基于EMD的声波全波列几种时频分析方法对比

时频分析方法是处理阵列声波测井数据的有效手段,但不同时频分析方法特性不同,处理效果也存在差异。为此,利用经验模态分解(EMD)将单点的实测声波全波列分解为有限个固有模态函数(IMF)分量,再采用短时傅里叶变换、Choi-Williams分布、平滑伪Wigner-Ville分布及重排谱图处理原始的声波全波列和前3个IMF分量,并从时间分辨率、频率分辨率和交叉项干扰3方面对比这4种方法的优缺点。结果表明:前3个IMF分量表征了声波全波列中不同的模式波,而4种方法均无交叉项干扰影响识别模式波的问题,其中重排谱图的时间分辨率、频率分辨率最高。引入时频分布的边缘特性,利用基于EMD的4种方法处理干层、水层、油水同层、油层井段的声波全波列,结果表明重排谱图使能量聚焦明显,能较清晰地显示能量很低的纵波,波峰时间、主频的定位更精准,对不同流体性质储集层的区分效果最好,进一步验证了重排谱图的优势。     

基于经验模态分解的Wigner-Ville时频分布

针对利用Wigner-Ville分布进行时频分析时受交叉项干扰的缺点,提出了基于经验模态分解的Wigner-Ville时频分布方法。首先通过经验模态分解使非平稳信号平稳化,将信号分解成为多个相互独立且具有简单频率成分的内蕴模式函数,然后对这些内蕴模式函数分别计算Wigner-Ville分布,最后重构原始信号的Wigner Ville分布。〖JP〗通过理论模型和实际地震信号分析验证了该方法在降低交叉项干扰、提高时频分析精度方面的有效性。     

基于OpenMP并行计算的匹配追踪时频分析方法

基于匹配追踪的平滑伪Wigner-Ville分布具有良好的时频分辨率,但由于计算量过大,影响其在实际地震数据处理中的应用。在深入研究基于OpenMP的并行算法的基础上,本文将该并行计算方式应用于匹配追踪法对Morlet子波的寻优过程以及计算多个Morlet子波平滑伪Wigner-Ville分布。实际数据计算结果表明：该并行算法加速性能良好,加速比随线程数增加呈近线性增长,即在确保计算精度的情况下,能显著提高计算效率;而且计算量越大其加速性能体现越充分。     

广义S变换在地震高分辨处理中的应用

基于S变换的时[CD*2]频局部化思想，采用可灵活选择窗函数的广义S变换，以实际地震子波代替常规S变换中的基本小波，系统地研究了广义S变换在地震高分辨处理中的应用，并首次提出了基于广义S变换的高分辨剖面。仿真实验和实际资料的处理结果均说明广义S变换在地震高分辨处理方面的可行性和有效性，由此得到的高分辨剖面不仅有效地提高了地震波的主频，而且可以通过提取单频曲线或单频剖面，细致地研究局部构造的层位信息，为地震资料处理和解释提供了一种有效的工具。     

基于EMD和HT时频分析方法的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障信号的非线性非平稳特征,提出一种基于EMD和HT的时频分析方法。首先对滚动轴承振动信号进行经验模态分解,然后对分解后的固有模态函数分量作希尔波特变换,得到各分量的时频图,清晰直观地显示出信号的时频分布,从而比较方便地从混有背景信号和噪声的振动信号中提取轴承故障信息。通过现场应用,证明了该方法的有效性。     

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。     

基于时频谱熵的储层分布检测

地震波在不同介质中传播表现出不同的频谱特征。目前,时频分析技术作为地震波频谱特征分析的一种必要手段,在储层分布检测中起着重要的作用,但是地震数据体经谱分解后生成若干共频率谱数据体占用大量储存资源,而且使得解释成为一项繁重的工作。谱熵作为信息的期望值,从熵的角度看来,有序信号具有小的熵值,而无序信号具有大的熵值。因此为了克服时频分析带来的不便,提出利用S变换完成时频谱分解,然后在时频谱的基础上进行谱熵运算的时频谱熵方法。通过计算谱分解后频谱的谱熵,将若干共频率数据体合成一个时频谱熵数据体,减少了数据的存储量,提高了解释的效率。在实际资料处理中用于分析岩性、砂岩储层的空间展布和地质构造等,取得了良好的效果。在实际资料应用中发现,砂岩储层的时频谱熵值最高。     

基于广义S变换的地震资料高效时频谱分解

 常用的谱分解方法因时窗固定，使时频分辨率不能变化；谱分解生成的若干共频率谱数据体不仅占用大量存储资源，而且使解释工作量繁重。为克服这两个问题，构造了一种小波函数可调整的广义S变换，它可根据地震信号的频率自适应地调整分析时宽，获得较理想的时频分辨率。通过研究储层的几种顶底反射系数组合在广义S变换域中的时频响应，发现其振幅极值出现的频率位置与储层厚度及反射系数的符号直接相关，利用这一规律提出了基于广义S变换的地震资料高效时频谱分解方法，从谱分解后的若干共频率数据体中抽取振幅极大值的频率数据合成一个谱极大值数据体，减少了数据的存储量，提高了信噪比。在实际资料处理中用于分析岩性、地质构造和砂岩储层的空间展布，取得了良好效果。     

