地震虚震源法信号去噪研究

发布时间：2020-11-11 09:13

　　 地震干涉技术在野外实际勘探中的广泛运用,加强了人们对地震波传播规律的了解,是近年来地球物理学的重大进展之一。地震干涉技术的基本思想是从原始地震信号中提取出有用的信号,并且通过干涉重建地震信号。新的地震信号不仅含有原始地震信号特征,还能够反映出其不具备的一些重要特性。地震干涉技术可应用于不同维度不同介质,按照震源类型分为主动源地震干涉技术和被动源地震干涉技术。本文主要探讨了主动源地震干涉技术中的虚震源法,即将垂直地震剖面(VSP)数据转换为单井地震剖面(SWP)数据。当人们发现传统的地面地震成像无法取得重大突破时,便将检波器置于复杂的覆盖层下。井下采集系统可以完全消除近地表速度模型的建立过程,这是传统表面成像中最薄弱的环节。虚震源法是地震干涉技术中的一个重要应用,其原理为将不同检波器接收到的地震记录进行互相关,把VSP数据转换为了SWP数据。虚震源法将震源和检测器重建在复杂上覆盖层的下方,绕开了近地表复杂地质条件,重建的观测系统更接近目标层。虚震源法是用于在复杂叠加下成像和监视地质构造的技术,并且介质的复杂性不受限制。本文推导了虚震源成像的理论公式,并通过模拟数据验证了虚震源法的可行性和优势,可得出以下结论:运用虚震源法对目标区域进行勘测是完全可行的。从模拟的数据来看,通过波场互相关得到的虚震源记录与将实际震源放置于虚拟震源处得到的地震记录基本一致,通过常规的后续处理后可以体现出地下构造的实际情况,与模型信息一致,因此可以运用虚震源法对目标区域进行勘测。虚震源法具有许多传统地震方法中没有的优点,比如震源被重置为更接近目标层,避免了由覆盖的偏移速度的不正确估计引起的散焦问题,因而具有更好的成像分辨率。本文在传统时空域下的虚震源法的基础上,延伸到了小波域,即在小波域中进行虚震源法。小波变换可以显示不同频率范围内信号和噪声的特征,可以应用于语音,图像和地球物理学等多种领域。根据前人研究表明,使用小波互相关对包含表面波的虚震源信号部分进行2D高斯滤波,重建数据后获得的记录在一定程度上抑制了表面波。虚震源法的核心步骤为上、下行波场的互相关。已有前人文献证明了可以在小波域中进行互相关,这为基于小波变换的虚震源信号去噪方法提供了理论依据。不同尺度的下行波和上行波之间的相关程度决定了虚震源的输出质量。小波阈值去噪法是将含噪信号小波变换后,获得的有效信号的小波系数比较大,获得的噪声的小波系数比较小,而通过阈值我们可以分离得到有效信号。本文采用小波域互相关法和小波阈值去噪法来减少虚震源信号中的随机噪声:将含有随机噪声的VSP记录进行上下波分离,小波互相关获得虚震源信号的系数谱,对频谱进行小波阈值去噪,最后进行小波逆变换回到时空域。与传统的虚震源法得到的虚震源信号相比,重构信号在一定程度上抑制了随机噪声,提高了图像质量。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P631.4
【部分图文】：

第 2 章 地震干涉技术原理第 2 章 地震干涉技术原理技术是地球物理学中的一个分支。1968 年，Claerbout 首的概念[1]：水平层状地质结构中，将接收到的透射响应经射响应。本章从直达波干涉出发，直观地介绍了不同震源理，再推广到反射波干涉原理。最后按照数学方式推导出，并比较了运用时间反转和互易定理两种推导方法的不同干涉原理，首先讨论单个平面波沿 x 轴传播的情况。

直达波干涉原理图（逆向传播）

直达波干涉原理图（双向传播）
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本文编号：2879019