FCL算法在地震勘探资料去噪中的应用研究

发布时间：2017-08-21 14:11

  本文关键词：FCL算法在地震勘探资料去噪中的应用研究

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【摘要】：目前,地震勘探技术是勘探地下石油、天然气资源最重要的方法之一。在地震勘探资料的采集过程中,受自然环境、人为因素等的影响,采集到的携带地质信息的有效地震波总会伴随大量的随机噪声,更甚者,有效的地震信号会被噪声湮没,这对后续的地震资料的分析造成了严重的影响,因此对地震勘探资料中随机噪声的压制是非常重要的。对地震勘探资料的处理,一方面,要最大限度压制随机噪声,另一方面,还要避免有效信号的幅值在去噪处理中产生大幅衰减。针对此课题,目前学界提出了不少行之有效的方法,但是已有的方法在处理强随机噪声背景下的信号时效果不理想,去噪后信号的幅度会有不同程度的衰减。在此背景下,探索能够成功压制随机噪声,同时能够有效保护信号的幅值,最终得到高信噪比,高分辨率,高保真的地震勘探资料处理方法,有着重大的意义。本文的研究工作主要包含两方面内容：第一,本文研究了基于分形守恒定律(Fractal Conversation Law, FCL)的随机噪声压制方法,FCL是一种基于柯西问题的偏微分方程的滤波方法,这个偏微分方程含有一对矛盾项：经典的拉普拉斯扩散项和分形反扩散项。在将该方程引入信号处理领域时,分形反扩散项起到信号增强的作用,而拉普拉斯扩散项起到去噪的作用。通过改变分形指数,扩散与反扩散的系数可实现滤波器的调节。经证明,FCL算法是一个效果极佳的信号处理算法,利用FCL算法进行去噪时,能够快速有效的压制噪声和保护有效信号的幅值。本文将应用了FCL算法进行地震信号处理,借此方法来有效压制地震信号中的随机噪声。在本文中,我们分析了FCL的基本原理,并使用FFT实现了偏微分方程的求解,推导了该算法的频率响应,并通过仿真实验验证了该算法的有效性。第二,本文首次提出了基于相关积分的径向FCL算法。由于FCL滤波的效果主要取决于其频率响应的形状,在传统的FCL滤波中,参数一旦确定,在处理整个地震记录的过程中滤波器的形状是固定不变的。如果选取较小的截止频率,那么FCL的去噪能力强,保幅能力弱,反之,FCL的保幅能力强,去噪能力却较弱。因此,采用单一截止频率的传统FCL算法具有一定的局限性,为了提高FCL的去噪能力,本文提出了基于相关积分的径向FCL滤波方法,通过对原始信号进行径向道变换,然后在径向域计算各道信号的相关积分值,以此来区分有效信号区域与噪声区域,然后对不同的区域采用不同截止频率的FCL算法进行处理：不含有效信号区域采取较小的截止频率,提高滤波器的去噪性能,而对有效信号部分采取适合于有效信号主频的截止频率,重点保护有效信号的幅度。这样,FCL算法压制随机噪声的能力得到了进一步提高。本文介绍了利用相关积分在径向道域区分有效信号区域与随机噪声区域的原理和方法,详细论证了基于相关积分的径向FCL算法的可行性,并在理论的基础上,通过实验证明了该算法的有效性
【关键词】：地震噪声压制 分形守恒定律(FCL) 相关积分 信号增强
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.44
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 地震勘探记录中噪声的特点11-12
• 1.3 地震勘探资料噪声消减的研究现状12-15
• 1.4 本文的章节安排15-16
• 1.5 本章小结16-18
• 第2章 FCL算法的原理及性质18-28
• 2.1 FCL算法的基本原理18-19
• 2.2 方程求解方案19-23
• 2.3 FCL频率响应分析及参数选择23-27
• 2.3.1 FCL频率响应分析23-25
• 2.3.2 参数的选择25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 FCL算法在地震勘探资料去噪中的应用28-38
• 3.1 反射波双曲时距方程28-30
• 3.2 模拟地震记录实验30-35
• 3.3 实际地震数据处理35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 基于相关积分的径向FCL消减地震勘探随机噪声38-56
• 4.1 基于相关积分的径向FCL方法的提出38-39
• 4.2 基于相关积分的径向FCL方法的基本原理39-51
• 4.2.1 相关积分的定义40-43
• 4.2.2 信号平稳性的度量43-45
• 4.2.3 径向道变换45-48
• 4.2.4 基于相关积分的径向FCL方法的基本原理48-51
• 4.3 基于相关积分的径向FCL消减地震勘探随机噪声51-55
• 4.3.1 模拟地震记录实验51-53
• 4.3.2 实际地震数据处理与分析53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 总结与展望56-58
• 5.1 全文总结56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-62
• 导师及作者简介62-64
• 致谢64

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本文编号：713333