炮点产生折射波偏振矢量的三种特性,并根据该三种特性建立误差函数以描述检波器姿态与设计姿态的偏差;然后,利用不同欧拉角对原始地震记录进行旋转,每次旋转后求取检波点两侧炮点产生折射波的偏振矢量,并计算相应的误差函数,误差函数最小的欧拉角即为姿态校正角;最后,利用求取的校正角对原始地震记录进行校正,即可实现检波器重新定向,从而将实际采集信号校正到检波器沿设计方位放置时应有的地震记录。模型试验和实际数据处理结果表明,该方法易于实现且计算精度高,可用于未安装罗经姿态传感器的OBN地震数据校正。     

基于波场计算的最优化速度反演

本文提出了一种适用于声学近似的地震反演方法，这种方法是基于混合法波场计算和最优化方法而建立的一种迭代速度反演。在波场计算中，采用了非均匀离散网格的混合算法使反演的计算速度有所提高。通过对长波长速度信息的恢复和合理使用最优化方法，加快了迭代反演的收敛。文中给出了这种反演方法用于地震反射资料的理论计算实例，表明方法是有效的，同时也说明了初始模型、噪音和信噪比对选代反演结果的影响。     

地震波阻抗反演的预条件共轭梯度法

研究地震波阻抗线性反演求解方法。基于Cauchy准则,正则化稀疏反演问题,应用预条件共轭梯度法实现反射系数和子波同时迭代反演。在迭代求解正则化方程时,用共轭梯度法求解相应的原问题。给出初始子波估计的策略和波阻抗求解方法。用实际数据检验算法,表明预条件共轭梯度法反演的子波、反射系数和波阻抗要比直接稀疏反演精度高、收敛快、数值稳定。     

基于矢量中值滤波的ISS高密度地震数据去噪方法

ISS高密度地震采集是以干扰炮相对有效炮为随机信号的基本理念对地震数据进行采集的方法,其大部分有效信号会淹没于噪声之中。基于此,本文提出-种在十字排列域或检波点域进行矢量中值滤波方法,并针对理论模型简要分析了不同空间滤波参数对保持有效信号和压制干扰信号的影响及处理中应注意的问题;实际单炮地震数据的处理和叠加成像结果表明,该方法在有效压制相干炮噪声的同时,能够较好地保持有效信号,提高资料信噪比,显著优于常规去噪方法的处理效果。     

基于S变换自适应滤波迭代的多源地震数据分离

S变换是由小波变换和短时傅里叶变换发展而来的时频分析方法,动校正后共中心点道集（NMO-CMP）中相同时刻各道地震信号的振幅、相位基本一致,多源地震数据中的混叠噪声在CMP道集中呈随机分布;将NMO-CMP道集叠加,以叠加道S变换谱为参考,可以判断出各道S变换谱中噪声与信号的分布。根据NMO-CMP道集中地震道S变换谱与叠加参考道S变换谱之间的偏离程度设计自适应滤波器,通过多级滤波、多次迭代的方法,提取多震源数据中的有效反射信号、分离混叠噪声。理论数据和实际数据模拟的多源地震数据试算结果表明,本文方法能够有效提取多源地震数据中的有效反射信号、分离混叠噪声和随机噪声。     

利用稀疏约束非平稳多项式回归去除地震噪声及拾取初至

非平稳多项式拟合是L₂范数下的优化问题,尽管考虑了信号的时变特征,但是仍然假设残差呈随机分布,当地震数据中存在较强非随机噪声时,常规的基于L₂范数的非平稳多项式拟合不再适用。为此,研究了稀疏约束非平稳多项式回归理论与方法。首先回顾了非平稳多项式回归的基本原理;针对复杂稀疏分布残差问题,在反问题正则化理论框架下,结合非平稳多项式回归和L₁范数约束,采用整形正则化和L₁范数联合约束策略,利用共轭梯度和投影算法联合求解多约束反问题,同时估计具有时变光滑特征的多项式回归系数和具有稀疏分布特征的回归残差,可克服稀疏分布强噪声对反演的影响,并给出了算法基本流程和参数分析。模拟和实际数据应用结果表明,稀疏约束非平稳多项式回归方法在地震噪声压制和初至拾取等方面具有较好的应用效果。