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。     

用时间域希尔伯特变换求取信号的最小相位谱

当一个信号为最小相位时,其振幅谱和相位谱符合希尔伯特变换关系。对一个非最小相位信号,在已知它的振幅谱之后,可以通过希尔伯特变换求出一个与之具有相同振幅谱的最小相位信号。本文讨论一种直接将对敷振幅谱在时间域作希尔伯特变换求取最小相位谱的方法。为了减少希尔伯特因子的截断影响和加快收敛,应用帕曾(Parzen)窗函数镶边。因为帕曾时窗函数的频谱没有旁瓣,也不存在泄漏问题。此法的特点是一种既在频率域又在时间域进行混合运算的方法。以RDS-500计算机为例,此法的运算时间要比全部在频率域的运算时间减少一倍。文中列举了几种不同情况下提取最小相位谱的方法。当反射系数序列为白噪序列时,地震记录的振幅谱与震源子波的振幅谱只差一个常数,这时可用地震记录的振幅谱代替震源子波振幅谱,再用文中提出的方法,求出震源子波的最小相位谱。当输入的是一个混合相位信号,也可以采用本文提出的方法转换成最小相位信号。     

基于希尔伯特-黄变换的地震信号时频谱分析

希尔伯特-黄变换（Hilbert—Huang Transform,HHT）是分析非线性、非稳定信号的一种新方法,能清晰地刻画地震信号的时频能量分布。首先将信号分解为有限数量的固有模态函数IMF,再对这些IMF求解瞬时频率,进而获得信号的时频谱。应用理论模型和实际地震道数据进行了试算,并与S变换谱进行了对比,证明该方法比S变换具有更好的时频域刻画能力。对实际二维地震剖面做HHT变换求得希尔伯特谱,提取分频剖面分析认为,HHT瞬时谱具有一定的油气检测能力。     

基于测井曲线小波分析与希尔伯特变换的流体识别新方法

 低渗、特低渗及低阻油气等复杂储层的流体性质所对应的测井响应特征较为复杂,流体识别和评价的难度较大,多解性突出。本文以岩心、地质和动态资料为基础,从小波分析和希尔伯特变换原理出发,通过建立理论正演模型,对其测井响应进行小波分解与重构,选择能较好反映流体性质变化的趋势信号,对其开展希尔伯特变换,建立并分析趋势信号的振幅谱和相位谱,得出基于小波分解重构、希尔伯特变换的谱特征与流体性质关系。研究表明,常规测井曲线的小波重构信号可以更好地反映流体性质的纵向分布特征,小波重构测井曲线希尔伯特变换的振幅谱和相位谱可清晰地揭示流体性质的纵向变化及差异。将此方法应用于鄂尔多斯盆地,取得良好效果。     

提高微地震资料信噪比的频率域极化滤波

微地震资料信噪比低、波场复杂,利用常规极化滤波难以取得比较理想的效果。在时间域与频率域极化滤波方法的基础上,针对利用傅里叶变换的频率域极化滤波存在频谱泄漏等问题,引入多阶窗函数,消除了常规方法构造谱密度矩阵中奇异值的影响,同时考虑多道信号的空间连续性对频率域滤波方法进行改进。模型和实际资料处理的结果表明,该方法能有效提高微地震资料的信噪比。     

基于时频域谱模拟的时变子波估计方法

为解决地层衰减作用造成传统子波提取方法提取结果不准确的问题,提出了一种基于时频谱模拟的时变子波估计方法。首先对非平稳地震记录进行改进的广义S变换后再作时频滤波处理,然后采用谱模拟方法从处理后的地震记录时频谱中拟合出每一时刻的子波振幅谱,最后通过反傅里叶变换得到时域子波,从而实现时变子波的精确提取。与常规分段提取时变子波方法相比,该方法不需要子波分段平稳的假设,当相邻层段子波属性存在较大变化时也能准确估计出时变子波。理论分析和模型试算结果表明,该方法在提取时变子波并用于提高地震资料分辨率方面具有一定的可行性和有效性。     

Hilbert-Huang变换在油气检测和工程物探中的应用

希尔伯特-黄变换一种是针对非线性、非平稳信号的时频分析方法,该方法将信号分解为有限数量的固有模态函数,能清晰刻画信号的时频能量分布。研究将此方法应用于地震信号和浅层工程物探信号,分别做希尔伯特-黄变换,从而得到振幅-频率-时间的三维谱分布,进而提取信号的频率-能量切片和频率-相位切片,验证了希尔伯特-黄变换的时频域刻画能力,并得到了相应的结论。     

