[发明专利]一种基于时频域稀疏优化的光缆耦合噪声压制方法

说明书

本发明公开一种基于时频域稀疏优化的光缆耦合噪声压制方法：01：根据有效信号波形形态特征与光缆耦合噪声波形形态特征确定形态成分分析所使用的两种变换字典，并构成超完备字典；02：使用分块坐标松弛算法对原始地震记录数据进行单道处理，实现信噪分离，得到初步压噪后数据；03：对初步压噪噪声进行高通滤波处理，原始数据减去高通滤波后噪声数据得到有效信号数据，消除波散现象；重复步骤02‑03直到所有道数据处理完成。本发明解决了分布式光纤采集记录地震数据中光缆耦合噪声的干扰问题，达到了彻底地压制光缆耦合噪声。此外，本发明方法可以进行单炮处理，具有良好的自适应性，并且可以并行处理，满足工业上大规模计算需求。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，特别涉及一种有关于地震勘探领域中的光缆耦合噪声压制方法。

背景技术

20世纪70年代以来，随着光导纤维以及光纤传感技术的巨大发展，光纤在通信传感领域取得到了广泛应用。分布式光纤传感技术利用光纤自身特性把光纤作为敏感元件，分辨率高、误差小，且测量距离远，可实现远距离测量与监控，特别适用于大范围多点测量，可以准确测量出光纤沿线上每一点的温度、振动以及损伤等信息。与传统传感器相比，分布式光纤具有抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温高压、体积小、易弯曲以及集信息采集与传输为一体的优点，非常适合于一些传统传感器受到限制的领域。在垂直地震资料采集过程中，油气井所处外界以及井内部环境复杂，温度、压强较高，采集位置较深，采用普通的电类传感已经不能满足要求，而分布式光纤技术可以有效地解决这些问题，并得到了广泛应用。分布式光纤技术采集得到的垂直地震剖面(VSP)数据的质量已经足够满足在成像、地层检测等方面的应用，而且由于生产成本较低，在工业上逐渐得到广泛应用。

但是，由于分布式光缆在采集传感与传输过程中没有贴靠到井壁上并受到随机振动事件的影响，导致产生强烈的振荡，而且振荡波的接触点在整个观测过程中相当稳定，因此在采集记录数据中受到强烈的光缆耦合噪声干扰，降低了地震数据的信噪比，影响数据的后续分析处理。现有技术：

模拟噪音减去法。该方法自动识别噪声道，确定含有噪声的接收道范围；然后提取子波，提取反射系数，并计算子波与反射系数褶积得到模拟噪声并减去。

现有技术的缺点：

(1)该方法需要识别噪声道，有时会检测不到弱光缆耦合噪声的个别道数据。

(2)该方法是基于得到模拟噪声并减去，而不同道地震数据的耦合噪声形态是复杂的，因此有时会导致去噪不彻底或者对有效信号造成损伤。

因此，提出一种有效压制分布式光纤采集资料中光缆耦合噪声的方法对于分布式光纤技术的进一步发展应用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于时频域稀疏优化的光缆耦合噪声压制方法。本发明根据分布式光纤系统中光缆耦合噪声产生原理以及有效信号与耦合噪声时频特征的差异性，选取连续小波变换稀疏表示有效信号，选取全局离散余弦变换稀疏表示光缆耦合噪声，并将这两类波形形态字典构造成超完备字典，利用分块坐标松弛算法进行求解。对分离的噪声做高通滤波，并减去得到有效信号，最终得到压制光缆耦合噪声后的数据。其中截止频率是在分析光缆耦合噪声的频谱分布后确定的。

一种基于时频域稀疏优化的光缆耦合噪声压制方法，对地震记录信号实施步骤01-步骤03：

步骤01：根据地震记录信号中有效信号波形形态特征与光缆耦合噪声波形形态特征确定形态成分分析所使用的两种变换字典，并构成超完备字典；

步骤02：对地震记录信号的原始数据进行单道处理，实现信噪分离，得到初步压噪后数据；

步骤03：根据光缆耦合噪声的统计信息，确定噪声高通滤波截止频率，并对噪声做高通滤波，原始数据减去高通滤波后噪声数据得到有效信号数据，消除波散现象；

重复步骤02-03直到所有道数据处理完成。