基于连续小波变换的时频域地震波能量衰减补偿

为提高地震资料的分辨率,对地层吸收衰减进行补偿是地震资料处理的一项重要内容。大地滤波算子是时间、频率和品质因子的函数,因此也可以在时频域内进行衰减补偿。相对于固定时窗的短时傅里叶变换(STFT)和Gabor变换,小波变换对于处理非平稳地震信号具有更好的局部时频分析能力。利用基于一维连续小波变换的时频分析方法(time-frequency continuous wavelet transform,TFCWT)和基于Kolsky衰减模型的大地滤波算子,在时频域内实现了地震波能量的衰减补偿。理论模型和实际资料试算结果表明,相较于小波域(时间-尺度域)内的衰减补偿方法,基于一维连续小波变换的时频域地震波能量补偿方法能够更好地补偿深层衰减地震信号,提高地震资料的分辨率。     

利用广义S变换提取地震旋回的方法

在地震地层学中，可以采用时频分析方法刻画地层厚度的变化和地质特征的不连续性，研究特定沉积环境和岩性组合的变化。目前，通常采用短时Fourier变换或连续小波变换求取地震道的主能量和主极值频率，进行地震旋回研究，但由于小波变换的尺度与频率的关系并不确定，因此主要用于求取能量谱。介于短时Fourier变换和小波变换之间的S变换是一种非平稳信号分析和处理的方法，具有良好的时频特性，因此将S变换引入到地震地层学的研究中，用广义S变换代替短时Fourier变换或连续小波变换提取地震道的主能量和主极值频率，进行地震旋回特征分析。对S变换、短时Fourier变换和连续小波变换的时频特性进行了分析对比，阐述了广义S变换的高分辨率性质。在广义S变换时频域，利用实际资料求取了地震道的主能量和主极值频率，分析了主能量和主极值频率的纵向变化规律。数值模拟和实际资料试算表明，广义S变换可以更好地反映地震旋回特征。     

时频分析方法对比及S变换在地震数据处理中的应用

时频分析是完整刻画地震资料在时间和频率轴上能量强度分布的主要手段.该方法因能同时展示平稳信号和非平稳信号在时间域和频率域的演变过程,提供信号的局部特征,所以在地震资料处理中得到了广泛应用.针对目前地震常用的一些时频分析方法,分析对比了常用的短时傅里叶变换、小波变换和S变换的特点.通过对比分析和试验,明确了利用S变换相对于其他2种方法在时频分析领域的优点,论述了S变换时频谱在地震资料处理中的应用优势.实际应用效果表明,基于广义S变换的吸收衰减补偿技术可通过分析结果在地震资料处理中进行能量补偿,可以有效地补偿衰减的振幅和高频成分,为提高地震资料的分辨率奠定了基础.     

基于广义S变换的地震波能量衰减分析

通过S变换、广义S变换、短时Fourier变换和连续小波变换等地震信号时频分析方法的比较，阐明广义S变换的高分辨率性质，模型数据试算表明算法的正确和有效性。给出基于广义S变换的波场能量——频率估算技术，提取瞬时等效吸收系数。二维实际地震数据试算表明，方法可行，可用于油气检测的研究。     

基于时频分析的地层吸收补偿

本文在分析地震反射波勘探信号时频分布特性的基础上提出了基于短时傅里叶变换的地层吸收补偿方法。首先用短时傅里叶变换对地震勘探信号进行了分频;然后根据地层吸收特点在每一个频率上分别提取每一个时间点的吸收因子,并用其道中权每一个短时傅里叶变换系数;再用加权后的短时傅里叶变换数重构地震反波记录消除地层吸收。该方法不需要短Ｑ值,对变Ｑ和常Ｑ都能适应。实际应用效果表明,该方法能很好地补偿地层的吸收。     

