本文關(guān)鍵詞：海洋可控源電磁數(shù)據(jù)典型預(yù)處理及幾種去噪方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著世界能源需求的不斷增加，對(duì)于深海區(qū)油氣資源的開發(fā)變得愈發(fā)重要。海洋可控源電磁法（Marine Controlled-Source ElectroMagnetic method，MCSEM）是探測(cè)海底油氣資源的一種相對(duì)“新興”的地球物理方法，通過幾十年的理論發(fā)展以及近十幾年在海底油氣儲(chǔ)層探測(cè)的實(shí)際應(yīng)用，取得了比較顯著的效果。目前主流的勘探方式是把接收機(jī)投置于海底，勘探船拖拽水下發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行MCSEM信號(hào)的激發(fā)，通過處理和分析海底接收機(jī)接收到的電場(chǎng)和磁場(chǎng)信號(hào)來研究海底目標(biāo)儲(chǔ)層的性質(zhì)，識(shí)別高阻油氣層，從而提高鉆井成功率。我國(guó)在MCSEM方法研究領(lǐng)域尚屬起步階段，缺少系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程，因此本次研究設(shè)計(jì)了一套相對(duì)完善的MCSEM數(shù)據(jù)預(yù)處理流程，并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的MCSEM預(yù)處理系統(tǒng)。另外，由于深海海底環(huán)境復(fù)雜，在選定合適的收發(fā)距和發(fā)射頻率的海底條件下，MCSEM的測(cè)量結(jié)果會(huì)受到不同類型的噪聲干擾，直接影響后續(xù)的解釋精度及反演結(jié)果。本次研究特別針對(duì)MCSEM信號(hào)中噪聲的特點(diǎn)進(jìn)行分析，尤其針對(duì)中、遠(yuǎn)收發(fā)距信噪比較低的問題提出了壓制噪聲的方法。通過模型和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)本次研究提出的去噪方法進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明本文提出的研究方法能有效地提高數(shù)據(jù)的信噪比，對(duì)于提高解釋精度和反演數(shù)據(jù)質(zhì)量具有重要意義。 由于實(shí)際勘探中接收機(jī)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)文件為不同的數(shù)據(jù)格式，因此預(yù)處理需要研究不同數(shù)據(jù)文件的時(shí)間匹配關(guān)系，正確提取出MCSEM數(shù)據(jù)區(qū)間為下一步處理提供數(shù)據(jù)來源。將得到的電場(chǎng)或磁場(chǎng)分量的時(shí)間域數(shù)據(jù)按基頻信號(hào)的采樣周期分窗口，進(jìn)行傅里葉變換，提取出每個(gè)窗口相應(yīng)頻率的振幅值并與發(fā)射源航行數(shù)據(jù)合并，得到該頻率對(duì)應(yīng)的MVO（Magnitude Versus Offset）曲線和PVO（Phase Versus Offset）曲線。重點(diǎn)研究了當(dāng)時(shí)間域數(shù)據(jù)子窗口為非周期情況下出現(xiàn)的頻譜泄漏現(xiàn)象，通過對(duì)幾種不同的窗函數(shù)進(jìn)行了比較分析，提出了解決頻譜分辨率低的處理方案。在系統(tǒng)的研究數(shù)據(jù)預(yù)處理方法后，本次研究實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的MCSEM數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件。 通過對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中噪聲干擾的初步分析，結(jié)果表明目標(biāo)噪聲干擾主要是低頻的天然電磁場(chǎng)和海底洋流噪聲干擾，并且當(dāng)收發(fā)距逐漸增大時(shí)，接收機(jī)接收到有效信號(hào)的能量逐漸減小，在中、遠(yuǎn)收發(fā)距處低頻噪聲將有效信號(hào)淹沒。根據(jù)MCSEM響應(yīng)信號(hào)的信噪比隨收發(fā)距的變化特點(diǎn)，本文提出了頻率域振幅疊加方法、時(shí)變平滑濾波方法以及時(shí)變雙邊濾波方法壓制噪聲。其中頻率域振幅疊加方法通常根據(jù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇疊加兩倍或四倍窗口的頻譜，用疊加后的頻譜代替原頻譜實(shí)現(xiàn)濾波；時(shí)變平滑濾波方法與時(shí)變雙邊濾波方法處理時(shí)，對(duì)MCSEM數(shù)據(jù)低信噪比部分進(jìn)行分段處理，隨著信噪比的逐漸降低，通過濾波器的平滑半徑逐漸增大的方法壓制MCSEM噪聲。相比于平滑濾波器，雙邊濾波器對(duì)于含噪聲的方波信號(hào)有更好的邊緣保護(hù)效果。 為了研究處理效果，建立了三種不同的一維海底均勻?qū)訝罱橘|(zhì)模型：第一種模型為不含油氣高阻層的模型、第二種是低采樣率含油氣高阻層模型、第三種模型為高采樣率含油氣高阻層模型。利用前兩種模型討論了不同發(fā)射頻率、不同場(chǎng)分量和有無油氣高阻層對(duì)應(yīng)的MCSEM信號(hào)響應(yīng)特征，給出介質(zhì)和波場(chǎng)響應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。將頻率域振幅疊加方法以及兩種非線性時(shí)變?yōu)V波方法應(yīng)用到第三種模型中，分析不同方法對(duì)于噪聲的處理能力。討論了不同方法的參數(shù)選取原則，給出了綜合去噪處理方案。為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文提出的時(shí)變?yōu)V波方法的有效性，文中采用OCCAM一維反演分別對(duì)去噪前和去噪后的反演結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，給出了適用性分析結(jié)論。 最后，將本文提出的去噪方法應(yīng)用到實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中，并對(duì)去噪結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明：處理后的MVO曲線在近收發(fā)距數(shù)據(jù)高保真的前提下，在中、遠(yuǎn)收發(fā)距得到更合理的衰減關(guān)系，，同時(shí)提高了用于后續(xù)處理的MCSEM數(shù)據(jù)質(zhì)量，為MCSEM信號(hào)中的噪聲壓制方法提供了新的技術(shù)手段，也為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：海洋可控源電磁法 數(shù)據(jù)預(yù)處理 噪聲壓制 時(shí)變平滑濾波 時(shí)變雙邊濾波
