海洋可控源电磁法数据处理研究

论文摘要

海洋可控源电磁技术能够有效地探测石油、天然气储层,基于其技术实质性研究在国内仍未突破,本文提出了一套海洋可控源电磁数据处理方法,并利用MATLAB编写了海洋可控源电磁数据处理可视化界面,目的在于提高原始资料信噪比,为后期反演和解释工作提供高质量的数据。本文提出对接收机方位采用极化椭圆分析和旋转电性主轴进行校正,对噪声中的空气波则采用模型假设的方法进行压制。由于海洋可控源电磁数据具有非线性、非平稳特征,而Hilbert-Huang变换是近年发展起来的处理非线性、非平稳信号的完全局部时频分析方法。因此,本文利用Hilbert时-频能量谱对其进行筛选,并在此基础上进行小波滤波,然后将滤波后的重构信号再次进行经验模态分解,筛选信号,有效分析并压制了信号中的噪声,使数据处理质量和资料的可解释性得到了增强。海水运动产生的电磁场,是海洋电磁探测数据中的主要噪声之一,影响了数据处理与解释的精度。为提高海洋电磁探测的应用效果,本文在海底大地电磁信号处理中引入Hilbert-Huang变换（HHT）时频分析方法。结合海底大地电磁噪声的特点与信号的特性,对南海实测数据进行分析,通过对比去噪前后信号的希尔伯特时-频谱和边际谱,表明利用经验模态分解及其多尺度滤波特性,能够有效压制海水运动产生的电磁噪声。经HHT去噪后的测深曲线在一定程度上有所改善,仍存在“飞点”现象;再结合Robust估计,明显改善海底大地电磁探测数据质量,得到满意的观测结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 海洋可控源电磁法研究现状
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 本论文的主要工作及内容安排
• 1.3.1 主要工作
• 1.3.2 内容安排
• 第2章 海洋 CSEM 勘探方法概述
• 2.1 海洋可控源电磁法工作原理
• 2.2 海洋可控源电磁法工作方式
• 2.3 海洋 CSEM 的仪器设备
• 第3章 海洋 CSEM 信号
• 3.1 电磁波场基本方程
• 3.1.1 麦克斯韦方程组
• 3.1.2 谐变场的麦克斯韦方程组
• 3.1.3 边界条件
• 3.2 均匀介质中水平电偶极子源的电磁场
• 3.2.1 远区场
• 3.2.2 近区场
• 3.2.3 过渡区电磁场
• 3.3 海洋 CSEM 信号分析
• 3.4 海洋 CSEM 噪声类型
• 3.5 海洋 CSEM 数据处理流程
• 3.6 海洋 CSEM 数据处理可视化界面
• 第4章 海洋 CSEM 信号处理
• 4.1 方位校正处理
• 4.1.1 极化椭圆分析
• 4.1.2 旋转电性轴
• 4.2 压制噪声处理
• 4.2.1 压制空气波处理
• 4.2.2 Hilbert-Huang 变换与噪声压制
• 4.2.2.1 Hilbert-Huang 变换的原理
• 4.2.2.2 Hilbert-Huang 变换在海洋 CSEM 模拟信号去噪中的应用
• 4.2.2.3 HHT 在压制海浪电磁噪声中的应用
• 4.2.2.4 经 HHT 处理后的海底大地电磁测深曲线
• 4.2.3 基于 Hilbert-Huang 变换的小波去噪技术
• 4.2.3.1 小波分析基本原理
• 4.2.3.2 对小波滤波后的信号再次进行 Hilbert-Huang 变换
• 第5章 结 论
• 致谢
• 参考文献
• 附录