基于广义S变换的地震资料谱分解技术研究

谱分解技术一般采用短时Fourier变换和连续小波变换。短时Fourier变换的分析时窗是恒定的,不随频率的变化而自动调节,连续小波变换的尺度与频率的关系并不确定。广义S变换具有优良的时频聚集性和时频分辨率,它综合了短时Fourier变换和连续小波变换的一些优点,而克服了它们的不足,同时通过调节时窗宽度因子可以获得更好的时频分辨率。研究将其应用于地震资料的谱分解中,给出了基于广义S变换的谱分解业务流程,并对实际地震资料进行了分析。结果表明该方法是可行的。     

种改进的广义S变换

 在地震波传播过程中,各种频率成分都要经受地层的吸收衰减,高频较低频而言衰减速度更快,因而导致地震记录主频偏低。目前比较流行的时频分析方法,一般都是在低频段获得较高的频率分辨率,在高频段获得较高的时间分辨率。然而高频成分的变化对地层吸收衰减特性更为敏感,因此时频分析时高频成分应具有更高的频率分辨率。本文提出一种改进的广义S变换新方法,更能满足吸收衰减分析需要,并首次实现了无能量损失的广义S反变换。实际资料应用结果表明,此法能很好地补偿吸收衰减损失的地震波能量和频率,是一种具有较高保真度的时频分析方法。     

基于广义S变换的地震资料频率补偿技术

加窗函数的广义S变换不仅吸收了短时傅里叶变换和小波变换的优点,而且可以灵活选择尺度因子对地震资料进行时-频分析。本文以此为基础,提出了新的地震资料频率补偿方法。该方法对地震剖面作时-频分析并提取单频剖面,结合地质约束条件,分时间选择合适的频率范围进行频率补偿。模型和实际处理结果表明了该频率补偿方法的有效性,并且在提高地震资料频率的同时避免了虚假同相轴的产生。     

基于广义S变换的气云区地震振幅补偿方法

地震波能量被吸收造成地震资料中气云区形成大片的反射"空白区",导致气云区实际地层的Q值难以准确估算,影响了通过Q值反演对气云区衰减能量进行补偿的效果。提出了一种基于广义S变换的时频域气云区地震补偿方法,首先通过广义S变换对地震数据进行分频处理,然后拟合各频段地震资料的衰减函数,最后分别在时间域、频率域对各频段地震资料进行补偿。该方法避免了对实际地层Q值的估算,克服了实际地层Q值求不准的难点。同时,通过引入广义S变换作为分频函数,有效避免了常规分频函数对地震数据分频精度不高的问题。该方法能够有效补偿由于气云吸收衰减作用造成的能量衰减。实际气云区地震资料处理振幅补偿效果较好,具有一定的工业应用价值。     

时频域谱模拟反褶积方法研究

由于地层的吸收衰减作用,地震波在传播过程中不断衰减,振幅谱有效频带变窄,降低了地震剖面的分辨率。 经窗函数能量归一化后的广义 S 变换能在保持时间分辨率不降低的前提下,提高频率域的分辨率。将改进广义 S 变换与谱模拟反褶积方法相结合,克服了傅里叶变换中复杂的时窗大小问题,能更好地适应地震信号是平稳信号的假设条件。 通过模型试算和实际地震资料处理,有效地提高了地震资料的分辨率,以及薄储层的识别和精细储层的描述能力,验证了该方法的可行性。     

基于广义S变换的低频瞬时能量谱油气检测技术

讨论了S变换的优良性质,并对S变换作了进一步推广。将从地震资料中提取的地震子波代替S变换中的基本小波,实现了应用在地震资料中的广义S变换。通过对原始地震数据做广义S变换,得到了S域中单频率段的复地震道;由单频率段的复地震道进一步求取瞬时属性,得到了广义“三瞬”,即广义瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位(也称单频段的瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位)。当储层中含有流体或气体时,会引起地震波能量和频率的变化,表现为高频段能量的衰减和低频段能量的增强,故利用基于广义S变换的低频瞬时能量谱可进行油气检测。     

