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地震弱信号增强与识别方法研究

地震弱信号增强与识别方法研究

作者：刁俊才中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

目前国内油气田的勘探目标逐渐从大型构造油气藏转变为复杂的岩性油气藏。这类油气藏由于规模小、厚度薄,在地震反射特征上表现为同相轴振幅较弱,容易淹没在背景噪声中,成为不易识别的弱有效信号。因此提高地震资料的分辨率,识别弱信号... 详细信息

目前国内油气田的勘探目标逐渐从大型构造油气藏转变为复杂的岩性油气藏。这类油气藏由于规模小、厚度薄,在地震反射特征上表现为同相轴振幅较弱,容易淹没在背景噪声中,成为不易识别的弱有效信号。因此提高地震资料的分辨率,识别弱信号是地震勘探领域的首要任务。为了地震弱信号增强与识别的研究工作顺利开展,本文首先对弱信号的形成机理进行分析。建立不同的地质模型通过有限差分法进行正演模拟,研究了上覆地层特性(纵向厚度、速度、构造)、目的层特性(纵向厚度、波阻抗)、岩石吸收衰减以及噪声干扰等因素对有效信号振幅的影响。根据弱信号的成因,先是进行随机噪声的压制,提高地震资料的信噪比,对弱信号进行相对增强;再是进行频带补偿,恢复有效信号缺失的高频和低频部分,进而提高地震资料的分辨率。在随机噪声压制方面,常规的三维块匹配(BM3D)算法在实际地震资料处理中存在无法得到噪声先验信息,滤波阈值难以确定的缺陷。本文结合曲波变换和BM3D去噪的优势提出一种改进的联合去噪方法,能自适应地选取阈值参数完成去噪处理。本文改进方法能在有效去除随机噪声的同时更好地保护边界反射信息,使弱信号的振幅得到相对增强。在频带补偿方面,本文将信噪比谱约束引入有色反褶积处理,利用测井数据丰富的频率信息对地震资料进行补偿并且不会降低地震资料的信噪比。对于不含测井数据的资料,选择基于压缩感知的处理技术来恢复地震数据缺失的高、低频信息,再根据频带特征进行小波融合重构处理来增强弱信号。通过上述研究和测试可以得出,噪声的存在会导致有效信号相对变弱,而高速层屏蔽和吸收衰减作用则会直接使反射波的能量减弱,成为不易识别的弱信号。根据弱信号的不同成因,本文形成了基于曲波噪声估计的三维块匹配去噪和多频带融合重构的压缩感知技术两种地震资料处理方法。模型和实地资料的处理结果表明,本文提出的去噪方法可有效压制随机噪声,提高地震资料的信噪比,使弱信号的振幅相对增强;频带补偿方法则可以有效的拓宽地震资料的频带,提高地震资料的分辨率,使地震弱信号更易被识别出来。

关键词：地震弱信号噪声压制三维块匹配频率补偿压缩感知

基于广义S变换的地震数据弱信号提取方法研究

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基于广义S变换的地震数据弱信号提取方法研究

作者：曹鹏涛中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随着地震勘探目标逐渐向深层复杂构造岩性油气藏发展,所获地震资料的信噪比、分辨率低,有效信号堙没于强噪音背景下难以识别,常规数据处理中的去噪技术与方法已不适用于强噪音背景下地震数据弱信号的处理,低信噪比的弱信号处理要求是合... 详细信息