频率加强滤波

在以往的地震资料数字处理中,人们在寻求地震记录的高信噪比和高分辨率之间,难以找到一种最佳的选择。本文介绍的频率加强滤波方法,同时兼顾了信噪比和分辨率的要求。频率加强滤波器由两个纯振幅滤波器(分辨滤波器和相干滤波器)串联而成。设计频率加强滤波因子,必须事先估算地震信号的功率谱和干扰功率谱。文中提供两种估算功率谱的方法:其一在于通过每个记录道的傅氏变换,先求出N道记录的平均功率谱p_x(f),然后求出平均信号功率谱p_s(f),以此作为信号的功率谱p_s(f),再把P_x和p_s(f)之差作为干扰功率谱,最后求出地震剖面的平均信噪比曲线;其二是利用两两毗邻的记录道来估计信号功率谱。试验结果表明,频率加强滤波器和脉冲反褶积相比,信噪比和分辨率都得到了改善。     

用斜率鉴频法求取地震信号的瞬时频率

地震波的频率参数是地震波重要的动力学特征.用希尔伯特变换的方法可以求出地震信号的瞬时频率.但是,希尔伯特变换滤波因子是衰减较慢的无穷序列,这给求取仅持续两三个相位的地震于波的瞬时频率带来困难.本文提出用斜率鉴频的办法求取瞬时频率,给出具有最短滤波因子的鉴频滤波器设计,最后将理论试算的结果和希尔伯特变换算法的结果加以比较.     

常规测井曲线的小波和希尔伯特—黄变换滤波效果分析

为了明晰常规测井曲线小波与希尔伯特—黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)滤波方法效果差异,本文在文献调研基础上,梳理了小波滤波、小波包滤波及HHT滤波的基本思想和方法特点,针对含噪强度为10倍于高斯白噪的自然伽马测井曲线开展了小波阈值滤波、小波包阈值滤波、HHT减性滤波、HHT-WT联合滤波及滤波后信号HHT 3D谱特征分析,并对含有不同噪声强度的自然伽马测井曲线进行了四种滤波结果的均方差、信噪比和相似度对比分析,厘定了滤波效果与噪声强度的关系。研究结果表明:均方差、信噪比、相似度等参数及HHT 3D谱特征均指示四种方法的常规测井曲线滤波效果存在差异;当噪声强度增大时,四种滤波方法效果均下降;噪声强度为中等时,四种滤波方法效果较接近;噪声强度较弱或较强时,小波阈值滤波应为首选滤波去噪方法;HHT-WT联合滤波效果好于HHT减性滤波。     

Hilbert-Huang 变换在提取声波测井信号储集特性中的应用

阵列声波信号属于典型的非线性和非平稳信号,传统的分析方法主要包括短时傅里叶变换、小波变换和Winger鄄Ville 变换等。Hilbert鄄Huang 变换是一种分析非平稳信号的新方法,该方法的关键是对信号进行经验模态分解,将复杂的信号分解为有限数量的几个固有模态函数,从而得到信号的Hilbert 能量谱。 将该方法应用于阵列声波测井信号处理上,对声波测井信号进行经验模态分解并得到Hilbert 能量谱,分析能量谱与储层岩性参数的联系。结果表明,Hilbert 能量谱与某些储层特性存在一定的联系。     

基于形态滤波的声波法测油井中动态液面信号消噪算法

在声波法测油井中动态液面信号过程油套环空会产生各种噪声,使采集到的声波信号有效波受到干扰甚至湮没于噪声中不易被辨识提取,需采取有效措施将噪声尽可能地滤除。信号处理中采用形态滤波方法对声波测油井中的动态液面信号进行消噪处理。形态滤波的特点在于能够根据有效信号的形态特征对其进行滤波提取,其中结构元素的恰当选取非常关键。通过对实际声波法测油井数据形态滤波,噪声被较大程度地抑制,有效信号在形态上具有较高的保真度;通过对滤波前后的信号作频谱对比,滤波后信号的频谱更为平滑。     

互功率法在大地电磁阻抗张量估算中的应用

1978年由W. M. Goubau等人提出MT阻抗张量估算的互功率方法,未能在实际中应用。互功率法包括自功率谱和互功率谱两种估算方法。本文把两种估算法结合在一个程序中,用于实际的大地电磁测深资料的处理,获得了一些令人满意的结果。     

基于构造系统函数的大地电磁时间序列模拟方法

大地电磁（MT）作为一种有效的地球物理勘探手段，观测数据的去噪和阻抗估算是重要的处理环节，使用模拟电磁场时间序列验证时间域阻抗估计和后续信号处理方法很有必要。本文基于构造的系统函数，由随机序列的离散傅里叶变换（DFT）获得频率域磁场数据，结合正演模型阻抗计算频率域电场数据，最后对频率域电磁场单边谱和阻抗序列做复共轭对称处理，经快速反傅里叶变换（IFFT）获得模拟的电磁场时间序列。研究结果表明，该方法可适用于一维和二维水平非均匀介质电阻率模型的时间序列模拟，对比实测数据表明，由该方法得到的电磁场数据能够较好地体现MT数据的频谱特性。     

