基于譜多流形聚類的微地震信號處理

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1、分類號：TN911.7單位代碼：10183研究生學號：2015522044密級：公開基于譜多流形聚類的吉林大學微地震碩士學位論文信號處（學術學位）理基于譜多流形聚類的微地震信號處理Researchonmicroseismicdataprocessingbasedonspectralmultimanifoldclustermethod孟宇作者姓名：孟宇奇奇專業(yè)：信號與信息處理研究方向：地震信號處理指導教師：李月教授培養(yǎng)單位：通信工程學院吉林2018年6月大學———————————————————————————————基于譜多流

2、形聚類的微地震信號處理———————————————————————————————Researchonmicroseismicdataprocessingbasedonspectralmultimanifoldclustermethod作者姓名：孟宇奇專業(yè)名稱：信號與信息處理指導教師：李月教授學位類別：工學碩士答辯日期：未經本論文作者的書面授權，依法收存和保管本論文書面版本、電子版本的任何單位和個人，均不得對本論文的全部或部分內容進行任何形式的復制、修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權的商業(yè)性使用（但純學術性使用不在此限）

3、。否則，應承擔侵權的法律責任。吉林大學碩士學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學位論文，是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。學位論文作者簽名：日期：年月日《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》投稿聲明研究生院：本人同意《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》出版章程的內容，愿意將本人的學位論文委托研究生院向中國學術期刊(光

4、盤版)電子雜志社的《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》投稿，希望《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》給予出版，并同意在《中國博碩士學位論文評價數(shù)據(jù)庫》和CNKI系列數(shù)據(jù)庫中使用，同意按章程規(guī)定享受相關權益。論文級別：√碩士□博士學科專業(yè)：信號與信息處理論文題目：基于譜多流形聚類的地震信號處理作者簽名：指導教師簽名：年月日作者聯(lián)系地址(郵編)：吉林大學南湖校區(qū)，130012作者聯(lián)系電話：摘要基于譜多流形聚類的微地震信號處理隨著世界油氣需求的持續(xù)增長，油氣作為不可再生資源被逐漸消耗。非常規(guī)油氣開發(fā)地位愈發(fā)重要起來。人工產生地震技術

5、已廣泛應用于非常規(guī)油氣藏開采等領域。微地震是指由水力壓裂技術對底下選定位置注水，通過注水改變底下應力場改變使得巖石破裂，從而產生的微小振動事件。微地震信號根據(jù)主頻率不同分為地面微震和井中微震兩種。目前，國內外微地震監(jiān)測主要是通過在壓裂井附近放置三個監(jiān)測不同分量的檢波器，通過對微地震事件三分量的連續(xù)記錄，得到監(jiān)測結果。然而，檢波器采集是常常伴隨著幾個問題，使得接收到的信號不容易分辨。其一，地表常常凹凸不平，接收到了同一信號的不同分量有不同時延，且同一底層上的相鄰返回記錄也有不同時延。其二，水力壓裂的震動很微弱，更容易收到近遠場人

6、文噪聲和自然噪聲的干擾，使得能夠判斷底層分界的有效信號淹沒在噪聲中。其三，檢波器分布的相對距離和角度都可能影響接受到的信號。因以上三點，可以得出，對檢波器得到的微地震信號進行必要的處理，得到清晰連續(xù)的信號，更有助于我們接下來判斷信號的位置，從而判斷是否含有油氣資源。在微地震信號的處理中，有兩種常見處理方向。一是噪聲壓制，二是初至拾取。傳統(tǒng)的壓制噪聲的方法，如基于小波變換及由其演變而來的shearlet變換硬閾值等方法，由于信噪比過低且頻率與噪聲相近而適應性變得不強。傳統(tǒng)的初至拾取方法如Akaike信息準則AIC或前后時窗比ST

7、A/LTA等方法均在時域處理信號，在微地震數(shù)據(jù)質量較差時，難以取得滿意的效果。針對以上問題，我們提出一種新的基于信號與噪聲在流形上區(qū)別的分離手段，進而實現(xiàn)信號定位。并在此基礎上，達到拾取初至和壓制噪聲的目的。本文提出一種基于譜多流形聚類的微地震信號處理方法。首先，將微地震信號進行最大疊加能量法剩余靜校正，接著選取非線性降維方法中的譜多流形聚類方法，并將修正后的信號作為高維信號。通過該算法可以得到其保持拓撲結構不變的低維表示。本文方法通過對信號與噪聲在流形上的區(qū)別，將信號與噪聲分離。成功避免了微地震有效信號與噪聲在幅度，能量，頻

8、率和相關性上差別較小的特點，最終得以成功的分離有效信號與噪聲。文章將本文算法應用于微地震信號處理，實現(xiàn)了將信號位置定位后的噪聲壓制和初至拾取。通過與傳統(tǒng)噪聲壓制和初至拾取方法的多種對比放大圖形，準確率折線圖，表格或者單道對比圖，差值圖等對比方式發(fā)現(xiàn)，本文算法在噪聲壓制和初至拾