陆地动圈式检波器低频数据增强技术初探

发布时间：2020-07-27 18:13

【摘要】：随着全球地震勘探行业的发展,国内外油气田勘探逐渐进入到岩性勘探和深部勘探阶段。油气勘探程度的提高使得发现新的构造油气藏变得越来越困难,而岩性勘探中出现的复杂断块、薄互层、小构造识别等问题对地震资料分辨率提出更高的要求。在实际野外采集工作中,常规动圈式检波器的自然频率在10Hz左右,因此采用常规动圈式检波器获取地震资料时,受到检波器灵敏度的制约,使得接收到的10Hz以下低频信号常常被检波器畸变,造成地震信号的低频信息很难被校正和使用,地震数据如果缺失可信的低频成分,将会增加子波的旁瓣,降低地震数据的分辨率,增加资料解释的多解性。另外,地震信号中的低频成分可以有效地穿透地层,改善地震深部成像的质量和成像精度,因此低频地震数据在人工地震勘探中的重要作用日益凸显。将常规动圈式检波器全部替换为宽频带检波器,能够获得真实可靠的宽频带地震数据,但是也会造成实验周期长,野外施工难度大等实际问题,增加高额的施工成本。为解决常规动圈式检波器接收低频信号时产生畸变的问题,本论文提出一种陆地动圈式检波器低频数据增强技术,利用动圈式检波器和宽频带检波器自然频率的差异,以宽频带检波器的低频信息为标准,对同源共点布置的常规动圈式检波器接收到的低频信息进行匹配校正。首先确定常规动圈式检波器的最低有效频率,然后对低频段内两种检波器接收到的地震数据进行时频变换,在频率域或者时频域内进行匹配滤波,完成对常规动圈式检波器数据的低频增强。对这种技术的研究当前还仅限于测试常规动圈式检波器和宽频带检波器一一对应布置的条件,理论上这种方法也能够适用宽频带检波器作为稀疏约束的情况,提高本技术的实际应用可行性。该技术可以有效地增强动圈式检波器数据的低频信息,拓宽地震资料的有效频带范围,提高地震资料的时间分辨率,为更加准确的速度分析、全波形反演等工作提供宽频带的数据体,有助于降低地震资料解释的多解性。由于在低频增强过程中所应用的子波匹配和匹配滤波容易受到随机噪声的影响,因此还需要研究与低频数据增强相匹配的随机噪声压制预处理方法。叠前地震记录中的随机噪声是不可避免的,总是会影响到地震资料的信噪比。采用常规随机噪声消减方法进行去噪的同时,往往会衰减相当一部分有效信号的低频能量,不利于低频成分的增强和使用。因此,本次研究提出了一种基于混合类小波变换的随机噪声消减方法。由于无法有效地表征地震平面波数据,传统的小波阈值去噪方法处理后的地震同相轴附近往往模糊严重,并且存在一定数量的残留噪声。Seislet变换是一种专门针对地震数据开发的类小波变换方法,对地震数据具有更好的稀疏表征特性,其可以在空间方向上有效地压缩地震数据。地震数据经过seislet变换后,满足小波变换所需的分片平滑假设。因此,本论文在seislet变换域内引入时间方向上的离散小波变换,对seislet变换压缩后的变换域系数在时间方向上作进一步压缩,形成混合类小波变换方法。在混合类小波变换域内,有效信号的能量主要分布在大尺度变换系数上,通过选取合适的信噪分离阈值函数,对地震数据进行随机噪声压制,可以避免有效低频成分的损失,最大程度地保留有效低频信息。最终形成一套相对完整的动圈式检波器低频数据增强处理方案。
【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】：P631.436
【图文】：

均匀分布,理论模型

信号和噪声之间的正交化模型对已去除的噪声和去噪结果进行信号噪交化处理，从噪声中提取同相轴等有效信息，利用局部正交权重对软阈果中的信号能量进行提取，从而恢复去噪过程中损失的有效信号的能量模型分析检验本章去噪方法的效果，将提出的方法应用于理论模型。建立一个简地震反射模型（图 2.1a），其地震子波主频为 10Hz，道间距为 20m，，然后在其中加入均匀分布并进行带通滤波的随机色噪声，得到低信噪图 2.1b）。对低信噪比模型进行倾角估计，得到局部地震倾角剖面（图 2.2到，尽管存在随机噪声的干扰，利用平面波分解滤波器（PWD）计算仍然能够比较准确地表征有效反射同相轴的局部斜率信息，为后期构造波变换提供高精度的地震同相轴压缩方向。用所求取的地震同相轴倾角据应用本论文提出的混合类小波变换方法进行压缩处理，得到对应的变，如图 2.2b 所示。

小波变换,局部平面,小波变换方法,信号能量

（a）（b）图 2.2 混合类小波变换（a）地震同相轴局部倾角；（b）混合类小波变换系数从图 2.2 可知，经混合类小波变换方法处理后，局部平面波信号能量主要集中在左上角位置（图 2.2b），有效地震数据得到极大的压缩。仅选取 6%较大的混合类小波系数进行数据重建，得到重建后的地震数据（图 2.3a）。图 2.3b为去除的噪声部分（剖面右上角由于没有反射波数据，为了更好地比较而进行了切除处理，下同）。观察发现：混合类小波变换软阈值方法可以消除绝大多部分的随机噪声，但去噪后的同相轴存在少量的模糊现象。这是由于去噪过程仅采用了少量的变换域系数进行有效信号重建，存在一些低能量的有效信号随噪声被压制而无法参与重建。为进一步提升消噪效果，采用信号噪声正交化模型对噪声与去噪结果进行正交化处理，利用最小二乘法解出局部正交权重对去噪结果（图 2.3a）进行能量补偿，图 2.3d 为正交化后的结果，图 2.3f 为正交化处理以后的噪声剖面。可以看到有效信号的能量得到一定程度的恢复。采用

正交化,前后对比,去噪

（e）（f）图 2.3 去噪结果及局部正交化前后对比a）混合类小波方法去噪结果；（b）已去除的噪声；（c）a 和 b 的相似图；（d）正交化后去噪结果；（e）正交化后的噪声；（f）d 和 e 的相似图表 2.1 局部正交化前后信噪比对比 /dB.6 实际数据处理进一步通过实际数据来验证本论文提出的混合类小波变换方法的适用性。选墨西哥湾某地区二维叠前CMP道集数据来评估本文提出方法，地震记录中存类型信噪比原始记录 2.592混合类小波变换去噪后的结果 12.2正交化后的结果 12.63

【参考文献】