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。     

基于广义S变换的吸收衰减补偿方法

探讨了利用广义S变换代替短时Fourier变换或连续小波变换，进行吸收衰减补偿的方法。对短时Fourier变换、连续小波变换、S变换和广义S变换进行了分析和比较，给出了基于广义S变换的吸收衰减补偿方法。该方法的实现步骤是：①用广义s变换对高信噪比的叠加地震信号逐道进行时频分析；②在每个时间点，根据地层吸收特点提取各个频率的能量吸收衰减因子；③用加权方法对每个时间所对应的各个频率的广义S变换系数进行补偿，使各个频率在不同时间的能量相同；④将所有时间各个频率加权补偿的结果重构回地震记录，实现对地层吸收的补偿。模拟结果表明，广义S变换时频分析方法能够提高信号时频分布的分辨率。对实际二维地震数据的试算结果表明，基于广义S变换的吸收衰减补偿方法能较好地对地层吸收进行补偿，提高地震资料的分辨率，改善地震资料的品质。     

基于反射系数频散的气层识别技术

着重研究与流体有关的速度频散引起的反射系数频散,并应用于致密气层识别。黏弹性介质中的地震衰减有两种表现形式:1脉冲信号穿过衰减介质时的频率组成和振幅变化;2反射系数随频率变化。基于线性黏弹性理论对速度频散的描述及经典的反射系数简化公式,推导出随频率和地层品质因子变化的反射系数公式,该公式反映了反射系数随频率、入射角、地层品质因子等的变化特征,既考虑纵波速度频散,也考虑了横波速度的频散问题。反射系数频散引起反射能量的变化,基于速度与含气饱和度关系,将地震波速度、振幅与地层含气后引起的能量衰减机制(如喷射流机制)联系起来,进而可以通过反射能量的变化识别气层。利用反射系数频散技术对四川盆地GA101井区的致密砂岩气层进行识别,预测结果为地震勘探及井位部署提供了可靠的依据。图4表1参22     

谱分析法对小波母函数的探讨及小波时频分析

应用谱分析的方法,对小波母函数作了深入的探讨。针对Morlet小波通过理论推导和数据试验,确定了衰减因子与主频的关系、衰减因子与尺度参数的关系、衰减因子与频率域滤波器品质因子(带宽)的关系。从时频分析原理出发,并用谱分析法确定的小波函数,进行连续小波变换,实现了小波时频分析。通过对理论模型试验分析验证了其正确性,并在实际应用中与傅氏变换做了对比,取得了良好的效果。     

地震信号的多尺度频率与吸收属性

利用小波函数具有良好的时间域与频率域局部化特征, 在不同尺度下, 对地震数据进行小波变换, 能够有效地提取地震信号的时间-频率分布特征。基于小波理论, 对Aki & Richards(1980)给出的地震波振幅公式进行连续小波变换, 推导出地震波传播时间、频率与吸收系数之间的关系。进而, 计算出地震信号的吸收属性, 有效凸显地震信号主频低、高频缺失严重、反射弱、反射空白、反射杂乱、波形肥胖等含油气响应特征。含烃储集层对高频成份具有特殊的响应, 并时常伴随有强烈的地震波振幅、能量与频率吸收衰减, 在不同尺度下计算地震波的主频、吸收系数能够有效地反映地震波的频移与吸收衰减特征, 有利于岩性识别、油气预测及综合解释。将该方法运用到川西坳陷深层须家河组致密碎屑岩含气性预测中, 预测的异常区块与区内测井结果吻合良好。     

基于同步挤压变换的地震勘探信号时频特性分析

地震信号的时频特性分析对于地层界面分析和油气储层研究具有重要意义。不同频段的地震数据反映的地质信息也不同,即不同频率成分对应不同性质的界面信息。地震信号是典型的非平稳信号,应用适合于非平稳信号的时频分析方法研究地震信号的时频特性,能够较好地反映信号频率随时间的变化情况,并且可为后续的地层界面及储层分析提供帮助。本文采用具有高分辨特性的同步挤压变换时频方法分析地震信号的时频特性,较之于传统小波时频分析能更加真实地反映地震信号的频率随时间的变化情况。     

应用小波尺度域地震波衰减属性检测气层

本文从小波域瞬时参数和尺度能量方程出发,提出小波尺度域的能量属性和瞬时属性在一定的尺度范围内可以表征地震信号的衰减特征,并把它们定义为小波尺度域地震波衰减属性。其含义为：①实际地震信号的尺度能量在极值点尺度达到最大,从该尺度起的“带通”范围内,随尺度的减小,反射信号的尺度能量呈指数降低;②由极值点尺度起向小尺度方向的“带通”区域内所计算的尺度能量称为地震波尺度能量衰减属性,相应尺度的瞬时参数剖面也归结为地震波小渡尺度域衰减属性范畴。理论模型研究和实例分析表明,小波衰减属性较常规的瞬时振幅属性对气层的敏感性强。当检测薄的含气地层或地震记录中含噪声时。小波衰减属性的检测效果明显好于常规的瞬时振幅属性。     