基于高阶统计量的高分辨率时频分析方法

时频分析是地球物理勘探领域信号分析和处理的关键技术,通过时频分析可以进行地震旋回的划分以及等时沉积界面的识别,然而传统的地震信号时频分析方法存在分辨率低、分析结果不直观等缺点.在分析现有时频方法特点的基础上,提出了基于高阶统计量的高分辨率时频分析方法,该方法能够有效反映时变信号的频谱特性,具有分辨率高、分析结果客观准确等特点.系统阐述了基于高阶统计量的时频分析方法的基本原理,并采用正演模型分析验证了该方法的有效性,将其应用于东营凹陷北带砂砾岩体旋回与沉积期次的划分,取得了良好的效果.     

应用组稀疏正则化反演的高分辨率自适应Gabor时频分析方法

地震信号频率成分随时间的变化规律(时频特性)对油气检测具有重要意义,且Gabor变换作为最简便的时频分析技术在地震资料解释中得到了广泛应用。然而常规Gabor变换所得时频谱的时间分辨率低,相邻反射子波频谱信息混叠严重,不利于开展高分辨率地震资料解释。为了提高Gabor时频谱的时间分辨率,首先基于Gabor反变换的定义将Gabor时频谱的计算归结为求解反演问题; 然后以相同时刻频谱分入同一组的策略加入组稀疏正则化约束项; 最终利用投影快速软阈值迭代算法实现上述目标函数求解并获得Gabor时频谱。同时,还给出一种利用地震信号瞬时质心频率自适应地构造Gabor时频分析所需高斯窗函数的方法。理论信号实验及实际数据应用表明,该方法可在时间方向上对Gabor时频谱的能量团进行显著压缩,低频端和高频端的时间分辨率获得同步提高,进而在低频和高频剖面上同时清晰揭示薄储层顶、底界面,便于精细对比解释。     

基于傅氏变换特点的一种速度分析新方法

本文基于速度分析原理和傅里叶变换特点，假设相邻地震道来自地下同一反射界面的反射波波形基本不变，提出一种新的速度分析方法。该法首先要求沿着ｔ０时间和叠加速度决策的双曲延迟数据中提取向量序列，进行快速傅氏变换，将时间域数据转换到频率域。     

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。     

基于时频分析的地层吸收系数计算方法

时频分析方法是傅立叶变换及分析的发展,是地震信号处理的重要分析工具,其方法很多、应用广泛。重点介绍基于多种小波基的时频分析方法及S变换与广义S变换方法的时频分析方法,并应用于计算地层吸收系数,其结果优于常规的FFT方法,具有较高的分辨率。     

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。     

利用改进希尔伯特—黄变换进行地震资料时频分析

为了克服常规希尔伯特—黄变换(HHT)的缺陷,消除常规经验模态分解(EMD)产生的本征模态函数分量(IMF)中混叠的振荡模式,本文运用改进HHT,即通过引进小波包变换,首先将信号分解成-系列窄带信号,然后对这些窄带信号进行EMD获得-些IMF分量,再根据相关系数法,保留需要的IMF分量,去除虚假的IMF分量,最后进行HHT求取瞬时频率,得到改进HHT谱。改进HHT摆脱了小波变换中的海森堡测不准原理的限制,以及常规HHT模态混叠对分析的干扰。虽然改进HHT谱高频成分存在跳跃现象,但都围绕在真实频率值周围,并且较小波时频图的频带窄很多,能够反映信号的真实频率特性。数值模拟与实际地震记录处理结果证明了改进HHT的可行性。     

基于地震相分析的砂体储层厚度描述

勘探初期,工区内钻井较少和砂体厚度较小且横向分布不稳定的时候,找到一种合适的方法来描述砂体的分布范围和厚度是一件十分困难的事情.地震的各种属性和波阻抗反演在碳氢检测、储层预测和层序地层解释中具有广泛的应用,基于属性的地震相分析可以清晰地刻画砂体的横向分布情况.研究区调谐频率和砂体的厚度有较好的对应关系,因此,根据实际情...     

基于WVD-MEM的高分辨河道识别方法

作为重要的油气储集体,河道砂体一直是油气勘探开发领域的热点研究目标。近年来,随着油气勘探开发程度的不断加深,埋藏更深、宽度更窄、厚度更薄的河道逐渐成为关注重点。然而,受河道埋深、纵横向分布特点和地震资料主频、频带、空间分辨率等因素的制约,运用传统的地震属性解释和时频分析方法进行高精度河道识别难度较大,识别效果往往欠佳。为此,采用Wigner-Ville分布（WVD）与最大熵方法（Maximum Entropy Method,MEM）相结合的非平稳信号分析方法（简称WVD-MEM）,研究通过MEM扩展WVD的核函数项,有效消除WVD信号分析中存在的交叉项干扰,同时保持较高的时频聚焦性和分辨率,进而计算WVD的最大熵功率谱、瞬时振幅等地震属性,从提升瞬时振幅、功率谱等分辨率的角度,突出地震数据的河道响应特征,提高分辨能力。该方法在川西地区地震资料河道识别的实际应用中取得了良好效果。