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地面微震资料去噪方法研究

胡永泉  
【摘要】:微地震监测技术就是通过观测、分析生产活动中所产生的微小地震事件来监测生产活动的影响、效果及地下状态的地球物理技术,分为井中监测与地面监测两种。与井中微震监测相比,地面微震监测具有无需监测井、布线灵活、成本低等优点,具有更广阔的应用前前景。然而,地而微震资料噪声复杂,微震有效信号淹没于噪声之中,导致资料信噪比较低。这给资料的处理解释带来较大困难。因此,研究适合提高地面微震资料信噪比的去噪方法,对于地面微震监测具有重要意义。 本文首先对实际微震资料进行了全面分析,对微震有效信号和资料中典型的噪声特点以及分布规律进行总结。通过对已有微震去噪方法的研究,总结出各种方法的适用范围与局限性,从而为研究适合于地面微震资料的去噪方法奠定基础。 小窗口SVD方法是针对微震资料中普遍存在的倾斜线性干扰而采用的一种改进SVD去噪方法。该方法首先求取小窗口内微震记录的参考道,利用参考道与小窗口内各道记录做互相关求取各道的时间偏移量。然后根据偏移量将小窗口内微震记录做拉平处理,对拉平后的微震记录进行SVD分解,选取适当奇异值进行资料重构,最后通过反拉平重构资料完成去噪。实践表明,根据实际微震资料特点设计合理的滑动小时窗和参考道迭代次数,可有效压制微震资料中具有一定斜率的线性干扰。 单道SVD方法是针对单道微震记录周期性较强的特点提出的一种改进SVD去噪方法。方法首先利用单道微震记录来构建分解矩阵,然后对矩阵进行奇异值分解,通过对奇异值分布规律的分析,选取适当的奇异值实现矩阵的重构,最后通过SVD反变换得到得构信号,从而达到削弱噪声、突出有效信号的目的。实践表明,该方法能有效压制单道微震记录中的周期噪声,是一种适用于地面微震资料的去噪方法。 改进时变斜度/峰度法是针对微震有效信号与噪声对称性或高斯性的差异而提出的一种基于高阶统计量的去噪方法。该方法采用长短时窗内时变斜度或时变峰度的归一化差值作为滤波因子对微震资料进行去噪,从而削弱了时窗内由于噪声的非对称性或非高斯性对去噪效果产生的影响,确保了信号得到更好突出,资料的信噪比得到明显改善。 基于形态学的去噪方法主要用来削弱微震资料中的脉冲干扰。该方法首先采用形态学理论的基本形态开运算和闭运算组成的开-闭和闭-开的形态滤波器,然后采用两者组成组合滤波器对微震资料进行去噪,从而克服形态滤波过程中的统计偏倚现象。实践表明,基于形态学的去噪方法对微震资料中的脉冲噪声具有较好的压制作用。 通过对理论模型和实际微震资料处理结果的分析表明,本课题研究的去噪方法可有效的压制微震资料中的噪声,在较大程度上改善了微震资料的信噪比。另外,微震资料噪声复杂,通过单一的去噪方法很难得到理想的效果。因此,新方法的研究和已有方法的联合去噪是解决地面微震资料低信噪比的两个发展方向。


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