基于小波时频分析的测井层序地层划分方法

介绍了小波变换时频分析的基本原理和步骤,探讨了利用小波分析方法划分地层层序的地质依据,通过对理想层序地层模型的分析,总结了层序界面在时频能量图和小波系数曲线上的特征。对测井信号进行小波分析,选用合适的尺度划分不同级别的层序,为层序地层分析特别是高分辨率层序地层分析提供了一种可行的定量划分方法。     

地震道时间域频率属性特征和地层层序划分

在高分辨率地震勘探中，地震频率属性除了能反映地下不同级次的层序界面外，还携带着层序内部结构信息。本文试图应用时频分析技术研究地震道频率属性特征与层序内部结构的关系，提高对低级次层序单元的识别精度。研究表明，时间域频率值、频团能量、频支时间厚度的变化及分叉结构、横向展布规律和组合样式、多期时频层序的形成，与地层属性、沉积旋回间存在着较明显的对应关系。直接利用频率属性的各种特征，能够从不同角度更合理地划分多期次旋回的各类时频层序，可以较准确地分辨出较低级次的层序细节，从而实现对薄储层的高精度预测。     

三种线性时频分析方法的影响因素及精度分析

短时傅里叶变换（STFT）、连续小波变换（CWT）以及最近兴起的S-变换（ST）作为常用的线性时频分析方法已经广泛应用于地震资料的分析和处理。无论是STFT、CWT还是ST,其时频分辨率是考虑最多的因素,而它们的时频精度却很少引起重视。研究从STFT、CWT和ST的定义出发,通过分析各种影响因素,对其时频分辨率和时频精度进行了详细讨论,以利于其在地震资料处理中的正确应用。在此基础上,通过对具有不同平稳性质的信号进行时频分析对比,对STFT、CWT以及ST的适用条件进行了评价。     

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。     

基于两种时频分析的裂缝性地层阵列声波测井信号时频特征

在对阵列声波测井信号进行分析时,通常采用时间域或频率域的方法,但二者都存在时间域和频率域的局部化问题。普通的时频分析方法虽然对解决这一问题有帮助,却也难以很好地区分各组分波。本文利用分数阶Fourier变换对声波测井信号的Born-Jordan分布进行时频域滤波。结果表明,相比致密性地层,对于裂缝性地层而言,斯通利波幅度出现显著衰减,以至于在声波全波列时频分布图中出现至少两个波峰;纵波波至时间延迟,主频降低,同时幅度衰减增大;横波幅度衰减增大,但其波至时间和主频未发生明显改变;伪瑞利波在时间和频率特征上未出现明显变化,而在幅度上,斯通利波之前的伪瑞利波幅度会出现一些不规则的降低,而斯通利波之后的伪瑞利波幅度则无明显变化。     

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。     

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。     

地震信号瞬时特征在小波域分频提取的方法和应用

在直接进行 Hilbert变换提取瞬时特征信号的传统方法中 ,Hilbert变换对高频随机噪声十分敏感 ,即使地震信号中存在微弱的高频噪声 ,所提取的地震信号瞬时特征仍被噪声淹没。本文提出了在小波域提取地震信号瞬时特征的方法 ,它利用小波变换的实部 (相当于实信号——地震信号 )、虚部 (实信号的 Hilbert变换 )的特点直接提取地震信号瞬时特征。该方法具有分频、去噪的功能 ,并且提取的地震信号瞬时特征中保留了频率低于高频随机噪声带的弱波 ,这种弱波可在瞬时特征剖面 (如瞬时频率、瞬时相位、瞬时振幅 )中显示出来。     

基于反漏频傅里叶变换的数据规则化技术在海上三维拖缆地震资料处理中的应用

受采集方式和环境的影响,海上三维拖缆地震资料采样不规则,覆盖次数不均匀,采用常规的面元均化处理技术容易导致振幅信息误差,最终影响偏移成像效果。提出了基于反漏频傅里叶变换的数据规则化技术处理流程,实现了地震数据规则化,该项技术已经成功应用于南海QH油田地震数据中,有效地改善了数据品质,提高了成像质量。     

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。     

时频分析精细划分欢喜岭地区地层层序

高精度层序地层学研究的关键是各级层序界面的识别与确定。时频分析技术与传统的层序划分方法相比．具有一定的优越性,该技术可以将微小沉积旋回体的时频差异显示出来,减小人为因素的影响。为高精度层序地层的定量划分提供依据。文中以辽河西部凹陷欢喜岭－鸳鸯沟地区高精度层序地层格架建立为例,综合运用研究区地震和测井资料,借助测井连续小渡变换和地震时频分析技术来确定具有等时意义的层序界面。应用结果表明．利用测井连续小渡变换和地震时频分析技术进行层序旋回划分是较为可靠和实用的,辽河凹陷欢喜岭－鸳鸯沟地区沙河街组共发育5个具有等时意义的层序界面。可以将其划分为6个三级层序。     

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。     

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。     

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.     

小波变换用于地震测井信号的多分辨率分析

本文讨论了短时窗傅里叶变换时频分辨率的缺点，介绍了小波变换的基本概念及多分辨率分析方法，然后和小波变换的多分辨率特性对地震和测井信号进行了时频分析和处理，实验结果表明，小波变换的多分率分析对于分析处理具有时变谱特性的非平稳信号是一种新的有效方法。