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ZW地区风机干扰特征分析及去噪应用

发布时间:2019-12-04 17:38:09? 文章来源:/? 作者:闻编辑? 阅读:次


(中石化地球物理公司胜利分公司)


1、前言
在ZW地区的野外地震资料采集时,该地区的风能、太阳能资源非常丰富,及国家、地方对可再生能源的政策支持,使得该地内风电厂、太阳能发电厂发展较为迅速。所以研究风机干扰的传播规律及表现特征,采取针对性的技术措施加以压制和去除,对于提高地震资料信噪比,改善成果剖面质量具有重要的意义。在目前的处理软件中,没有针对风机干扰波进行压制的成熟模块,而其它一些常规去噪方法效果不是十分理想,所以有必要对风机干扰的压制方法进行研究。本文就是在分析了风机干扰的特征基础上,利用SVD方法对风机干扰进行压噪处理,并得到了较好的处理效果。
2、风机干扰波的特征分析
根据距排列不同距离的单炮记录得出,风机离排列近时,干扰呈现由中间向两边近似呈线性分布;风机离排列较远时,越来越呈现双曲线分布;由于地表的频率吸收作用,随着距离的越来越远,频率有下降趋势。
井炮能量与震源能量相差几个数量级,所以风机干扰在井炮记录和震源记录上的表现特征有所差别。在视觉上:由于井炮开始能量强,记录初至前风机干扰较弱,随着时间的进行,记录上从上往下风机干扰逐渐增强的态势;而在可控震源记录上,风机干扰从上往下特征几乎一致,干扰较强。
(1)单炮自相关分析
选取工区某一单炮记录,对单炮进行自相关处理,从选择单炮记录中可以看出有公路干扰、高压线、风机干扰,ZW工区高压线干扰伴随着风机干扰,大部分都叠加在一起;从自相关剖面上可以看出风机干扰的自相关性非常高,说明单炮上风机干扰的波形自上而下比较一致,变化不大。利用SVD方法对水平分量敏感的特性,从波形处理的角度上利用该方法对风机干扰波进行压制是可行的。
(2)能量、频谱分析
通过单炮及不同时间的时窗分析、比较得出风机干扰特征:速度510m/s左右;主频16-21Hz,频宽3-36Hz,自上而下频率略有下降,但变化非常小;根据近地表的特点,影响道数为40-60道。从试验点的AGC及分频扫描记录可以看出,随着震次的增加,资料没有明显改善,几种震次资料相当,2-6次取得的效果没有太大区别。
从图7的能量、信噪比分析可以看出:能量方面,2次能量最强,3-6次能量相当;信噪比方面,在低频段随着震次的增加,信噪比降低;在高频段,2次信噪比较高,具有较大优势;频率方面,2次频带稍宽。因此综合考虑,2震次效果最好。
原因分析:而可控震源记录,采用4台20s扫描长度,可控震源2震次每炮需要时间(20+8+8)*2次=72秒,6震次需要(20+8+8)*6次=216秒,因此在216s以内,风机的转速及转向是随着风力和风向的变化而不停变化的,这使得虽然震次增加,但信噪比反而降低的原因。
小结:通过对考核试验资料分析,结合实际的地下地质构造情况(该地区属于山前带褶皱带,目的层1.5-2s左右),对风机群干扰而言,总结出以下建议:
(1)野外施工中,建议采用多台次少震次,风向变化不大时施工,使风机对每一炮的影响近似均匀(为方便后续的资料处理),并采取加密施工的办法;(2)现场处理上,建议NMO时单独进行精细速度分析流程,以提高速度分析的精度;(3)加强现场处理软件的功能挖潜,利用新技术、新流程、新方法进行去噪处理。
3、SVD压噪方法的应用
奇异值分解(Singular Value Decomposition,简称SVD)是线性代数中一种重要的矩阵分解,是矩阵分析中正规矩阵酉对角化的推广。
假设M是一个m×n阶矩阵,其中的元素全部属于域K(实数域或复数域)。则存在一个分解使得:

对数据进行SVD分解之后,然后依据向量在正交子空间内的正交性,通过奇异值的选择、排序、组合就可以重构任意的特征图像,既包括单个特征图像,也可以提取多个奇异值组合而成的特征图像。通过对噪音在不同域中的特征,选取不同的奇异值个数,对去噪后的数据进行重构,达到去除噪音的目的。
4.应用效果分析
针对风机群,物探研究院对风机干扰区的去噪效果见图2:

(a)去噪前 (b)去噪后
图2 FXCNS(频率空间域相干噪音衰减)
实际资料选取ZW工区14号线的第433炮,下面是SVD方法对资料进行风机干扰压制的效果比较。

(a)去噪前 (b)去噪后 (c)残差数据
通过比较上面的去噪效果可看出:本方法对风机干扰有较好的压制效果,能将浅中深层的风机干扰有效提取出来,风机干扰区的资料信噪比得到了明显的提高,并且该方法在压制干扰的同时能最大限度的保留有效信息,保真性较好。说明本方法能很好地压制风机干扰,达到了研究的目的。
5、结论
通过对风机干扰的分析,得出如下结论:
(1)单炮记录中的风机干扰自上而下:①自相关性强,波形变化小;②能量变化不大;③频率变化不大,风机干扰主频为16-21Hz,频宽3-36Hz。这说明风机干扰相对来说是比较稳定的。
(2)通过试验资料分析,针对风机干扰,建议采用多台次少震次、少扫描长度施工;尽量在风小或者风向变化不大时施工,目的是使风机对每一炮的影响近似均匀,以便于压噪处理。
(3)建议风机群干扰区需要加密施工。
(4)现场处理方面,建议NMO时单独进行精细速度分析流程,以提高速度分析的精度。加强现场处理软件的功能挖潜,利用新技术、新流程、新方法进行去噪处理。
(5)本文提出的方法对风机干扰压制效果较好,风机干扰区资料的信噪比明显提高,并且对有效信号损害小,具有较高的保真性,值得进一步研究和应用。


本文来源:ZW地区风机干扰特征分析及去噪应用:/lunwen/3401.html

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