基于高阶统计约束实现同态盲地震反褶积

本文通过引入高阶统计学的独立变量分析算法(ICA),利用双谱估计出的地震子波作为约束条件来实现同态盲地震反褶积。首先在无噪声的条件下,将地震记录由时间域变换到同态域,利用相邻两道地震道作为组合,将地震褶积模型转换为线性混合ICA模型;然后,利用高阶统计学中的双谱估计地震子波,利用估计出的地震子波信息作为约束条件应用于快速独立变量分析算法(FastICA)中,实现地震子波和反射系数在同态域的分离;最后将分离的地震子波和反射系数再反变换到时间域,即可得到反射系数和地震子波。模拟和实际地震数据的数值算例均表明,在不对反射系数作高斯白噪假设及子波最小相位假设的条件下,基于高阶统计约束的同态盲反褶积方法能够取得较好的反褶积效果。     

基于同态法子波提取的管道泄漏定位研究

根据应力波传播理论,可以利用反射波对管道进行损伤检测。由于地震的褶积模型与管道受激后产生的应力波的传播模型类似,因此采用地震反褶积技术进行管道损伤检测。对反射波进行了统计性反褶积方面的研究,由于统计性反褶积没有利用子波特性,直接对记录数据进行估计,并且它还假设反射系数是随机白噪,使得统计性反褶积方法在管道损伤检测中的运用受到限制。本文采用确定性反褶积方法,利用同态法技术提取子波,然后利用提取的子波进行子波反褶积计算,从而抛弃反射系数为随机白噪的假设,而且克服了统计性反褶积中忽略子波的这一缺点,通过模拟数据与实际资料验证,该方法减小了管道损伤定位误差。     

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为有效地提高地震资料的分辨率，提出了一种新的混合相位地震子波提取方法。相同振幅谱、不同相位谱的地震子波分别对应不同的最大和最小相位分量。在复赛谱域，遵照一定的规则，子波振幅谱可以分割为两部分，其分别对应于子波的最大和最小相位分量，分割比例的不同决定了子波不同的相位，由此可以得到最大相位子波、最小相位子波、零相位子波和一系列混合相位子波。根据地震记录信噪比谱的情况，设定地震记录的希望输出子波，对地震记录进行确定性子波反褶积。依据反褶积后地震记录方差模大小和分辨率情况，最终从一系列相同振幅谱不同相位谱子谱集合中确定理想的混合相位子波，通过确定性子波反褶积达到提高地震记录分辨率的目标。对理论合成地震记录和实际地震记录进行了子波提取实验，并利用提取的地震子波对地震资料进行了提高分辨率的处理，实验结果表明了该方法的正确性和有效性。     

基于分形方法的地震子波提取及应用

常规自相关子波求取方法假设反射系数功率谱为白噪谱，因而在实际应用中受到限制。以分形理论为基础的地震子波功率谱估计方法，可突破反射系数功率谱为白噪的假设约束，适应反射系数序列具有一定相关性的地震资料处理。理论模型和实际地震资料处理表明，分形技术应用于复赛谱求解地震子波的方法中，可适应非白噪随机反射系数序列地震记录的子波求取。用基于分形技术的复赛谱法求取的子波对地震记录进行反褶积处理，分辨率明显高于自相关子波求取方法。     

谱模拟方法及其在提高地震资料分辨率中的应用

地震反褶积的最终目标是消除地震子波的影响,恢复地层反射系数序列。本文考虑到子波的空间和时间变化特性,通过一种改进的谱模拟处理,有选择地控制频率域反褶积算子,从地震记录中初步模拟出子波的振幅谱,并在频率域实现对地震记录的零相位反褶积。然后针对反射系数不总是随机白噪的特点,利用工区内现有的井资料,再次通过谱拟合方法得到与该地区沉积特点相符合的地层反射系数谱的分布特征,并对第一步的处理结果进行谱的有色补偿,从而达到提高叠后地震资料分辨率的目的,理论模型和实际数据的处理结果均证明了该方法的正确性和实用性。     

一种类RNN的改进ISTA稀疏脉冲反褶积

稀疏脉冲反褶积方法对提高地震资料分辨率有着重要作用,迭代阈值收缩算法(ISTA)是其核心算法,首先利用地震数据提取子波,再利用ISTA求解反射系数。当地震子波提取不准确时,反褶积效果不理想。为此,在ISTA基础上,结合循环神经网络(RNN)中反向传播(BPTT)的思想,研究形成了一种类RNN的改进ISTA稀疏脉冲反褶积方法。该算法首先使用常规手段从实际地震数据中提取地震子波,构建反褶积的子波字典;然后将构建的地震子波字典作为已知的初始条件,结合ISTA求取的反射系数;再根据BPTT算法思想,将求取的反射系数与子波褶积并与实际数据进行比较,反向修改地震子波;最终,经过多次迭代修改获得合理的地震子波字典,并利用该地震子波字典求解实际地震数据的反射系数序列。为验证算法的有效性,采用不同信噪比的理论地震记录,给定存在较大误差的初始子波,进行了反褶积计算。采用传统的ISTA和类RNN的改进ISTA进行对比处理,结果表明,改进ISTA具有较好的抗噪能力和子波自适应能力,可使实测地震资料的有效频带拓展约1.5倍,能够较好地适应实际地震资料的反褶积处理。     