随着地震勘探目标逐渐向深层复杂构造岩性油气藏发展,所获地震资料的信噪比、分辨率低,有效信号堙没于强噪音背景下难以识别,常规数据处理中的去噪技术与方法已不适用于强噪音背景下地震数据弱信号的处理,低信噪比的弱信号处理要求是合理有效的去噪但不影响幅值较弱信号的识别与提取。因此需要在常规地震数据去噪方法基础上开发新的去噪方法用于强噪音背景下地震弱信号的识别与提取。本文根据地震信号的非线性与非平稳特征,适合使用时频分析方法进行处理的特点,通过对比分析了传统时频分析方法与S变换、广义S变换对非平稳信号处理的适用性,表明S变换及其广义S变换具有更好的时频聚集性,更加适用于地震数据弱信号处理。针对S变换时频分析窗函数随着分析信号频率的增大固定减小变化趋势的不足,引入混合控制高斯窗函数的优化S变换,这一优化S变换相比于常规广义S变换具有良好的时频聚焦性。基于这一优化广义S变换发展了一系列地震数据弱信号识别处理方法,分别给出了基于广义S变换的时频域地震弱信号识别算法、基于广义S变换与高斯平滑的自适应地震弱信号识别方法、联合广义S变换与CEEMD的地震弱信号提取方法和联合广义S变换与TT变换的面波压制方法的基本原理与计算流程。通过时变信号、合成地震记录与实际地震数据测试分析,证明了这一系列方法适用于地震数据弱信号处理,具有较好的强噪声背景下有效弱信号的识别与提取能力。最后针对这一系列方法在处理低信噪比地震数据弱信号时存在的不足,分别也给出了不同算法有待完善的不同优化解决方法。

关键词：强噪音背景地震弱信号时频分析广义S变换时频域自适应滤波去噪

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基于盲信号处理技术的地震弱信号分离方法

油气地质与采收率 2012年第5期19卷 47-49,114页

作者：穆星中国石化股份胜利油田分公司地质科学研究院山东东营257015

盲信号处理技术作为现代信号处理领域的研究热点之一,面临着在源信号和传输通道参数未知或知之甚少的情况下,由一个传感器或者转换器的输出信号中分离出的源信号难以有效测控的问题。通过研究盲信号处理技术在地震弱信号分离中的应用,... 详细信息

盲信号处理技术作为现代信号处理领域的研究热点之一,面临着在源信号和传输通道参数未知或知之甚少的情况下,由一个传感器或者转换器的输出信号中分离出的源信号难以有效测控的问题。通过研究盲信号处理技术在地震弱信号分离中的应用,在分析隐蔽油气藏地震反射信息特征与盲信号处理理论之间关系的基础上,建立适合储层目标弱信号分离的地震盲源信号混叠模型,提出了分离2种弱信号的新方法,并利用围岩反射在各地震道的相似性和目标储层弱信号的差异性设计迭代法加以实现。模型仿真实验和实际地震资料的处理结果表明,该算法能够有效地分离地震弱信号,达到提高地震资料分辨率的目的。

关键词：盲信号处理地震弱信号分辨率盲源分离隐蔽油气藏

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曲波阈值法地震弱信号识别及去噪方法研究

地球物理学进展 2011年第4期26卷 1415-1422页

作者：刘磊刘振张军华中石化胜利油田地质科学研究院东营257015 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266555

深层勘探及小断裂、小幅度构造等隐蔽油气藏勘探是目前老油区增产的重要手段,而进行这类油藏勘探时所面临的共同问题是在相对较高的噪音中识别信号,即弱信号的识别问题.利用小波的多尺度特性,可以在一定程度上压制噪声,识别弱信号.但小... 详细信息

深层勘探及小断裂、小幅度构造等隐蔽油气藏勘探是目前老油区增产的重要手段,而进行这类油藏勘探时所面临的共同问题是在相对较高的噪音中识别信号,即弱信号的识别问题.利用小波的多尺度特性,可以在一定程度上压制噪声,识别弱信号.但小波变换在处理二维数据时,对线性奇异性的边缘的识别有一定局限性,而曲波变换能较好地识别二维奇异性边缘.基于曲波变换的去噪方法大多数都建立在曲波变换能最稀疏地表示具有线性边缘图像这一基础上,去噪过程也就是使曲波系数稀疏化的过程,一般是阈值法或其变通.但对于弱信号来说,曲波系数并不是越稀疏越好,当噪声的强度大于弱同相轴的1/2时,由于信号所对应的小值曲波系数被衰减,阈值法会造成有效信号的断点和形态的失真,也就是说去噪与弱信号识别是一对矛盾.本文从具有较高去噪能力的曲波阈值去噪出发,探讨了曲波变换去噪对弱信号的影响,并根据地震资料弱信号的特点,提出降低阈值并采用线性压制补偿小系数的方法来保护曲波系数值较小的弱信号的特征,同时采用曲波域平滑的方法来保证去噪效果,从一定程度上缓和了这一矛盾.通过实验,可以看出这种方法可以从最大幅值为2倍弱信号强度的噪声中识别出弱信号,并且信噪比能得到较大提高.