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P631.325
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 選題背景及研究意義12-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 海洋可控源電磁法的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 海洋可控源電磁信號(hào)噪聲壓制方法的研究現(xiàn)狀17
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)17-20
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.3.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)18-20
• 第2章 海洋可控源電磁法勘探關(guān)鍵問題分析20-40
• 2.1 海洋可控源電磁法理論基礎(chǔ)20-26
• 2.1.1 數(shù)學(xué)控制方程22-23
• 2.1.2 邊界條件23-24
• 2.1.3 趨膚深度24-26
• 2.2 海洋可控源電磁法的儀器設(shè)備26-28
• 2.2.1 發(fā)射機(jī)26-27
• 2.2.2 多分量接收機(jī)27-28
• 2.3 海洋可控源電磁法的信號(hào)收發(fā)模式28-34
• 2.3.1 海洋可控源電磁信號(hào)接收模式29-30
• 2.3.2 橢圓極化30-31
• 2.3.3 發(fā)射波形31-34
• 2.4 海洋可控源電磁法一維正、反演34-39
• 2.4.1 一維各向同性海底地層正演模擬35-36
• 2.4.2 Occam 一維反演36-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第3章 海洋可控源電磁數(shù)據(jù)預(yù)處理典型方法及流程40-72
• 3.1 海洋可控源電磁數(shù)據(jù)預(yù)處理典型方法40-53
• 3.1.1 NetCDF 數(shù)據(jù)文件解編40-41
• 3.1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理41-47
• 3.1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理中傅里葉變換的時(shí)頻轉(zhuǎn)換精度研究47-53
• 3.2 海洋可控源電磁數(shù)據(jù)預(yù)處理流程53-70
• 3.2.1 進(jìn)入系統(tǒng)及數(shù)據(jù)輸入54-58
• 3.2.2 數(shù)據(jù)檢查58-63
• 3.2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理63-65
• 3.2.4 數(shù)據(jù)輸出65-67
• 3.2.5 多通道數(shù)據(jù)批處理67-70
• 3.3 本章小結(jié)70-72
• 第4章 典型模型數(shù)值模擬及數(shù)據(jù)分析72-100
• 4.1 海洋可控源電磁信號(hào)噪聲特征分析73-75
• 4.1.1 海洋可控源電磁信號(hào)噪聲分類73-74
• 4.1.2 海洋可控源電磁信號(hào)噪聲特征74-75
• 4.2 一維海底地層正演模擬75-82
• 4.2.1 不同發(fā)射頻率的 MCSEM 信號(hào)響應(yīng)76-78
• 4.2.2 有、無油氣高阻層的 MCSEM 信號(hào)響應(yīng)78
• 4.2.3 不同場(chǎng)分量的 MCSEM 信號(hào)響應(yīng)78-79
• 4.2.4 模擬含噪聲 MCSEM 信號(hào)響應(yīng)79-82
• 4.3 頻率域振幅疊加方法及數(shù)據(jù)分析82-84
• 4.4 時(shí)變平滑濾波方法及數(shù)據(jù)分析84-90
• 4.4.1 傳統(tǒng)平滑濾波方法84-87
• 4.4.2 時(shí)變平滑濾波方法及數(shù)據(jù)分析87-90
• 4.5 時(shí)變雙邊濾波方法及數(shù)據(jù)分析90-96
• 4.5.1 傳統(tǒng)雙邊濾波方法90-93
• 4.5.2 時(shí)變雙邊濾波方法及數(shù)據(jù)分析93-96
• 4.6 壓制噪聲后的 MCSEM 信號(hào)響應(yīng)在反演中的效果分析96-98
• 4.7 本章小結(jié)98-100
• 第5章 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理及分析100-110
• 5.1 頻率域振幅疊加方法在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用103-104
• 5.2 時(shí)變平滑濾波方法在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用104-105
• 5.3 時(shí)變雙邊濾波方法在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用105-107
• 5.4 本章小結(jié)107-110
• 第6章 結(jié)論與展望110-114
• 6.1 結(jié)論110-112
• 6.2 展望112-114
• 參考文獻(xiàn)114-122
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果122-124
• 致謝124