基于广义S变换的叠前高频噪声压制

在高分辨率黏性补偿处理中,高频噪声会随着频带的拓宽、有效信号的增强而增强,致使剖面信噪比降低。本文针对这一问题,提出了一种基于广义S变换的时变叠前高频噪声压制方法。该方法通过人机交互方式合理地确定地震数据在不同时刻的高频压制范围,使其既可以有效消除叠前数据中的高频噪声,又可以为后续的高分辨率补偿处理预留下合适的拓频空间。与频率-空间域滤波法相比,该方法具有时变和空变滤波特性,并可充分保留有效信号能量,非常适合于叠前高频噪声压制处理。实际数据处理结果充分证明了该方法的有效性。     

广义S变换地震高分辨率处理方法研究

广义S变换能根据实际地震信号的频率分布特点和时频分析的侧重点灵活地调节窗函数随频率的变化趋势,加快或减慢窗时宽随频率的变化速度,使窗函数的振幅呈现多种非线性变化特征,更好地适应具体信号的分析和处理。在广义S变换实现时引入窗函数库、弦函数库、快速傅里叶反变换,使运算简洁、易行、高效,通过选取合适的参数组合,对得到的时频谱进行能量重新分配、重构,得到高分辨率地震信号。理论模型和实际资料处理结果表明,该方法能够有效增强地震信号时域和频域的分辨率,使地震剖面的构造特征和岩性特征更为清晰。     

利用时频域极化滤波压制地震面波

把时频分析方法和自适应协方差矩阵方法结合起来,提出了一种压制地震面波的时频域极化滤波方法。该方法在广义S变换时频方法的基础上,构建时频域自适应协方差矩阵,通过特征分析计算时频域瞬时极化参数,设计极化滤波器,实现多分量地震面波压制。其优势在于可以根据信号的瞬时频率将协方差矩阵的分析时窗长度自适应地选择为每个时频点处的波的优势周期,在每个时频点估计特征参数,无须进行插值。模型数据及实际三分量地震数据处理结果表明,该极化滤波方法在压制地震面波方面具有较高的分辨率。     

地震信号线性与非线性时频分析方法对比

基于模拟信号与实际数据，系统分析了地震勘探领域目前流行的多种类时频分析方法的时频分辨率、计算效率和抗噪性能。模拟信号分析表明：线性方法的时频聚集性普遍较低，但计算效率很高，且不受交叉项干扰，其中连续小波变换法抗噪性较强；非线性方法时频聚集性较高，但计算效率普遍低于线性方法，抗噪性能方面平滑伪Wigner-Ville分布法和广义线性调频小波变换法相对稳健。因此，低信噪比情况下宜采用线性方法，信噪比较高时非线性方法时频分辨率更高，可识别薄层，亦有助于揭示地质体空间展布等潜在信息。实际地震资料的短时Fourier变换、连续小波变换、平滑伪Wigner-Ville分布和广义线性调频小波变换法处理结果表明：与线性方法相比，稳健的非线性时频方法可以更细致地刻画储层顶、底反射界面和沉积相带展布等特征。     

应用KL滤波提高地震记录的信噪比

在地震资料处理中,通常采用相干加强来提高地震记录的信噪比,这种方法对那些在静校正和剩余动校正之后相干性未变好的地震信号是不利的。采用KL变换后的第一主分量提取地震记录道集的相干信号,可以避免上述相干性不好的影响。KL变换后,各主分量两两正交,互不相关,相干信号的能量集中在第一主分量上,而噪声能量则均匀分布在各主分量上,这样便可估算出信号的能量和噪声的能量,进而计算出地震记录的信噪比。取KL变换第一主分量的过程叫KL滤波。经KL滤波处理的资料表明,地震记录的信噪比有了明显的提高,其效果要比相干加强好。