电磁层析成像下的石油勘探论文

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1石油勘探中电磁层析成像原理

在石油勘探的过程中，需要对不同的岩层的电磁层析成像声波进行准确的分析，将分析结果作为石油勘探中图像重构的主要依据。重构结果的好坏直接影响到后续的工作:其详细原理如下:

1)针对所有的石油勘探中电磁层析成像信号进行信号分解，可以获取信号波变换值x(n，p)。

2)通过运算获取电磁层析成像信号分解尺度S(n，p)，根据下述公式可以计算上述成像信号分解结果的关联性:

3)针对所有的电磁层析成像信号分解结果进行归一化变换，能够得到下述结果PS(n，p)=S(n，p)•Qx(n)Qs(n槡)，q=1，2，…，q(1)在上述公式中，Qx(n)=∑px(n，p)2QS(n)=∑pS(n，p)2

4)将PS(n，p)与x(n，p)的绝对值进行比较，假设|Ps(n，p)||x(n，p)|，则可以判断该位置的信号变换值是由初始的电磁层析成像信号中分离出来的，此时，需要将x(n，p)赋予xg(n，p)，同时将S(n，p)置零。否则，需要保留x(n，p)的初始值。

5)根据上面的阐述能够得知，x(n，p)都是由电磁层析成像信号中的声波引起的，则Qx(n)/(M－1槡)是信号变换尺度上对声波的均方差进行估计的结果。利用下述公式可以计算声波无偏差估计结果μ=Qx(n)/(M－1槡)ζn(2)将上述无偏差估计结果与阈值进行对比，假设大于阈值，则返回步骤(2)继续执行，否则，结束迭代处理。6)根据xg(n，p)进行电磁层析成像信号声波的信号逆变换处理。假设μ＞1，能够得到sin(μ－1)＞0，假设μ1，能够得到sin(μ－1)0。根据上述特性，可以得到最理想的估计结果如下所述d→d+sin［β(μ－1)］(3)在上述公式中，β能够用来描述石油勘探中电磁层析成像信号步长调整因子。在第一次迭代处理的过程中，设置d的取值是1，假设μ1，则可以得知sin(μ－1)0，能够利用上述公式进行迭代处理，不断缩小d的取值，并且用该取值乘以对应的关联性系数，减少抽取样本的数目，直至μ的取值趋近于1。假设μ＞1，则可以得知sin(μ－1)＞0，根据上述公式进行迭代处理，d的取值将不断增大，将该取值乘以关联性系数，可以增加样本的数量，减少声波过滤的误差，直至μ的取值趋近于1。根据上面的阐述能够得知，假设在石油勘探电磁层析成像复杂结构声波过滤过程中，信号系数方差与声波的方差相等，则能够得到理想的声波过滤效果。在过滤过程中，为了保证声波过滤过程的稳定性和提高过滤时的收敛速度，需要将调整因子引入到过滤的过程中，假设该调整因子的取值比较大，则收敛速度得到大幅度提升，但是过滤的效果比较差，反之，收敛速度虽然会降低，但是过滤的效果更佳理想。根据上述内容，能够得到调整因子计算公式如下所述ζn2=ζ2×‖i0*i1*…*ik－2*hk－1‖2(4)根据上面阐述的方法，能够得到电磁层析成像声波过滤时的调整因子，完成声波过滤，得到高质量的成像信号，实现石油勘探中的电磁层析成像声波过滤。但是，通过声波对石油岩层进行勘探形成稳定图像一直存在一个难题，石油区域的岩层结构复杂，电磁层析成像技术在复杂的岩石结构中会产生声波图像变异，形成图像干扰。传统的石油勘探电磁层析成像技术在这种干扰下，正常电磁层析成像会造成干扰损失，影响成像效果。

2成像信号中声波过滤优化方法理论

利用传统算法进行石油勘探中电磁层析成像中声波过滤，假设勘探目标的岩层过于复杂，将导致成像信号中掺杂大量的声波，对成像信号造成干扰。为此，提出基于加权小波分析算法的石油勘探中电磁层析成像复杂结构声波过滤方法。