关键词：曲波变换地震弱信号阈值法曲波域平滑

基于Curvelet变换的高密度地震弱信号检测与去噪方法研究

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基于Curvelet变换的高密度地震弱信号检测与去噪方法研究

作者：缪彦舒中国石油大学

学位级别：硕士

高密度地震技术是近年来国外发展较快的物探技术之一,使用该方法获得的地震资料较好地解决了压制噪音、提高分辨率和保真度等难题。但同时也存在着高频段信噪比低、弱信号被混杂或淹没在噪声里的严重问题。如果不经过弱信号与噪声的分... 详细信息

高密度地震技术是近年来国外发展较快的物探技术之一,使用该方法获得的地震资料较好地解决了压制噪音、提高分辨率和保真度等难题。但同时也存在着高频段信噪比低、弱信号被混杂或淹没在噪声里的严重问题。如果不经过弱信号与噪声的分离处理,直接用它来进行叠加、速度分析、动校正、偏移等处理,最终的资料质量会大打折扣,不易发挥出高密度资料的潜在优势。因此,加强高密度地震弱信号的检测与去噪方法的研究,着力提高高密度地震资料信噪比的研究具有十分重要的意义。 Curvelet变换是在小波变换基础上发展起来的一种新的多尺度变换。Curvelet变换对图像的边缘,如曲线、直线等几何特征的表达更加优于小波,这一特点使得Curvelet变换在图像去噪中取得较为广泛的研究成果。本文将Curvelet变换引入高密度地震技术领域,重点讨论了Curvelet变换在高密度地震弱信号检测与去噪方面的应用。文章以第二代离散Curvelet变换为工具,讨论了Curvelet变换在不含弱信号和含有弱信号情况下的实现方法:在不含弱信号情况下,通过Curvelet硬阈值法就能达到较好的保幅去噪效果;在含有弱信号的情况下分别讨论了各种阈值处理方法在弱信号识别方面的效果,综合对比选择了对弱信号识别更有效的半软阈值法,并通过采用降低阈值门限的方法改进弱信号识别效果。对于降低阈值门限后出现的Curvelet域系数滤除不干净,时域中出现野值的问题,通过在Curvelet域采用均值滤波方法加以平滑,经模型试验和实际资料验证,此方法相对于小波变换、Curvelet硬阈值方法对弱信号的检测和识别更加有效。经试验,本文算法最高可分辨埋没于2倍于信号幅值的噪声中的弱信号。

关键词：高密度地震地震弱信号 Curvelet变换阈值处理系数平滑

基于最大Lyapunov指数的叠前地震弱信号检测

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中国石油大学胜利学院学报 2015年第3期29卷 4-6页

作者：袁青中国石化胜利油田分公司孤东采油厂山东东营257237

基于修正的Duffing-Holmes方程的混沌振子检测技术对微弱信号具有明显的优势,最大Lyapunov指数可定量判断和描述混沌系统状态。针对叠前CMP地震信号时距曲线的双曲线特征,将混沌理论引入叠前地震微弱信号检测中,设计利用最大Lyapunov指... 详细信息

基于修正的Duffing-Holmes方程的混沌振子检测技术对微弱信号具有明显的优势,最大Lyapunov指数可定量判断和描述混沌系统状态。针对叠前CMP地震信号时距曲线的双曲线特征,将混沌理论引入叠前地震微弱信号检测中,设计利用最大Lyapunov指数检测地震弱信号的基本流程,取得了较好的效果。

