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.     

混采数据分离中插值与去噪的同步处理

近年来,由于新兴的混合采集观测系统在很大程度上提高了采集效率,因此得到了很多学者和石油公司的青睐.但在实际应用中,这种特殊观测系统的采集质量却受到很多因素的影响.一方面,该观测系统采集到的炮记录会受到相邻炮记录的干扰;另一方面,复杂的采集环境使得地震记录中包含部分空道;另外,采集过程中的场地环境干扰会不可避免地带入随机噪音,它们都会影响采集质量.虽然已有一些学者对这些因素做了相关研究,但都是单独分析,未能综合考虑各种干扰因素.本文基于稀疏约束反演的基本原理,将混合炮数据的分离、缺失道集的插值以及对随机噪音的压制问题整合在一起,通过一步处理同时减小如上三方面因素的不利影响,在改善信噪比的同时极大地提高了地震资料的处理效率.文章利用模拟数据和实际数据对这种新方法进行了验证,均得到了比较满意的效果.     

基于多源数据的机器学习在地震预测中的研究进展

近年来,机器学习的快速发展在计算机视觉、自然语言处理和数据挖掘等领域取得前所未有的成绩。地震研究学科众多,包括地震学、大地测量学、地球化学、地球电磁学和地质学等,研究产生的多源、复杂、海量数据高度符合机器学习对于训练数据的要求,因此许多学者将机器学习方法引入到地震预测中。本文基于机器学习背景、地震预测应用流程和评价方法等方面,回顾了近年来基于机器学习方法,利用不同学科数据进行地震预测的应用概况和主要进展,并对机器学习在地震预测中的应用进行总结和讨论。     

基于全变分原理的多震源混合数据直接偏移方法

多震源混合地震采集技术,即将多个震源以一定编码方式连续地激发,得到多炮混合的地震数据.该技术能减少地震采集时间,节约采集成本,但是混合数据的直接偏移会在成像剖面中引入严重的串扰噪声,影响成像效果.从数学上看,地震成像属于典型的数学物理反问题,可以采用线性反演方法求解一个正则化约束的最小二乘(LS)优化问题,获得更高质量的成像结果.全变分(TV)正则化方法是图像去噪和复原领域中广泛应用的热点技术,其能在去除噪声的过程中保留图像的边缘信息和不连续性.在对TV图像去噪复原方法原理分析的基础上,本文将多震源混合数据直接偏移成像问题转换成图像复原的极小化能量泛函问题,用TV正则化代替传统最小二乘偏移(LSM)中的L2范数正则化,提出基于全变分原理的混合数据直接偏移方法.该方法使用基于梯度的快速迭代收缩阈值与快速梯度投影组合算法——FISTA/FGP求解最优化问题,能有效压制串扰噪声,增强同相轴连续性,提高成像分辨率.理论模型测试结果表明:将本方法应用于混合数据,无论是去噪效果还是成像精度都得到显著改善.     

基于脉冲检测的混合震源数据分离

混合震源采集技术相对于传统地震数据采集具有改善成像质量、提高采集效率的优势.减小混合炮中单炮之间的随机延时范围能够有效的提高采集效率,但这也给之后的混采数据分离带来了影响.混采数据经伪分离后非共炮域数据中的混叠噪声明显更加集中,不利于对混叠噪声进行压制.本文提出基于脉冲检测方法对混采数据进行分离,并且与迭代的多级中值滤波方法作对比,时间延时范围较大时,两种方法都能得到很好的分离结果;时间延时范围较小时,本文方法能更有效的去除混叠噪声,同时也能更好的保留细节信息.实际数据计算结果表明,本文方法一定程度上还能够有效压制其他随机噪声.

     

多尺度形态学在地震去噪中的应用

In this paper, multi-scaled morphology is introduced into the digital processing domain for land seismic data. First, we describe the basic theory of multi-scaled morphology image decomposition of exploration seismic waves; second, we illustrate how to use multi-scaled morphology for seismic data processing using two real examples. The first example demonstrates suppressing the surface waves in pre-stack seismic records using multi-scaled morphology decomposition and reconstitution and the other example demonstrates filtering different interference waves on the seismic record. Multi-scaled morphology filtering separates signal from noise by the detailed differences of the wave shapes. The successful applications suggest that multi-scaled morphology has a promising application in seismic data processing.     

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.