2．1计算成像信号的权重

针对石油勘探过程中采集的电磁层析成像信号，能够得到对应的非线性方程如下所述yl=gl(yl－1，xl－1)zl=il(yl，wl{)(5)在上述公式中，wl能够用来描述电磁层析成像信号概率密度函数。对上述成像信号中的声波进行过滤的详细流程如下所述

1)对成像信号进行初始化处理，在l=0时，需要使样本符合yj0～Q(y0)分布。

2)在l=1，2，…，U时，需要选择一组成像信号作为样本。

3)根据随机向量计算对应的权重，随机向量是wj，j=1，2，…，P。4)利用下述公式，对电磁层析成像信号进行更新处理p(yl|Zl)≈∑Pj=1wjlε(yl－yjl)j=1，2，…，P(6)在上述公式中，ε(•)是狄拉克函数。

2．2实现成像信号重构

现阶段，小波分析方法已经应用到各种不同的行业中，发挥着越来越重要的作用。将加权方法与小波分析方法相结合，能够完成成像信号声波的过滤。利用下述公式能够进行小波变换处理XUg(b，c)=1槡|b|∫－g(y)ζ*(y)dy=g，ζb，{}cζb，c(y)=1槡|b|ζ(y－cb)b，c∈S，b≠{0(7)在上述公式中，ζb，c(y)能够用来描述小波母函数，b能够用来描述尺度变换算子，c能够用来描述成像信号采样时间。石油勘探中电磁层析成像信号的时间与对应的位置关系密切，ζ*(u)能够用来描述ζ(u)的共轭函数。利用下述公式能够对石油勘探中电磁层析成像信号进行离散变换处理2k2ζ(2ky－l)(8)即:b=12kc=l2{k利用下述公式能够进行石油勘探中电磁层析成像信号分解处理dk，l=∑ni(n－2l)dk－1，nek，l=∑nh(n－2l)dk－1，{n(9)其中，n=0，1，2，…，P－1。利用下述公式，能够对所有的成像信号分解因子进行重构处理:dk，n=∑ldk+1，li(n－2l)+∑lek+1，lh(n－2l)(10)根据上面阐述的方法，能够进行成像信号声波过滤，获取清晰的石油勘探中电磁层析成像信号。

3实验结果分析

为了验证基于加权小波分析算法的石油勘探中电磁层析成像复杂结构声波过滤方法的有效性，需要进行一次实验。在实验的过程中，以岩层回波电磁信号为基础，采集的电磁波成像信号。利用传统算法进行电磁层析成像信息采集，得到的信号成像采集结果能够用图2表示。利用改进算法进行成像信号声波过滤，得到的成像信息采集结果能够用图3表示。根据上述两帧图像能够得知，利用改进算法进行成像信号声波过滤，获取的结果与实际情况更加接近，极大的提高了成像信号过滤结果的真实度。将上述实验数据进行整理分析，能够得到不同算法获取的成像信号真实度对比结果如下所述:根据上述两个表中的数据可以得知，利用改进算法进行石油勘探中电磁层析成像信号声波过滤，极大的提高了成像信号的真实度，降低了成像信号中的信噪比。

4结论

针对传统算法无法避免勘探目标的岩层过于复杂造成的成像信号受到干扰的缺陷，提出基于加权小波分析算法的石油勘探中电磁层析成像复杂结构声波过滤方法。用非线性方程描述所有的石油勘探中电磁层析成像结构声波，选取一组成像信号作为样本数据，计算成像信号的权重，获取所有成像信号在声波过滤过程中的重要程度。针对上述结果进行小波变换处理，完成成像信号的分解，将所有的因子进行重构，实现声波过滤。实验结果表明，利用改进算法进行石油勘探中电磁层析成像复杂结构声波过滤，能够极大地提高成像信号的真实度，降低了信号的信噪比，满足了石油勘探的实际需求。

作者：张志美 王旭 宣杨 何燕 单位：东北大学信息科学与工程学院 沈阳师范大学物理科学与技术学院