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）是探測海底油氣資源的一種相對“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層探測的實際應(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投置于海底，勘探船拖拽水下發(fā)射系統(tǒng)進行MCSEM信號的激發(fā)，通過處理和分析海底接收機接收到的電場和磁場信號來研究海底目標儲層的性質(zhì)，識別高阻油氣層，從而提高鉆井成功率。我國在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)計了一套相對完善的MCSEM數(shù)據(jù)預(yù)處理流程，并實現(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的測量結(jié)果會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MCSEM信號中噪聲的特點進行分析，尤其針對中、遠收發(fā)距信噪比較低的問題提出了壓制噪聲的方法。通過模型和實測數(shù)據(jù)對本次研究提出的去噪方法進行測試，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。 由于實際勘探中接收機和導(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。將得到的電場或磁場分量的時間域數(shù)據(jù)按基頻信號的采樣周期分窗口，進行傅里葉變換，提取出每個窗口相應(yīng)頻率的振幅值并與發(fā)射源航行數(shù)據(jù)合并，得到該頻率對應(yīng)的MVO（Magnitude Versus Offset）曲線和PVO（Phase Versus Offset）曲線。重點研究了當時間域數(shù)據(jù)子窗口為非周期情況下出現(xiàn)的頻譜泄漏現(xiàn)象，通過對幾種不同的窗函數(shù)進行了比較分析，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產(chǎn)權(quán)的軟件。 通過對實測數(shù)據(jù)中噪聲干擾的初步分析，結(jié)果表明目標噪聲干擾主要是低頻的天然電磁場和海底洋流噪聲干擾，并且當收發(fā)距逐漸增大時，接收機接收到有效信號的能量逐漸減小，在中、遠收發(fā)距處低頻噪聲將有效信號淹沒。根據(jù)MCSEM響應(yīng)信號的信噪比隨收發(fā)距的變化特點，本文提出了頻率域振幅疊加方法、時變平滑濾波方法以及時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現(xiàn)濾波；時變平滑濾波方法與時變雙邊濾波方法處理時，對MCSEM數(shù)據(jù)低信噪比部分進行分段處理，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，雙邊濾波器對于含噪聲的方波信號有更好的邊緣保護效果。 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、不同場分量和有無油氣高阻層對應(yīng)的MCSEM信號響應(yīng)特征，給出介質(zhì)和波場響應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系。將頻率域振幅疊加方法以及兩種非線性時變?yōu)V波方法應(yīng)用到第三種模型中，分析不同方法對于噪聲的處理能力。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。為了進一步驗證本文提出的時變?yōu)V波方法的有效性，文中采用OCCAM一維反演分別對去噪前和去噪后的反演結(jié)果進行對比，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)用到實測數(shù)據(jù)中，并對去噪結(jié)果進行分析。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、遠收發(fā)距得到更合理的衰減關(guān)系，，同時提高了用于后續(xù)處理的MCSEM數(shù)據(jù)質(zhì)量，為MCSEM信號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 時變平滑濾波 時變雙邊濾波
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：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噪聲壓制方法的研究現(xiàn)狀17
• 1.3 研究內(nèi)容及創(chuàng)新點17-20
• 1.3.1 研究內(nèi)容17-18
• 1.3.2 論文創(chuàng)新點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26-27
• 2.2.2 多分量接收機27-28
• 2.3 海洋可控源電磁法的信號收發(fā)模式28-34
• 2.3.1 海洋可控源電磁信號接收模式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噪聲特征分析73-75
• 4.1.1 海洋可控源電磁信號噪聲分類73-74
• 4.1.2 海洋可控源電磁信號噪聲特征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 信號響應(yīng)76-78
• 4.2.2 有、無油氣高阻層的 MCSEM 信號響應(yīng)78
• 4.2.3 不同場分量的 MCSEM 信號響應(yīng)78-79
• 4.2.4 模擬含噪聲 MCSEM 信號響應(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 時變平滑濾波方法及數(shù)據(jù)分析87-90
• 4.5 時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 實測數(shù)據(jù)處理及分析100-110
• 5.1 頻率域振幅疊加方法在實測數(shù)據(jù)中的應(yīng)用103-104
• 5.2 時變平滑濾波方法在實測數(shù)據(jù)中的應(yīng)用104-105
• 5.3 時變雙邊濾波方法在實測數(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114-122
• 作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果122-124
• 致謝124

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 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)進展;2009年03期

2 劉長勝;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;2010年08期

3 盛堰;鄧明;魏文博;柯勝邊;;海洋電磁探測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及探測天然氣水合物的可行性[J];工程地球物理學(xué)報;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)及新進展[J];勘探地球物理進展;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(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;段雙敏;;海洋可控源電磁數(shù)據(jù)預(yù)處理方法研究[J];中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年10期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 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;海洋電磁場的理論及應(yīng)用研究[D];中國地質(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：308629