加权平方梯度萤火虫算法及其在断层自动识别中的应用

Seismic exploration is one of the main means of oil and gas resource exploration. Random noise attenuation and small fault detection in seismic exploration are significant to fine structure interpretation and enhance oil recovery. According the weighted coherence, firefly algorithm based the weighted square gradient can automatically extract the faults. Utilizing three level seismic data, we can define “weighted squared gradient” field and weights of local direction field, and put forward “weighted coherence”, and modify the firefly initialization position and the attractiveness in firefly algorithm. Furthermore we can modify the transition probability and the termination conditions of firefly tracking. New firefly algorithm overcome the poor noise resistance of traditional algorithm, can reduce the random noise and false form of the layer, and enhance the constant of the faults detection. It also can auto-detect small fault and is guarantee of fine structural interpretation.

地震勘探是油气资源探查的主要手段之一。在地震勘探中，克服随机噪声影响，进行有效的断层自动识别，对开展精细构造解释、提高原油采收率具有重要意义。本研究提出应用改进的萤火虫算法进行地震剖面中断层的自动识别，以加权一致性为准则，建立基于加权平方梯度的萤火虫算法，在提高运算效率的同时克服了传统方法中抗噪性差的问题。具体内容是利用地震数据中划分的三级数据单元定义“加权平方梯度”向量场，定义表征局部方向场信息强度的权系数，提出“加权一致性”准则，根据加权一致性结果修改萤火虫算法吸引度公式，更新萤火虫移动位置。改进后的萤火虫算法能够有效进行方向性寻优，克服了传统算法抗噪性差的问题，有效地剔除噪声和地层假象的影响，增强断层追踪的连续性，实现了地震数据中断层的自动识别，对提高地震数据构造解释精度的进行了有益的探索。

地震勘探是油气资源探查的主要手段之一。在地震勘探中，克服随机噪声影响，进行有效的断层自动识别，对开展精细构造解释、提高原油采收率具有重要意义。本研究应用改进的萤火虫算法进行地震剖面中断层的自动识别，以加权一致性为准则，建立基于加权平方梯度的萤火虫算法，在提高运算效率的同时克服了传统方法中抗噪性差的问题。有效地剔除噪声和地层假象的影响，增强断层追踪的连续性，实现了地震数据中断层的自动识别，对提高地震数据构造解释精度的进行了有益的探索。.在完成上述研究计划的基础上，提出一种基于混沌搜索和动态步长相结合的萤火虫算法 ( CAFA)。在搜索初期，CAFA 算法使用具有随机性、有界性和遍历性的混沌序列设置萤火虫种群初始位置；利用一种新型双曲线递减动态步长代替传统固定步长。经过上述改进提高了种群分布的均匀性、求解精度、 收敛速度以及避免迭代后期出现反复振荡现象。将CAFA算法应用于地震资料波阻抗反演，利用理论模型论证算法可行性、有效性和抗噪性。实验结果表明 CAFA 算法具有较好反演效果。.随机噪声的影响在地震勘探中是不可避免的。在对地震资料进行处理时，常规的噪声压制方法会破坏具有时空变化特征的非平稳有效地震信号，影响地震数据的准确成像。为提高地震资料的信噪比，基于萤火虫算法，提出一种改进的粒子滤波算法进行地震噪声的压制。该方法针对粒子滤波重采样过程中存在的粒子退化问题，引入了萤火虫算法，使分布在概率尾部的粒子向高似然区域移动，提高粒子的质量，改善算法的性能，最终使粒子获得有效的地震信息，提高估计的精度。经过模拟试算表明该方法可以有效压制地震随机噪声。