The invention relates to a random noise suppression method for desert seismic exploration based on block sparse compressed sensing, which belongs to the method of reducing low-frequency random noise in desert seismic exploration environment. Through the study of the characteristics of the uneven noise of the desert, the effective location of the signal is accurately realized. The block sparse compressed sensing algorithm takes full account of the characteristics of the structural sparse block of the seismic signal, so as to achieve the purpose of suppressing random noise in the desert area. The advantages of this invention is to reduce the random noise in the desert to the premise, effectively maintain the amplitude of the reflected wave in seismic records, improve the resolution of seismic data for seismic data processing in complex oil and gas exploration in desert environment provides favorable conditions.
【技术实现步骤摘要】
基于块稀疏压缩感知的沙漠地震勘探随机噪声压制方法
本专利技术属于一种沙漠地震勘探随机噪声压制方法,尤其是指基于块稀疏压缩感知的沙漠地震勘探随机噪声压制方法。
技术介绍
油气资源对于国民经济发展具有重要作用,地震勘探是探查油气资源的重要手段。随着国民经济发展的需要和科学技术水平的提高,对地震勘探技术的要求也由增强有效信号逐步发展到高信噪比、高分辨率、高保真度的“三高”水平。在“三高”要求中,高信噪比是基础。被沙漠覆盖的塔里木盆地作为我国最大的油气后备基地,是目前最为重要的地震勘探地区。沙漠地区采集到的地震资料伴随大量低频随机噪声,由于该噪声与地震子波序列性质相近且与有效信号频带大量重叠,导致在时频域压制低频噪声同时,基本没有可能提取到有效信号。面对复杂的随机噪声干扰,亟需建立沙漠地带低频随机噪声消减新对策,提高地震资料信噪比,满足油气地震勘探“三高”要求。塔里木盆地沙漠地区地表起伏大,低降速带变化剧烈,受大沙丘与不均匀分布沙丘的影响,采集的地震数据中噪声干扰十分严重,导致地震记录信噪比较低,有效信号淹没在强能量噪声干扰、散射干扰之中。同时,沙漠地区干旱、松散的地表严重影响到激发能量的向下传播和地震检波器耦合,采集获得的有效信号能量很弱。地表起伏的沙丘横向速度变化很大,通过散射、绕射、交混回响等作用产生大量的随机噪声干扰,因此地震资料普遍存在反射波能量弱、信噪比低的问题。在消减沙漠随机噪声的研究中,选用目前优秀的TFPF技术和小波变换技术,虽然一定程度上提高了信噪比,但效果不理想,存在的问题很多。时频峰值滤波(TFPF)方法是典型的时频分析方法,可以提高有效信 ...
【技术保护点】
一种基于块稀疏压缩感知的沙漠地震勘探随机噪声压制方法,其特征在于,包括下列步骤:(1)沙漠地震记录获取:结合沙漠地区野外实际的条件,进行地震激发,根据沙丘厚度因素调整测线部署及检波器布置,完成沙漠地震记录采集,得到沙漠地震信号记录X;(2)沙漠地震记录定位处理:(a)基于非线性降维模型的沙漠地震信号处理将沙漠地震信号记录X表示为:
【技术特征摘要】
1.一种基于块稀疏压缩感知的沙漠地震勘探随机噪声压制方法,其特征在于,包括下列步骤:(1)沙漠地震记录获取:结合沙漠地区野外实际的条件,进行地震激发,根据沙丘厚度因素调整测线部署及检波器布置,完成沙漠地震记录采集,得到沙漠地震信号记录X;(2)沙漠地震记录定位处理:(a)基于非线性降维模型的沙漠地震信号处理将沙漠地震信号记录X表示为:其中,x表示沙漠地震信号记录X的数据点,原始记录大小为M×N,表示为M个行向量,每个行向量由N个数据点描述,则这个数据就记为一个N维的记录;计算X矩阵中每个数据点的欧式距离ai,j与局部切空间夹角bi,j,i,j为数据点的下角标,其范围为1≤i≤M,1≤j≤N,得到相似性矩阵W=[wi,j],其中,矩阵L=W-D,对L进行普分解,取最小2个特征值对应得到的特征向量,即得到沙漠地震信号降维后信号表示:其中,u表示降维后信号的数据点,D=[di,j],(b)基于K-means聚类的沙漠地震信号定位对于降维后的沙漠地震信号记录U,随机选择两个数据点作为质心μ1,μ2,计算每个数据点分别到两个质心的距离,并按照最近邻原则将其划分到距离最近的质心所属类别中,利用均值方法更新质心,不断迭代,直到质心不再发生变化,选出最佳质心,划分出两个质心所属的数据点,完成地震信号与噪声之间的分类,保留地震信号部分,重构得到定位后的沙漠地震信号X0,实现沙漠地震信号定位的目的;(3)基于块稀疏压缩感知的沙漠随机噪声压制(a)定位后沙漠信号块稀疏表示:针对定位后的沙漠地震信号X0,选择过完备稀疏原子字典对其进行稀疏表示,稀疏原子字典表示为大小为M×M维的矩阵ψ=[ψ1ψ2...ψM]∈RM×M,其中M维向量ψi∈RM(i=1,2...M)为字典里的原子;则信号X0可以在由ψ组成的稀疏域里唯一线性表示:X0=ψ·S,S为对应的稀疏系数表示,是信号在过完备稀疏原子字典上的接近最佳的稀疏表示;块稀疏信号指的是在普通稀疏信号的基础上限定了分块稀疏的特性,即信号的零值和非零值的分布呈现簇类特性,非零值只在某些特定的分块位置上出现;考虑地震信号的空间结构特点,充分利用地震信号的结构化块稀疏特性,对地震信号进行块稀疏化表示,得到块稀疏化表示为Θ;地震信号的块稀疏表示可以有效的降低地震信号稀疏度,使得地震信号的稀疏性增强,提高算法效率的同时,有效提高地震信号的重构精度;(b)感知矩阵Φ的设计对于标准的稀疏信号,其感知矩阵需...
【专利技术属性】
技术研发人员:李月,邵丹,张超,王胜男,卜一波,孟宇奇,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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