【摘要】：并行震源采集技術(shù)采用多炮并行激發(fā)、不間斷接收的方式,相比于傳統(tǒng)單炮激發(fā)采集技術(shù)具有高效率和低成本的優(yōu)勢,因此該技術(shù)廣泛應(yīng)用于油氣資源探測等領(lǐng)域。由于并行震源采集區(qū)域范圍廣、時間跨度大,因此采集到的數(shù)據(jù)極易受到多種噪聲干擾,主要包括工頻噪聲、隨機噪聲和串?dāng)_噪聲等。從事串?dāng)_噪聲壓制得文獻(xiàn)很多,針對并行震源數(shù)據(jù)工頻和隨機噪聲壓制研究很少,因此本文針對前兩類噪聲壓制開展研究。由于這兩類噪聲普遍存在,能量較強,且與有用信號存在頻譜重疊的現(xiàn)象,常規(guī)壓噪處理后的數(shù)據(jù)質(zhì)量難以滿足地震數(shù)據(jù)處理需求。因此,研究并行震源數(shù)據(jù)噪聲壓制對地震勘探領(lǐng)域具有重要的意義。在國家深部探測技術(shù)與實驗研究專項(Sinoprobe)子課題“野外實驗與示范基地綜合地質(zhì)模型與三維展示”和“深部探測儀器裝備野外測試方法與對比研究”的資助下,本文展開了基于PCA最優(yōu)階數(shù)的并行震源數(shù)據(jù)噪聲壓制方法研究。論文通過分析并行震源地震勘探數(shù)據(jù)中干擾噪聲的基本特征,分別提出了基于PCA最優(yōu)階數(shù)的并行震源數(shù)據(jù)工頻噪聲壓制方法和基于最優(yōu)階數(shù)的PCA-EMD并行震源數(shù)據(jù)隨機噪聲壓制方法,并給出了仿真和實測數(shù)據(jù)結(jié)果,證明了所提方法的有效性和優(yōu)越性。論文主要研究內(nèi)容如下:論文首先分析了并行震源數(shù)據(jù)中信號與噪聲的特征。從分析并行震源地震采集過程入手,得到了信噪頻率混疊特征、信噪間相關(guān)性差異、工頻頻率不穩(wěn)定性及隨機噪聲高斯性特征,為后續(xù)研究去噪方法提供依據(jù)。以信噪相關(guān)性差異為基礎(chǔ),論文系統(tǒng)研究了主成分分析理論及計算方法。闡述了主成分分析幾何思想和壓噪原理。研究了Hankel矩陣下主成分分析的壓噪原理及主成分階數(shù)的選取。并且研究了主成分分析壓制并行震源工頻噪聲的方法。針對信噪頻譜混疊及工頻頻率不穩(wěn)定問題,分析了約束準(zhǔn)則下工頻頻率與主成分階數(shù)的關(guān)系,并給出了具體地實現(xiàn)方法。論文最后研究了主成分分析和經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解聯(lián)合的并行震源強隨機噪聲壓制方法。論證了主成分分析方法壓制隨機噪聲的可行性。另外,還闡述了經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的數(shù)學(xué)理論和壓噪原理,以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)了強噪聲下主成分最優(yōu)階數(shù)和經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解聯(lián)合的壓噪方法。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P631.4
【圖文】：

通常利用常規(guī)工頻和隨機噪聲壓制方法壓制并行震源數(shù)據(jù)噪聲，但是效佳。為此，本章擬量化分析典型的并行震源數(shù)據(jù)噪聲特征，為研究針對性噪法提供依據(jù)。 并行震源地震數(shù)據(jù)采集過程并行震源激發(fā)技術(shù)是指在勘探工作區(qū)的不同炮點位置布置多個震源，各震源工作，每個震源激發(fā)任務(wù)完成后移至下一個炮點位置，不同震源可同時或近發(fā)，直至所有炮點激發(fā)及采集接收工作完成。圖 2.1 為并行震源激發(fā)技術(shù)采意圖，其中黑色三角形表示檢波器，五角星表示震源。所有并行工作的震源時激發(fā)的方式向地下激發(fā)信號，激發(fā)任務(wù)完成后將震源移至下一個激發(fā)點繼并行震源采集過程中所有檢波器保持持續(xù)接收狀態(tài)[46-49]。相比于常規(guī)采集采集涉及空間范圍廣，時間跨度大，因此不同檢波器接收到的噪聲在能量性，頻率分布方面具有明顯差異。

（e） （f）圖 2.2 信號波形及自相關(guān)函數(shù)圖（a） s (t )；（b） ( )sR t ；（c） w( t )；（d） ( )wR t ；（e） f (t )；（f） ( )fR t2.3.2 頻域特征并行震源勘探作業(yè)中不可避免受到高壓線、鐵路電網(wǎng)等產(chǎn)生的工頻噪聲。鑒于并行震源數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，因此通過時頻分析技術(shù)分析信號與噪聲的頻域特征，為后續(xù)噪聲的壓制提供參考依據(jù)。考慮到廣義 S 變換在時間分辨率和頻率分辨率上的優(yōu)點[51]，因此利用廣義 S 變換對單道信號進行時頻分析，其表達(dá)式為：2 2 2( )2212| |( , ) ( )(2 )ppf ti ffS f h t e e dt （2.2）其中， h (t )為輸入信號， 和 p 為調(diào)節(jié)參數(shù)， f 為頻率， 為時移因子。下面以一道實測的含工頻噪聲的單道信號 f (t )，有用信號 s (t )和工頻噪聲 w( t )為例分析信噪時頻特征，由式（2.2）得到 f (t )、 s (t )、 w( t )的廣義 S 變換時頻譜如圖

下面以一道實測的含工頻噪聲的單道信號 f (t )，有用信號 s (t )和工頻噪聲 w( t )為例分析信噪時頻特征，由式（2.2）得到 f (t )、 s (t )、 w( t )的廣義 S 變換時頻譜如圖2.3 所示。由圖 2.3 可得以下認(rèn)識：（1）工頻噪聲 w( t )的頻率并非以固定 50Hz 單頻形式存在，而是伴有約 100Hz、300Hz 的諧波頻率存在；（2）工頻噪聲 w( t )頻率與有用信號 s (t )的部分頻率混疊。由圖 2.3（a）~（c）可知，并行震源數(shù)據(jù)中工頻噪聲頻率不僅含有基頻，而且伴有諧波發(fā)育，工頻噪聲頻率與部分有用信號頻率相混疊。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2786509