分布式声传感器井中背景噪声统计特性分析

钟 铁, 李 月

(1. 东北电力大学 a. 现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室；b. 电气工程学院, 吉林 吉林 132012； 2. 吉林大学 通信工程学院, 长春 130012)

0 引 言

分布式声传感(DAS： Distributed Acoustic Sensing)[1-2]是一种利用激光脉冲的光散射响应记录地震波[3]引起的应变变化的新型采集技术。与传统的点式接收记录系统相比, DAS可感知整条记录光缆压力的变化, 实现接近连续采样的记录精度[4-5]。此外, DAS阵列较传统的地震检波器阵列具有灵敏度高、 采集密度高、 动态范围广等优点[6-7], 能在数十千米光纤上得到米数量级精度的记录。因此, 基于DAS在部署和空间覆盖[8]方面的优势, 其符合精细勘探的技术要求, 被公认为潜在的替代检波器阵列的下一代地震资料采集方式。然而, 受到采集条件和技术发展水平的制约, DAS记录中通常包含大量的非相干干扰, 如光散射过程中产生的宽频噪声[7,9], 因此DAS记录后续处理比较困难。同时, 有研究结果表明DAS表现出强噪声、 弱信号的特点, 噪声类型复杂且水平较高, DAS记录信噪比一般情况下要低于传统采集方法得到的地震记录[10-11]。因此, 如何有效消减DAS记录中复杂强背景噪声成为了勘探物理学领域研究热点问题之一。

近年来, 针对DAS背景噪声统计特性, 业界并未开展广泛的具体研究。在DAS数据处理中, 通常假设背景噪声为零均值宽频带噪声[12], 应用一系列经典的消噪算法对DAS记录进行处理。然而, 目前使用的消噪算法原理过于简单, 如加权平均叠加[13]、 线性滤波技术[14]和二维矩形带通滤波器[15]等, 上述方法在面对复杂的DAS记录时, 性能可能会发生退化, 无法满足现代勘探技术对地震资料质量的要求。……