当前位置:主页 > 科技论文 > 石油论文 >

基于循环平移Shearlet变换自适应阈值消减微震勘探随机噪声

发布时间:2018-12-08 18:02
【摘要】:随着世界油气需求的持续增长,油气作为不可再生资源逐渐被消耗。复杂的非常规油气藏开采成为储量增长的热点,微震作为非常规水力压裂观测信号,具有能量弱、信噪比很低的特点,常规的滤波方法具有局限性。严重影响微震信号初至拾取及反演定位的精度,对地质构造解释及油气藏开发带来困难。因此,提高监测记录信噪比是微震资料处理中的重要环节,我们需要在强随机噪声背景下提取有用信号,有效消减微震资料中的随机噪声。本文重点研究微震信号随机噪声压制方法,结合Shearlet变换和循环平移变换,构建自适应阈值估计方案。仿真实验和实际资料处理结果证明该方法可以有效提取微震信号,较大程度去除随机噪声且能保持有效信号幅度,提高微震资料信噪比。Shearlet变换是一种新的多尺度时频分析工具,具备多尺度、多方向及最佳稀疏逼近性质,即通过稀疏矩阵重构有用信号,计算效率高。近年来,该变换方法已逐步应用于地震勘探资料去噪领域,取得了一定成效。然而基于阈值的Shearlet变换方法在微震消噪过程中存在一定局限性:1、井中微震信号能量弱、主频较高,信号和噪声在高频段重合,阈值法很难分离信号和噪声。2、对于地面微震信号,目前基于Shearlet变换阈值降噪方法往往假设噪声分布在高频段,而没考虑到低频段噪声对信号的干扰。3、传统的基于阈值的Shearlet变换消噪方法在变换域使用统一阈值,因而容易丢失部分有效信号,造成能量损失。4、传统的Shearlet变换存在下采样过程,因此变换缺乏移不变性。本文从Shearlet变换本质出发,研究基于Shearlet变换的微地震噪声压制技术。分析微震数据经过Shearlet变换后的系数分布特征,考虑信号的方向和空间相关性,对待处理数据进行循环平移,利用Shearlet变换的多尺度特性并增强其平移不变性,对信号进行多尺度多方向分解并根据微震信号与随机噪声在Shearlet域表征差异建立基于分块主成分分析的权重阈值收缩方案,最后对处理后的空间排列数据进行叠加平均从而达到增强有效信号的目的,在降噪的同时更好的恢复有效信号的幅度,实现低SNR条件下的微震信号识别。通过人工模拟仿真和实际记录处理,验证了本文提出的自适应方向阈值Shearlet变换算法在幅度保持和噪声压制的能力均优于基于传统阈值的Shearlet变换算法。
[Abstract]:With the continuous growth of world oil and gas demand, oil and gas as a non-renewable resource is gradually consumed. The complex unconventional oil and gas reservoir exploitation has become the hot spot of reserve growth. As an unconventional hydraulic fracturing observation signal, microseismic is characterized by weak energy and low signal-to-noise ratio (SNR), and the conventional filtering method is limited. The accuracy of initial arrival pickup and inversion positioning of microseismic signals is seriously affected, and it is difficult to interpret geological structure and develop oil and gas reservoirs. Therefore, improving the signal-to-noise ratio (SNR) of monitoring records is an important step in microseismic data processing. We need to extract useful signals in strong random noise background and effectively reduce random noise in microseismic data. In this paper, the random noise suppression method of microseismic signal is studied, and the adaptive threshold estimation scheme is constructed by combining Shearlet transform and cyclic translation transform. Simulation experiments and actual data processing results show that this method can effectively extract microseismic signals, remove random noise to a large extent and maintain the effective signal amplitude. Shearlet transform is a new multi-scale time-frequency analysis tool, which has the properties of multi-scale, multi-direction and best sparse approximation, that is, reconstruction of useful signals by sparse matrix has high computational efficiency. In recent years, the transform method has been gradually applied in the field of seismic exploration data denoising, and achieved certain results. However, the Shearlet transform method based on threshold has some limitations in the process of microseismic de-noising. 1. The signal energy is weak, the main frequency is high, the signal and noise coincide in the high frequency band, the threshold method is difficult to separate signal and noise. For ground microseismic signals, the current threshold noise reduction methods based on Shearlet transform often assume that the noise is distributed in high frequency band without considering the interference of low frequency band noise to the signal. The traditional threshold-based Shearlet transform denoising method uses a unified threshold in the transform domain, so it is easy to lose part of the effective signal, resulting in energy loss. 4. The traditional Shearlet transform has the process of downsampling, so the transformation lacks shift invariance. Based on the essence of Shearlet transform, the technique of microseismic noise suppression based on Shearlet transform is studied in this paper. This paper analyzes the coefficient distribution characteristics of microseismic data after Shearlet transform, considers the direction and spatial correlation of the signal, makes cyclic translation of the processed data, and makes use of the multi-scale characteristics of Shearlet transform to enhance its translation invariance. The signal is decomposed in multi-scale and multi-direction. According to the difference between microseismic signal and random noise in Shearlet domain, the weight threshold shrinkage scheme based on block principal component analysis (PCA) is established. Finally, the processed spatial array data are superimposed and averaged to enhance the effective signal, to restore the amplitude of the effective signal while reducing the noise, and to realize the recognition of the microseismic signal under the condition of low SNR. Through artificial simulation and actual record processing, it is verified that the proposed adaptive directional threshold Shearlet transform algorithm is superior to the traditional Shearlet transform algorithm in amplitude retention and noise suppression.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE937

