一种改进微地震数据极化滤波性能的偏振特征函数设计_李林家.pdf
《一种改进微地震数据极化滤波性能的偏振特征函数设计_李林家.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种改进微地震数据极化滤波性能的偏振特征函数设计_李林家.pdf(12页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、李林家,李怀良 一种改进微地震数据极化滤波性能的偏振特征函数设计 石油物探,():,():收稿日期:。第一作者简介:李林家(),男,硕士在读,主要从事微地震信号处理和定位等研究工作。:基金项目:国家自然科学基金项目()和四川省杰出青年科技人才项目()共同资助。()()一种改进微地震数据极化滤波性能的偏振特征函数设计李林家,李怀良,(成都理工大学地球物理学院,四川成都 ;成都理工大学地球勘探与信息技术教育部重点实验室,四川成都 )摘要:地震数据极化滤波广泛应用于地震数据处理中噪声压制、震相识别和波形分离且效果很好。在时间域极化滤波中,通常利用协方差矩阵的特征值构造偏振特征函数来设计极化滤波器。针
2、对传统极化滤波器对有效信号和噪声识别不清晰的问题,总结分析了当前应用较为广泛的 种偏振特征函数,讨论了这些函数对地震噪声信号的表征能力。在分析偏振特征函数优、缺点的基础上,使用特征值构造一种新的偏振特征函数表达式,基于该特征函数设计的极化滤波器能够提高地震有效信号和噪声的识别精度,更有效实现噪声衰减。利用合成和实测的微地震数据验证了不同偏振特征函数对极化滤波器性能的影响。结果表明,采用新构建的偏振特征函数设计的滤波器,能有效识别噪声数据段,对初始相位影响较小且滤波后地震数据的信噪比()、均方根误差()和互相关归一化系数()均优于其它偏振特征函数设计的滤波器。处理后的地震信号矢端曲线图能更好地反
3、映地震信号的偏振方向,更有利于确定微地震初至波的极化方向。关键词:偏振特征函数;地震噪声衰减;极化滤波;微地震;信噪比;矢端曲线图;极化方向中图分类号:文献标识码:文章编号:():,(.,;.,):,第 卷第期 年月石油物探 ,:,随着地震勘探技术的发展,多分量地震数据在油气勘探和工程勘查中得到了广泛应用。三分量地震记录能携带更多的地下介质信息,其中,利用地震波极化特性研究地震波场已经成为多分量地震数据处理的重要内容之一。地震极化分析方法最早由 提出并给出了对应的数学算法,其中,时间域极化分析方法主要利用特定时间窗口内的三分量地震数据构造协方差矩阵,解特征方程得到该协方差矩阵的特征值和特征向量
4、 。利用特征值和特征向量构造一系列能够表征不同类型地震波极化特征的偏振特征函数,同时,利用不同偏振特征函数能够构造多种极化滤波器。由于不同震相的地震波质点振动状态不同,可以利用极化滤波器保留具有某一极化特征的地震波,达到滤波的目的 。等 使用突出线性偏振的特征函数提高地震记录中远震信噪比。等 将偏振特征函数用于自适应地震数据极化滤波,实现信噪分离。将偏振特征函数用于阵列地震数据处理,以提高信噪比,研究、和 波的极化特征。等 使用偏振特征函数设计极化滤波器实现了体波和面波分离。将线性偏振特征函数和时频阈值方 法 联合 用 于 微 地 震 数 据 去 噪。等 使用不同类型的偏振函数实现了面波、转换
5、波和折射波的分离。等 使用偏振参数研究了面波的极化特征。上面所提到的偏振函数主要用于波形分离和特定波场衰减研究,在面波分离和远震噪声衰减方面取得了较好的效果。但是,大部分偏振特征函数在表征随机噪声时均出现偏差,特征函数值振荡范围大,一致性较差,对有效信号和噪声识别不准确,给极化滤波带来了干扰。不同的偏振特征函数对地震信号的偏振特性表征不同,准确的信号表征是进行高效极化滤波的前提。为提高微地震随机噪声极化滤波器的性能以及对有效信号和噪声的识别能力,在总结多种偏振特征函数设计滤波器缺点的基础上,提出了一种新的偏振特征函数极化滤波器。首先,使用复协方差矩阵法分析地震信号的偏振特性,同时分析传统偏振特