     

多源系统混合前兆场的分离原则、分离方法和强震时间预报讨论

1995年7月12日-1996年2月3日在云南及邻近地区曾发生过3次强震，形成了多次地震在短时间内接踵发生的现象，在这种情况下，各次地震的前兆场之间的相互叠加是不可避免的。用“层次法”对各次地震的前兆场进行了分离，并讨论了分离的原则。结果表明：（1）某些震源不同层次点在时间轴上相遇时，由于叠加作用使异常幅度特别大；（2）某些震源不同层次点时间相近时，形成前兆突跳群；（3）强震前兆和后效前兆明显，表明未来时段内有强震发生；（4）在多源系统发震的晚期阶段，前兆异常明显减弱，这意味着多源系统趋于解体。     

多源数据整合在地震信息上报系统中的应用

以地震信息上报系统为例,从多源数据类型、数据库构建和信息服务平台建设等方面入手,剖析了多源空间数据整合存在的诸多问题,并给出相关解决方案。结果表明,多源空间数据的整合与挖掘提高了数据可视性和利用率,从而使地震数据更好地服务于地震科研预报与应急决策。     

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.     

多震源地震数据偏移成像方法

多震源地震技术是一种高效的地震数据采集方法技术,得到的地震记录是来自多个震源的混合地震数据.本文在多震源波场传播理论和地震波场满足线性叠加原理的基础上,提出了两种多震源地震数据的偏移成像方法.第一种方法是首先对多震源地震数据进行分离,得到各个单震源的地震数据,然后再利用常规的偏移成像方法进行处理;第二种方法是多震源地震数据的直接偏移成像.把本文提出的多震源偏移成像方法应用于数值模拟的多震源地震数据,验证了本文方法的正确性和有效性,直接偏移成像方法较分离后再偏移方法具有更高的计算效率.     

地震数据采集器关键技术研究

介绍为满足地震监测要求而应用于地震数据采集器设计的一些关键技术,详细分析影响地震数据采集器的信噪比、时钟精度和标定系统精度的原因,并提出相关设计方法,给出设计实例.     

超声地震物理模型连续数据采集系统

介绍了超声地震物理模型实验数据连续采集系统．该系统将传统使用的间断采集方式改变为连续采集方法．实际应用表明．此系统具有可靠性高、实时性能好以及智能化程度高的特点．使用Windows98／2000连续采集应用程序模拟三维地震勘探实验只需要一个星期左右完成,将实验时间缩短了二十多天。     

一种多波宽频地震数据采集设计与仪器实现关键技术

随着多波多分量技术的发展,宽频数据采集逐渐成为地震勘探的发展趋势.通过高保真获取全波场信息,并尽可能保留高频有效成分,进而利用多种波场信息相互验证和补充,是提高地震勘探精度的有效方法.受仪器带宽限制,常规设备在高频段很难同时保持高分辨率和大动态范围特征,在多波地震采集时,极容易出现分辨率不足和限幅失真等现象,极大影响多波多分量方法的实际应用效果.鉴于此,本文给出一种利用积分器、高频ADC、DAC和抽取滤波器构成的低成本宽频数据采集方法.通过构造环路滤波器（调制器）,对高频ADC输出数据中的量化噪声二次整形,并配合抽取滤波,对带外噪声进行有效压制.实际测试表明,通过精细电路结构设计,采集站有效分辨率可达24位（采样率为2 kHz）,动态范围超过140 dB,SNR达142 dB.相比传统设备,其采集数据在5~25 Hz的低频段和100 Hz以上的高频段都具有更加丰富的有效信息,非常适合多波多分量数据采集.

     

高分辨低漂移的数据采集技术研究

对于测震观测,大动态和宽频带是当代最主要的技术特征,其关键设备是反馈地震计和24位数据采集器.通过引入调制解调技术来克服由于半导体器件低频噪声和环境温度变化引起的长周期漂移,提高长周期频段数据采集的技术水平.     

TDE系列地震数据采集器

ＴＤＥ系列地震数据采集器是一套１６位（ＴＤＥ－２１６Ｃ）／２４位（ＴＤＥ－２２４Ｃ）地震数据采集器。该采集器为低功耗、程控增益、现场模数转换,其带宽为（０～２０Ｈｚ）,动态范围为９０ｄＢ（ＴＤＥ－２１６Ｃ）／１２０ｄＢ（ＴＤＥ－２２４Ｃ）。采集器通过接收ＧＰＳ信号产生精确定时。介绍了该采集器的技术设计方案、性能及实际应用效果。