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 徐荫荣;;微震机构振动方程的探讨及其图解[J];铸造机械;1978年06期

2 窦林名;多功能一体化微震系统[J];煤矿设计;1999年06期

3 刘先锋;张瑞明;;微震波形识别技术在监测边坡岩体中的应用[J];山西冶金;2013年06期

4 魏利娜;薛世鹏;周春艳;丁慧哲;李静;;微震信号现场监测试验及特征研究[J];河北工程大学学报(自然科学版);2014年02期

5 许晓阳;王恩元;许福乐;李忠辉;;煤岩单轴压缩条件下微震频谱特征研究[J];应用声学;2010年02期

6 张杰;;凡口矿深部微震信号辨识方法研究[J];采矿技术;2009年04期

7 丁学龙;王恩元;贾迎梅;凌利;杨道伟;;煤岩胀裂破坏过程微震特性试验[J];煤炭科学技术;2009年08期

8 李许伟;窦林名;蔡武;韩荣军;胡银如;;褶皱附近微震活动规律分析[J];煤矿安全;2011年11期

9 赵兴柱;;红透山铜锌矿微震传感器布置方案分析[J];有色金属(矿山部分);2012年05期

10 刘虎;李振中;;微震事件与工作面推进关系研究[J];煤矿开采;2010年06期

相关会议论文 前7条

1 李国营;刘虎;;唐口矿井受采动影响下微震活动规律研究[A];综采放顶煤技术理论与实践的创新发展——综放开采30周年科技论文集[C];2012年

2 王永仁;欧阳振华;孔令海;赵善坤;李晓璐;;不同地质条件下微震信号衰减规律研究[A];第3届全国工程安全与防护学术会议论文集[C];2012年

3 高峰;吕进国;;基于HHT方法的微震信号时频分析[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

4 王鹏;常旭;王一博;王璐琛;;水力压裂诱发微震事件的频谱特征统计分析[A];中国地球物理2013——第二十三专题论文集[C];2013年

5 张传玖;毛学健;;强冲击煤层综采工作面微震活动分析研究[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2012年学术年会论文集[C];2012年

6 周胜健;刘超;;采动下新庄孜矿62113工作面地质预警微震实践[A];2010年度淮南矿业集团煤炭学会学术交流会论文汇编(一)·地质专业[C];2010年

7 李学政;唐云凯;;微震工程检测与应用技术[A];国家安全地球物理丛书(七)——地球物理与核探测[C];2011年

相关重要报纸文章 前1条

1 本报记者 张静;三峡微震[N];21世纪经济报道;2003年

相关博士学位论文 前7条

1 黄志平;深埋隧洞开挖卸荷岩爆孕育过程及微震预警分析[D];东北大学;2015年

2 于洋;深埋隧洞即时型岩爆孕育过程的微震信息特征分析及分形研究[D];东北大学;2014年

3 杨威;煤岩变形破裂电磁和微震信号关联响应机理及特征研究[D];中国矿业大学(北京);2014年

4 刘建坡;深井矿山地压活动与微震时空演化关系研究[D];东北大学;2011年

5 胡永泉;地面微震资料去噪方法研究[D];西南石油大学;2013年

6 刘超;采动煤岩瓦斯动力灾害致灾机理及微震预警方法研究[D];大连理工大学;2011年

7 叶庆东;大别苏鲁地区背景噪声成像与汶川地震科学钻探井孔附近微震定位[D];中国地震局地球物理研究所;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 周莉;基于矿山岩石破裂的微震信号的检测与研究[D];昆明理工大学;2015年

2 赵中流;基于Fermat原理和加速度估计的微震定位研究[D];吉林大学;2016年

3 李保林;煤矿微震与爆破信号特征提取及识别研究[D];中国矿业大学;2016年

4 王强;岩层破裂微震动同步数据采集网络系统研究[D];江苏科技大学;2016年

5 樊手;地下洞室围岩与支护损伤演化的微震释放研究[D];西南石油大学;2016年

6 赵海涛;基于循环平移Shearlet变换自适应阈值消减微震勘探随机噪声[D];吉林大学;2017年

7 朱超;微震实时在线监测系统的研究与实现[D];武汉科技大学;2012年

8 商鹏;爆破掘进煤岩破裂微震信号特征研究[D];河南理工大学;2014年

9 景林波;煤矿微震信号特征及传播规律研究[D];中国矿业大学;2014年

10 刘佳;地下矿山实时信号的微震震源分析[D];武汉科技大学;2013年



本文编号:2368769

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/2368769.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户ff717***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com