关键词： Duffing-Holmes方程最大Lyapunov指数地震弱信号弱信号检测

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地震弱反射信号地震响应特征分析

内江科技 2013年第3期34卷 57-57,40页

作者：王庆华中石化股份胜利油田分公司地质科学研究院山东东营257015

随着济阳坳陷的勘探程度的提高,勘探对象也变得越来越复杂。但是这些复杂的地质体在地震反射特征上有一个共同的特点,有效反射同相轴能量弱,掩盖在背景信息甚至背景噪音之中,波形也常发生畸变。笔者主要通过正演分析几种典型的油气藏地... 详细信息

随着济阳坳陷的勘探程度的提高,勘探对象也变得越来越复杂。但是这些复杂的地质体在地震反射特征上有一个共同的特点,有效反射同相轴能量弱,掩盖在背景信息甚至背景噪音之中,波形也常发生畸变。笔者主要通过正演分析几种典型的油气藏地震响应特征,以便能更好的识别储层。

关键词：地震弱信号小砂体薄互层

Shearlet域尺度角度自适应深反射地震数据随机噪声压制方法

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物探与化探 2022年第3期46卷 704-713页

作者：王通刘建勋王兴宇李广才田密国家现代地质勘查工程技术研究中心河北廊坊065000 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所河北廊坊065000

深反射地震探测技术是研究地球深部地质结构最为有效的手段之一。受大地滤波作用的影响,地震波能量成指数衰减,造成深层有效反射能量弱,受背景噪声干扰严重,难以实现深部地质结构的准确成像。本文通过研究深反射地震数据在Shearlet域中... 详细信息

深反射地震探测技术是研究地球深部地质结构最为有效的手段之一。受大地滤波作用的影响,地震波能量成指数衰减,造成深层有效反射能量弱,受背景噪声干扰严重,难以实现深部地质结构的准确成像。本文通过研究深反射地震数据在Shearlet域中各个尺度角度上有效信号和随机噪声的分布差异,发现在不同的尺度角度上地震信号受随机噪声的影响程度不同。进一步将深反射地震数据尺度角度域中的信噪比、Shearlet系数二范数及随机噪声残差作为阈值的估计参数,实现随尺度角度自适应的随机噪声压制方法,最大限度地去除随机噪声的影响。通过理论模型数据和实际深反射地震数据测试,验证了Shearlet域自适应阈值随机噪声压制方法可以有效地去除随机噪声干扰,提升地震剖面的整体信噪比,实现深层微弱反射信号的精准成像。

关键词：深反射地震 Shearlet变换自适应阈值信噪比地震弱信号

卡尔曼最优估计下独立变量分析地震反射系数提取方法

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地球物理学进展 2016年第6期31卷 2588-2592页

作者：刘菲菲宋维琪喻志超吴彩端中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266555

地震记录卡尔曼估计存在先验信息的不确定性问题,地震记录的独立变量分析的分解分量可以给出卡尔曼估计诸分量更全面的先验信息.独立变量分析迭代逼近输出相互独立的变量,存在源信息独立分量不准确问题,利用卡尔曼估计理论,优化逼近可... 详细信息

地震记录卡尔曼估计存在先验信息的不确定性问题,地震记录的独立变量分析的分解分量可以给出卡尔曼估计诸分量更全面的先验信息.独立变量分析迭代逼近输出相互独立的变量,存在源信息独立分量不准确问题,利用卡尔曼估计理论,优化逼近可以减小这种不准确性.考虑两种理论方法的优缺点,把独立分量分析理论和卡尔曼最优估计理论结合起来,研究基于卡尔曼最优估计地震反射系数独立变量分解提取方法.对地震数据进行独立变量分解,得到初始分解分量,对各分量和地震记录建立卡尔曼估计状态方程,根据建立的方程,利用递推寻优过程进行分量的最佳估计,考虑到地震记录的横向相关信息,增加有用信号横向相关信息约束.理论模型和实际资料验证了方法的正确可靠性及应用效果.

关键词：卡尔曼估计独立变量地震弱信号最优逼近数值算法