介观尺度不均匀对反射系数的影响

介观尺度介于地震波长尺度及孔隙颗粒尺度间,地震波传过介观尺度不均匀介质时层间的应力差会引起流体流动,摩擦力使动能向热能转化产生衰减。White层流模型[1]是介观尺度的不饱和模型,该模型中两种饱和介质薄层周期交替。计算了地震频带上纵波穿过饱气层、饱水层周期出现模型的相速度Vp(ω)和品质因子Q(ω);建立无衰减对比模型以计算对反射系数的影响。结果显示纵波入射不饱和层时,反射系数随频率变化明显,尤其是在低频处的衰减峰值附近。     

频变AVO影响因素分析

常规AVO技术是在真振幅恢复后的动校正道集上通过分析振幅(反射系数)随炮检距的变化进行岩性识别和流体预测。因道集上表现出振幅随频率变化特征,且速度也随频率变化,故催生了频变AVO技术。本文对产生频变AVO的速度随频率变化、地层吸收衰减及动校正拉伸等诸因素进行了分析。在速度随频率变化方面,利用White模型,基于三类常见储层分析了频率对速度的影响,并借助弹性、黏弹介质中的AVO理论研究了频散现象对各类储层AVO曲线的影响;在地层吸收衰减方面,基于水平层状衰减模型,定量计算了吸收衰减对AVO曲线振幅、主频及频宽的影响,并分析了其对不同频率成分的影响;还分析了动校正拉伸对AVO曲线振幅、主频及频宽的影响及其引起的频变现象。经计算与分析得知:在地震频段内,地层吸收衰减、动校正拉伸是引起频变现象的主因;对实际地震资料未做吸收补偿、补偿不准或进行常规动校正,都会引起频变现象,只有消除这些影响因素,观测到的频变效应才是储层本身的真实反映。     

共中心道集中品质因子的估计及应用

品质因子Q的准确估计是叠前叠后地震数据处理及AVO分析的关键环节，通常从垂直地震数据或叠后地面地震数据中估算出品质因子Q的值，然后再进行衰减补偿。采用一种新的从共中心点道集中估算品质因子Q的方法,该方法由沿着偏移距和垂直时间方向的因子值和地震数据峰值频率变化之间的关系，由此用剥层法估算层品质因子。由估算出的层品质因子值对实际资料进行衰减补偿，得到了较好的应用效果。     

联合连续小波变换和脊波变换的面波衰减方法及应用

基于炮集地震记录面波的高振幅、低频率和低速度特性及其与反射波在小波域和脊波域中分布区域不同,提出了一种衰减强干扰面波的联合一维连续小波变换和脊波变换方法。首先根据面波的高振幅和低频率特性,利用一维连续小波变换的时频局部化性质,对强干扰面波进行衰减;然后利用脊波变换将地震记录变换到时间、尺度和射线参数的三维空间;最后在脊波域对剩余干扰进行衰减。合成记录和实际资料处理的应用表明该方法不仅可以较好地衰减地震记录中的干扰面波,而且可以保护有效信号的低频成分,为地震资料后续处理和分析提供更好的保证。     

时频连续小波变换检测含气储层及其在苏里格气田的应用

由于地层含气,地层对高频成分吸收增强、对低频成分吸收减弱,从而在油气储集层下方形成强能量瞬时低频率区域,为利用时频分析方法直接预测含气储层提供了一定的理论依据。时频连续小波变换是对连续小波变换的改进,变换的结果是时频域,避免了尺度一频率转换过程中能量交叠的情况,因此该方法有更好的时频聚焦性。首先介绍了时频连续小波变换的基本原理,进而论述了该方法计算的关键步骤,最后理论信号试算结果与苏里格气田应用实例都证实了利用该方法检测含气厚砂岩具有一定的可行性。     

