基于近似负熵算法实现微地震数据初至拾取研究

发布时间：2020-06-13 03:19

【摘要】：油气资源是人们赖以生存的资源,但由于油气资源的日益消耗以及勘探开采技术发展缓慢的限制,油气资源变得尤其重要和珍贵。非常规油气是无法通过传统技术获得的资源,这部分资源储存量巨大,其合理的探勘和开发是解决不可再生能源消耗问题的方向。非常规油气勘探过程中主要应用水力压裂及微地震监测技术,微地震监测技术通常分为正演模拟、滤波去噪、初至拾取以及震源反演定位等步骤。本文详细的研究了微地震信号的初至拾取的相关问题,通过原理分析、构造实验方案以及相应的实验数据处理,提出了近似负熵算法拾取微地震信号初至的新方法。微地震正演模型的建立对微地震勘探技术的研究具有重要意义。微地震勘探技术分为地面勘探和井中勘探两种,地面勘探受噪声的影响比较大,得到的数据资料信噪比低,效果不好;井中微地震勘探技术更为有效,但成本高,操作复杂。本文引入井地联合的方式建立二维微地震信号正演模型,利用基于两点射线追踪法的试射法,不断调整出射角,通过迭代得到最优出射角,模拟出直达波、反射波、透射波、上行波以及下行波,得到相应的射线轨迹以及多道合成微地震记录,实现全波射线追踪模拟。通过对地震波传播规律的分析,验证了该正演模型能够为信号分析处理、微地震资料反演以及震源定位的研究提供一定的帮助。准确的提取微地震信号的初至是微地震监测过程当中的一个重要而且关键的目标步骤,拾取结果的准确性直接影响微地震事件后续处理的效果。本文基于近似负熵理论,根据微地震信号与背景噪声所包含信息量不同的这一特征差异,提出了应用近似负熵算法来提取微地震信号初至的新方法,该方法能够解决较低信噪比条件下微地震信号初至拾取错误率低的问题。根据微地震信号自身特点设计合适的近似负熵函数,结合负熵谱曲线极值差的加权函数设定阈值,进而实现信号区域与噪声区域的准确划分及微地震有效信号初至的准确拾取。为了验证新方法的有效性,本文首先仿真生成一组信噪比范围从-1dB至-12dB的合成微地震数据,合成微地震数据使用雷克子波进行模拟,并将初至设置在某个固定位置,通过使用Akaike信息准则(AIC)算法、长短时能量比(STA/LTA)算法和本文提出的近似负熵(AN)算法进行对比,分别提取合成微地震数据的初至点。实验结果表明,当信噪比大于-8dB的情况下,三种方法均能达到较好的拾取效果,而当信噪比低至-8dB到-12dB时,AIC算法和STA/LTA算法均无法准确实现初至点的拾取,而AN算法的拾取准确率能够高达90%以上。实验结果表明,本文提出的AN近似负熵算法在稳定性和准确性方面也明显优于另外两种算法。其次我们利用上述三种方法对实际三分量微地震数据分别进行了初至拾取,实验结果显示,本文提出的AN算法能够应用在实际微地震信号的处理当中,拾取效果也表明了新方法相对于传统拾取方法具有准确而稳定的拾取性能。
【图文】：

示意图,水平层状介质,示意图,能量

水平层状介质模拟示意图

路径图,直达波,射线追踪,井中接收

井中接收直达波射线追踪路径
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631.44

【参考文献】