6、征函数的特点,对比不同偏振特征函数之间的差异。然后,设计出一种新的偏振特征函数,并与传统偏振特征函数进行对比分析,分析其对噪声信号的表征能力。最后,利用合成数据和实测数据进行测试与验证,分别从信噪比、初至波到时和初至波振动方向等方面验证所提出的偏振特征函数设计的极化滤波器的应用效果。方法原理复协方差矩阵分析法 使用复协方差矩阵进行偏振分析。首先,将某一窗口内三分量地震信号()(,)进行希尔伯特变换,然后,再构造出解析信号,即()()()()()()()()()()式中:代表 变换。复协方差矩阵表示为:()()式中:表示的共轭。解特征方程()可得到协方差矩阵的个特征值和特征向量(,)(,)。将特
7、征值降序排列并分别定义为、。与最大特征值相关的特征向量(,)指向最大偏振量方向。偏振特征函数与极化滤波首先,通过特征值构造一系列能够表征不同类型地震波极化特征的偏振特征函数。良好的偏振特征石油物探第 卷函数可以准确地反映地震波的极化特性。表为总结归纳出的不同学者提出的特征函数。表偏振特征函数出处特征函数出处特征函数 和 ()()()和 和 ()()()()和 等,和 ()()等()()()和 等,注:中,中和,中,中和,中均为常数。在实际计算中,当计算窗口位于有效信号段时,其中、值均趋近于。和 主要由决定。理论情况下,当窗口位于随机噪声数据段时,由于随机噪声数据没有方向性,因此特征值、相差较小
8、,可近似认为。于是,在此假设前提下,可近似认为、值均趋于,与参数、的取值有关。但对于实测信号的处理,此时特征值仍然以为主,不满足条件,各特征函数值也不再趋近于,缩小了有效信号和噪声间的差异,增加了有效信号和噪声分离或噪声衰减的难度。为了设计可靠的极化滤波器,将偏振特征函数定义为:()()式中:()是归一化函数。、和分别定义为:()对于噪声数据段,当时,;当时,值近似由中值决定。对于有效信号,当时,和值均趋于,此时的值由中值决定。噪声的远小于有效信号的,经函数处理后,在噪声和有效信号处有明显差异,充分满足对噪声和有效信号的表征。极化滤波器可定义为:()()式中:是临界极化率。等 为偏振滤波器引入
9、了矢量因子,定义为:()()式中:是原始含噪地震记录;是最大特征值对应的特征向量。偏振滤波器的输出为:()()式中:是滤波后的地震记录。应用实例合成信号滤波为比较上述偏振特征函数对滤波的影响,使用一组合成三分量记录验证不同偏振函数对噪声信号的表征能力,合成信号的三分量及不同偏振特征第期李林家等 一种改进微地震数据极化滤波性能的偏振特征函数设计函数的计算结果如图所示。该信号 子波主频 为 ,信 号 采 样 频 率 ,记 录 时 长,并添加.随机噪声。中;中,;中,;中;中。由图可知,、和本文偏振特征函数在噪声段接近,且有效信号段接近于。虽然、和在有效信号段接近于,但在噪声段振荡幅度较大,一致性差
10、,不利于噪声衰减。使用不同偏振特征函数构造极化滤波器对信号进行滤波处理后的结果如图所示。其中,()式中取.,且对、和 做归一化处理,滤波过图合成噪声地震记录和不同偏振特征函数图不同偏振特征函数所构造极化滤波器的滤波结果(第一道为不含噪信号,第二道为含噪信号)分量;分量;分量石油物探第 卷程中其它参数均一致。不难看出,、和偏振特征函数对应的极化滤波器对噪声的压制效果较好,其它特征函数对噪声的压制效果不明显。为检测极化滤波处理对地震数据初至相位的影响,使用长、短时窗比()法对初至时间进行拾取,其中,取 ,取 ,经归一化处理后阈值选为。拾取初至误差如表所示。明显看出,由于噪声的存在,对初至时间的拾取
11、均出现了偏差,但本文偏振特征函数的误差最小,更接近原始记录的初至时刻。说明该偏振特征函数对初至波的相位影响较小。为量化评估不同的偏振函数对滤波性能的影响,引入信噪比()、均方根误差()和互相关归一化系数()。表初至误差特征函数原记录噪声到时误差 特征函数 到时误差 ()()()()()式中:表示原始信号;表示去噪后信号;为信号长度。值可以测量原始信号和去噪信号之间的偏差,值越低,表明该滤波器越好。值可以用来评估原始信号和去噪信号之间的相似性。值接近表示该滤波器可以达到更好的去噪性能,有效信号能量泄漏小。图为不同的偏振特征函数构造极化滤波器的输出性能对比,不同的偏振特征函数均对噪声有衰减作用,信
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 一种 改进 地震 数据 极化 滤波 性能 偏振 特征 函数 设计 李林家
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。