同态反褶积的改进与应用

在地震记录的褶积模型中,当假设地震子波为最小相位、反射系数为白噪声时,反褶积的不定解问题便变成了可解。由于判定实际地震记录中地震子波的相位特性很难,因此出现了几种混合相位子波的反褶积,如同态反褶积、最小熵反褶积、L_1模反褶积等,这些方法各有优、缺点。统计法同态反褶积使混合相位反褶积达到了实用化的程度,但应用中要人工选定地震子波和反子波。本文将统计法同态反褶积与其他几种混合相位反褶积方法结合起来,即对统计出的多个子波,采用MED准则、L_1模准则和PARSIMONY准则选定最佳子波和反子波,使混合相位反褶积在实用化方面又向前推进了一步。     

零相位同态反褶积

同态反褶积是一种利用复赛谱技术提取子波和进行子波反褶积的方法，它要求在频率域将子波相位正确地展开计算。在实际中做到这一点是十分困难的，为此本文提出零相位同态反褶积方法。在无井条件下，对于一般批量处理来说，提高数据的分辨率要比获得精确相位更为重要．在求取零相位子波时，除采用原有同态技术外，还采用了分形理论和自组织神经元方法进行聚类、提取子波，并获得了满意的结果。     

改进阈值的Curvelet变换稀疏反褶积

依据反射系数在曲波域更为稀疏的特点,在曲波域实现稀疏反褶积,同时利用地震记录中反射系数在空间方向的相似性约束反演结果。对数据中的噪声采用一种改进的阈值函数,具有较好的光滑性,通过参数的合理调节,使阈值函数在硬阈值和软阈值之间灵活变化,将改进阈值函数应用于Curvelet变换稀疏反褶积。模型和实际资料处理结果表明:改进阈值的Curvelet变换反褶积方法能较好地反演反射系数,且具有一定的抗噪性,能较好地压缩地震子波,提高地震资料的分辨率。     

同态反褶积的子波估算法

用传统的同态反褶积技术,由于地震有效波信号的带通性和干扰信号的影响,不能从地震资料中提取较为准确的地震子波。本文就这一问题从同态反褶积的带通变换出发,讨论了带通变换(Bandpass—mapping)前后地震信号的对数谱log|X(e~((jω)))|、连续相位谱agg_(?)[X(e~(jω))]和复赛谱(complex cepstrum) (?)(t)的变化;提出了复赛谱域低时加权滤波的子波估算法,并给出了大量的实算结果,同时对该方法的优缺点作了定性的讨论。实践表明,该方法克服了传统同态反褶积的许多缺点,能从地震资料里提出较为理想的子波。     

频率域地表一致性反褶积方法及应用效果分析

提高地震资料分辨率的重要手段是采用反褶积技术。反褶积方法很多，如子波反褶积、脉冲反褶积和预测反褶积等。这些方法各有优缺点，在高分辨率资料处理中应用受到许多条件制约，不能有效地提高资料的分辨率，其效果不能满足解释人员的要求。作频率域地表一致性反褶积需要对记录进行频谱分析和频谱分解，同时要设计反褶积算子，然后在共炮点域和共接收点域分两步对资料进行褶积。这种方法能够展宽频谱，压缩地震子波，并能校正地震信号的相位谱，输出零相位子波，较大程度地提高地震资料的分辨率。该方法在胜利油田车22地区三维等资料处理中应用，取得了较好的效果。     

Research on the methods for wavelet stability of homomorphic deconvolution.