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 林昕;魏文博;景建恩;曹瓊?cè)A;葉高峰;;提高海洋可控源電磁法信噪比的方法研究[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2009年03期

2 劉長(zhǎng)勝;Mark E.Everett;林君;周逢道;;海底電性源頻率域CSEM勘探建模及水深影響分析[J];地球物理學(xué)報(bào);2010年08期

3 盛堰;鄧明;魏文博;柯勝邊;;海洋電磁探測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及探測(cè)天然氣水合物的可行性[J];工程地球物理學(xué)報(bào);2012年02期

4 靳明,宋建中;一種自適應(yīng)的圖像雙邊濾波方法[J];光電工程;2004年07期

5 何展翔;余剛;;海洋電磁勘探技術(shù)及新進(jìn)展[J];勘探地球物理進(jìn)展;2008年01期

6 焦新濤,丁康;加窗頻譜分析的恢復(fù)系數(shù)及其求法[J];汕頭大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年03期

7 何展翔;孫衛(wèi)斌;孔繁恕;王曉帆;;海洋電磁法[J];石油地球物理勘探;2006年04期

8 沈金松;陳小宏;;海洋油氣勘探中可控源電磁探測(cè)法(CSEM)的發(fā)展與啟示[J];石油地球物理勘探;2009年01期

9 李予國(guó);段雙敏;;海洋可控源電磁數(shù)據(jù)預(yù)處理方法研究[J];中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年10期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 邱宇;基于雙邊濾波的圖像去噪及銳化技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2011年

2 張自力;海洋電磁場(chǎng)的理論及應(yīng)用研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2009年

  本文關(guān)鍵詞：海洋可控源電磁數(shù)據(jù)典型預(yù)處理及幾種去噪方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：308629