利用Hilbert-Huang变换提取地震信号瞬时参数

 通过Hilbert变换求取的信号瞬时参数并非对任何信号都有物理意义，此法通常要求被分析信号是窄带或平稳的，而且对噪声很敏感。而实际地震信号既非平稳又含有噪声，若在实际应用中不加考虑地对地震信号进行Hilbert变换以求取瞬时参数，这种情况下求取的瞬时参数将缺乏物理意义甚至失真。Hilbert-Huang变换是一种新的分析非平稳非线性信号的方法，它先将信号进行经验模态分解（EMD），形成有限个固有模态函数（IMF）之和，再对固有模态函数作Hilbert变换求取时频谱，求取的时频谱在时域和频域都具有较高的分辨率。本文将Hilbert-Huang变换应用于地震瞬时参数的提取，实例表明，对地震剖面做EMD可以得到不同时间尺度上的特征，Hilbert谱比传统的时频谱在时间和频率域上的分辨率都要高，强反射层在第1阶IMF瞬时频率剖面上比原瞬时频率剖面上表现得更为明显。     

一种改进叠后地震资料分辨率的方法

在常规地震资料处理中,为了提高地震资料的分辨率,常在叠前和叠后分别作一次脉冲反褶积,分辨率确实提高了,但是,信噪比也降低了。从理论上说,脉冲反褶积的希望输出信号是一个尖脉冲,其频谱可以看成是一个白噪信号的频谱。实际上,在反褶积处理之后还要作滤波和叠加等一系列处理,其输出信号是有限带宽的。在此范围内,求其平均振幅谱,再用来对原信号振幅谱进行平滑和加权,使此输出信号的谱白化,形成有限带宽的白噪序列,其大小可在某一常数附近摆动,这种方法称为谱白化反褶积。用这种方法处理实际叠加后的地震资料,不仅分辨率有了提高,而且信噪比也有改善。     

提高地震剖面信噪比和分辨率的一种新途径

提高地震剖面的信噪比和分辨率一直是石油物探技术领域研究的主题。本文给出了三种新的反褶积方法,即波形修正反褶积、多道统计子波反褶积和谐模式反褶积,并给出了与这些方法相应的处理流程。在波形修正反褶积技术中,将各种干扰因素的总和看成一个复杂的线性滤波系统,然后一并考虑到反褶积模型中。在多道统计子波及褶积技术中,采用了一种分离的计算方法,能保证反子波相位谱的计算精度。谱模式反褶积是一种叠后的反褶积技术,采用了一种并联滤波算法。通过大量的实际资料处理表明,利用这套方法处理的地震剖面,不仅信噪比高,而且分辨率也高,特别是对处理一些复杂地区的低估噪比资料,其效果更加显著。     

复杂山前带有偏VSP数据处理方法研究

复杂山前带具有地表起伏大、地下逆掩推覆构造倾角大、断层关系复杂等地质特征,采用传统有偏VSP数据处理方法难以解决复杂山前带构造成像问题。为此,针对波场分离、静校正、成像方法和速度建模等VSP处理的几个关键环节提出了新的思路和方法。波场分离采用了F-K滤波与逐点偏振滤波相结合的方法,实现了复杂波场的有效分离。为解决静校正问题,改变了VSP成像策略,由传统的时间域成像改为深度域成像,成像后再进行统一基准面校正,从而消除了多方位有偏VSP传统成像剖面间的闭合差。在成像方法上,采用克希霍夫深度域积分成像方法,并根据VSP观测的特点,采用零偏VSP与有偏VSP初至时间计算积分成像中的关键参数———观测时间。将该方法应用于库车复杂山前带相邻两口井的VSP资料处理中,处理结果与钻井结果吻合良好。     

地震波复数道分析的计算方法

本文概述了复数道分析的目的在于求取表征地震波动力学特征的一些参数——瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率和视反射极性。这对解释油气藏和获取岩性信息有重要意义。 要获得较好的参数剖面,必须正确选择和改进某些计算公式,正确使用合理的处理方法。本文通过对合成记录的处理说明,对瞬时振幅做积分滤波处理可得到光滑可靠的瞬时振幅剖面,并可大大消除由随机干扰造成的假视极性。用反正弦公式代替常用的反正切公式求取瞬时相位,可获得与地震波周期一致的相位剖面,克服了相位畸变。利用经过积分滤波的瞬时振幅对瞬时频率做加权处理,可使瞬时频率更加稳定。 本文借用有限元素表示的射线轨迹法,在6912计算机上对一种常见的构造地质模型作了合成记录,用它计算了瞬时振幅、相位、频率和视极性剖面;分析了这些剖面的特征以及利用这些特征进行地震解释的可能性。 本文还对形成复数道的基本算法——离散希尔伯特变换的各种改进算法进行了比较,计算结果表明,在频率域中做希尔伯特变换较为有利。