同态反褶积受噪声及反射系数非随机性的影响,计算出的子波相位稳定性差,难以用于实际生产。使用小时窗、多道数据计算平均复赛谱和平均自相关函数复赛谱,利用二者计算混合相位子波,从而增加子波相位的稳定性,使同态反褶积的实用性大大增强。在实际资料处理过程中,使用了多种方法增加子波稳定性：①对地震数据进行指数衰减,使地震子波变为最小相位;②对求出的子波进行能量定位,选择能量集中的部分,对计算出的子波进行窗口整形,从而减少子波旁瓣的影响;③调整计算子波与期望子波峰值时差;④在三维叠后地震数据中使用Inline和Crossline双方向道计算中央道算子。理论模型试验结果表明,该方法适用于混合相位子波地震数据;实际数据应用结果表明,采用该方法计算出的子波稳定性强,反褶积后地震数据的分辨率得到了提高。     

利用双向匹配追踪提高地震分辨率

在常规时间域匹配追踪子波分解的基础上,提出了时频谱匹配追踪子波合成的思路,类似于数字信号处理的正、反过程,基于Gabor反褶积的理论框架,利用双向匹配追踪算法,在时频域实现了一种非平稳的提高地震分辨率方法,其流程为：1将地震道数据进行正向匹配追踪子波分解,将每个子波的时频谱进行叠加得到地震道的时频谱;2通过匹配追踪时频谱平滑和数学运算,得到近似反射系数时频谱;3对反射系数时频谱进行反向匹配追踪,得到一系列高分辨率的地震子波,进而合成高分辨率地震道。对实际地震资料的处理结果表明,该法有效拓宽了地震资料的相对频带,提高了地震数据的分辨率。     

相位校正S域反褶积方法及应用

反Q滤波和时频（S）域反褶积都可以提高衰减地震记录的分辨率。通常指数增益导致反Q过程不稳定;而时频域反褶积虽然可以很好地适应地震记录的非平稳性,但只能去除子波振幅谱的影响,无法准确提取子波相位谱,从而影响反褶积结果。为此,引入反Q滤波的相位校正方法,使衰减地震记录零相位化,优化反褶积的基础条件;再通过改进的广义S变换在S域实现反褶积,达到高分辨处理的目的。模型数据测试和辽西实际数据应用的结果均表明,相位校正S域反褶积能得到更准确的结果,是识别薄互层和刻画地层尖灭点的有效方法。     

最大熵子波反褶积

最大熵子波反褶积是建立在最大熵反褶积的基础上。最大熵反褶积的优点在于不需要求子波的自相关值和期望输出与子波的互相关值,即不需要解托布里兹方程组求出反滤波因子,而只要求出各i阶偏相关系数ρ_i(i=1,…,M)就可由数据直接递推地求出第M阶向前预测误差和向后预测误差。这种作法可以避免在数据时窗外用补零的办法求相关值而带来的误差。最大熵反褶积是在地震子波为最小相位条件下进行的,其向前预测误差就等于反射系数序列。最大熵子波反褶积与最大熵反褶积的不同点在于,该方法将所得反射系数序列作为初值,用此反射系数序列与地震记录作相关提取单道子波,再采用多道统计平均法求取最终子波。为使其最小相位化,对最终子波要进行整形,然后再作子波反褶积。经模型试验与实际资料处理表明,该方法效果良好。     

混合相位子波有色反褶积

常规的高分辨率处理方法假设反射系数序列服从高斯白噪的统计特征。利用实际测井数据得到的 反射系数进行统计分析,得出了反射系数非高斯分布且频谱偏蓝的结论,并把这一结论运用到混合相位 子波提取和反褶积处理中。为避免相位卷绕和累计误差对相位估算精度的影响,在对高阶累积量混合相 位子波的提取方法进行系统分析的基础上,提出了基于多路径平均双谱法的混合相位子波估算方法。实 际地震数据的试处理表明：该方法能有效改善地震记录的分辨率,增强地震记录反映薄层内幕的能力。     

三维叠后零相位同态反褶积

在提高分辨率的处理中,人们比较熟悉叠前统计子波反褶积和地表一致性反褶积,它们在提取地表一致性信息和提高分辨率方面起到了十分有效的作用.然而在叠后处理中往往采用单道反褶积方法,但是,从高保真角度讲,采用二维和三维叠后多边或一体化反褶积将更加必要.本文首先应用自组织神经元聚类和分形果类方法求出对应地层组的三维一体化子波,然后完成叠后三维零相位固态反褶积处理,从而达到保持地质异常作信息、提高分辨率的目的.     

基于负熵的地震盲反褶积方法及其应用

讨论了基于负熵的地震盲反褶积方法。盲反褶积方法不需要以最小相位子波和高斯白噪反射系数为基本假设,通过高斯混合模型模拟反射系数序列中的强反射信息（地质目标体）和弱反射信息（隐蔽性油气藏）,基于负熵的非高斯性判据定义盲反褶积目标函数,应用期望最大化算法求解模型参数的最优估计,最终得到与原始反射系数相似程度很高的非高斯反射系数。选用不同相位子波和非高斯反射系数模型对方法进行了验证,并与维纳脉冲反褶积进行了比较,结果表明,算法适应非最小相位、非高斯系统。将方法应用于实际地震数据处理,地震记录的频带被有效拓宽,地震资料的分辨率得到提高。