基于可调因子Gabor小波变换的地震高分辨处理方法

时频分析是利用地震资料识别薄层的重要方法之一,常规的时频分析方法受到固定时窗、窗函数等因素影响。为此,采用一种基于可调因子Gabor小波(Tunable Factor Gabor Wavelet, TFGW)的连续小波变换(Continuous Wavelet Transform, CWT)(简称TFGW-CWT)的时频分析方法对地震资料进行处理。该方法采用具有可调因子的Gabor小波进行变换,然后使用最小绝对值投影方法组合每个可调因子的连续小波系数,降低邻近频率的交叉干扰,提高局部时频分辨率。进一步采用非负矩阵分解(Non-negative Matrix Factorization, NMF)对时频数据体降维,得到一个低秩的特征数据结构关系体,减少了高维空间的数据冗余,凸显了高频信息,达到提高地震资料分辨率的目的。模拟记录和实际资料处理结果证实了该方法的有效性,可为薄层检测提供一种新的技术手段。     

基于叠前道集小波域Q值求取方法研究

地层Q值是用于油气检测的重要参数,针对应用叠后地震资料求取Q值存在多解性的问题,探索了基于叠前道集求取Q值的QVO(地震品质因子Q随偏移距变化)方法,进行了数值模型试算和实际地震资料的应用,结果证明了QVO方法的正确性和有效性。该方法首先利用小波变换将经过动校正处理的CMP道集进行时频域转换,通过选择不同的时窗和与之相对应的尺度因子,利用小波域谱比法计算非零偏移距频谱比斜率值;然后根据频谱比斜率值随偏移距的变化关系,求得零偏移距处的Q值。模型试算提取的频谱比斜率与偏移距平方近似呈线性关系,与理论吻合,证实了理论的正确性。将QVO方法应用于实际工区地震资料提取地层Q值,结果表明,含气区与非含气区的Q值差异明显,含气区的Q值较低,表现为强吸收。与叠后地震资料提取的Q值相比,QVO方法提取的Q值精度高,更能真实地反映地层吸收特征,提高了储层含气性检测的精度。     

利用小波参数检测砂体分布

由于砂体储层对地震反射信号产生时间和频率的影响，而小波变换正好能反映信号的时间及频率成分，所以本文利用小波变换分析了地震记录的时频特征。鉴于小波变换对信号具有局部分析能力，并能提供多尺度的小波系数，因而小波变换能更精细地用于储层预测。通过理论模型试验进一步论述了小波系数可以作为信号时频特征的量度，提出了将地震信号的小波参数作为一类新的地震属性即小波属性。在实践中可得到目的层小波属性图，了解目的层反射特征的横向变化，检测储层分布。本文认为，小波属性可以像其他地震属性参数一样，用于多属性分析。     

应用同步挤压小波变换去除面波

同步挤压小波变换(SWT)是一种新的连续可逆时频分析方法,具有较高的时间和频率分辨率,利用该变换可去除地震资料中的面波。将时间域地震记录变换到时频域,在时频域准确识别面波区域并切除,再将切除面波后时频域信号反变换到时间域,就得到去除了面波的地震记录。理论模型合成数据和实测资料的处理结果表明:该变换可以有效去除面波而不损失有效反射波,且效果优于连续小波变换、S变换和f-k滤波等方法。     

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.     

基于小波分析的蚂蚁追踪技术

三参数小波是近年来新发展的小波分析方法,文中介绍了该小波分析的基本原理。模型一的研究展示了每个参数的影响,并总结出处理地震资料常用的参数组合;模型二的研究展示了利用小波域分频处理提高地震资料分辨率的原理;模型三的时频分析,对比了三参数小波变化、Morlet连续小波变化、S变换的时?鄄频聚焦性。研究表明,三参数小波灵活性高,在时?鄄频域有比较理想的局部化性质。相对于传统相干检测技术,蚂蚁算法对断裂等非连续性边界的刻画效果更佳。文中将蚂蚁追踪技术与三参数小波分析结合,形成了基于小波分析的蚂蚁追踪技术流程及方法,可获取多种尺度级别的地震边缘信息,更深入有效地帮助解释多序级别断裂及多尺度岩性体边界。实际应用表明,该技术对断裂系统的刻画与解释方面有良好的效果。     

基于S变换的地震相分析技术

为全面准确地描述地震相特征，在地震相分析中引入了时频分析技术，如短时窗傅里叶变换、Cabor变换、小波变换等。之后发展起来的S变换时频分析方法综合了短时窗傅里叶变换和小波变换的优点，具有线性化、无损可逆性以及高时频分辨率等特性。阐述了S变换的基本理论，并利用S变换对理想的地震序列模型以及实际地震资料进行了地震相分析。通过对地震相特征的连续性以及振幅和频率变化特征的分析发现，对于规模较小的地震相体，在时间剖面上很难识别其层序内的地震相特征（特别是频率）随旅行时的变化情况，但在S变换的时频域内可以被清楚地体现出来。因此，在进行沉积环境识别时，可以利用S变换来提供有效地震信息。