基于时频分析的初至拾取方法研究

地震记录的初至拾取是地震资料处理的基础工作,特别是静校正、层析成像等后续处理对初至拾取的精度要求较高。当初至波到达时,其信号的振幅、频率、相位均会发生变化,基于此,提出了一种基于时频分析的初至拾取算法,该算法在噪声判别系数的约束下,利用小波变换时频分析提取信号的瞬时相位谱,然后利用瞬时相位谱的过零点属性拾取初至。为了提高计算效率,在给定时窗内部计算信号的瞬时相位谱,并且利用多个不同的噪声判别系数初至拾取的统计结果确定最终的初至时间。理论信号和实际地震资料处理结果表明,该方法具有较好的抗噪能力,初至拾取的精度比较高。     

联合时频分布及其属性的应用

针对地震信号是非平稳信号，本文讨论了非平稳信号理论中的联合时频分布方法及其时频属性。联合时频分布方法把整体频谱推广到局部频率，根据频率随着时间的变化情况，对信号进行有效的分析。由联合时频分布提取的地震属性(平均频率、瞬时带宽、扭度、峰态)可以突破传统的瞬时属性的局限，有效地指示地质层位的变化，可以作为较好的属性应用于地震资料解释中。     

地震分界面频率属性分析

分界面的频率属性分析是一项新的地震界面属性拾取和解释方法。与时间域反射波成像、地震振幅研究相比,地震信号频率域的研究较弱。本文系统分析了脉冲信号的各类频率意义,指出瞬时频率属性不能提供在到达时间位置上的准确的简谐成分频率信息;引用傅立叶积分的概念解释了时频分析方法原理,介绍了(俄罗斯)穆申教授的时频分析算法;给出了时频分析剖面、分频剖面、层位切片解释模型以及时频分析数据体的时间剖面显示方式(多频合成时间剖面、多频信息RGB三原色合成时间剖面);发展了三维地震数据体的层位地震数据时频分析技术。文后对三维数据体频率属性结果的应用给出了一些提示。     

时间—尺度域内地震属性研究与应用

准确提取地震属性信号的瞬时特征参数在岩性识别、构造分析、圈闭评价及油气预测与解释等方面具有重要的指导意义。运用小波变换系数反应小波函数与地震信号的相关程度,能获得地震信号的频率特征的最佳尺度属性。传统的Taner瞬时参数求取法难以避免Hilbert变换带来的噪声干扰,小波变换瞬时参数求取法能压制噪声;利用Morlet小波函数或修正的Morlet小波函数对地震信号、解析地震信号实施连续小波变换具有不同的效果。基于此,提出与Grossmann、Satish K.Sinha等不同的瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率、瞬时中心频率、瞬时主频和瞬时带宽的计算方法。在对仿真地震信号的试算和实际地震资料处理中,取得了与理论一致的应用效果;在岩性识别、构造分析、圈闭评价及油气预测解释等方面具有一定的实用价值。     

地震数据的Hilbert-Huang变换与瞬时属性提取

常规Hilbert-Huang变换法中固有模态函数分量包含太宽的频率范围,且在低频区域会产生错误的频谱特征,不能分离出低能量信号成分,为克服常规方法存在的问题,须将小波分解法与Hilbert-Huang变换法相结合。首先利用小波分解方法将地震数据分解成窄带信号,然后进行经验模态分解,基于小波分解的Hilbert-Huang变换方法充分发挥两种时频分析方法的优势,有利于提高时频分析和瞬时属性提取的精度。将改进的HilbertHuang变换方法应用到模拟信号和实际地震数据处理中,时频分析和地震属性提取结果表明,二维时频谱具有较好的时频分辨率,瞬时地震属性具有明确的物理意义,在断层预测和储层精细描述中具有较高的应用价值。     

应用局部频率属性检测天然气藏

地震记录作为地震波传播的时间函数,记录了地震波经地层传播后的响应特征。对地震信号做希尔伯特变换得到复地震道记录,再计算得到瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率属性参数,此三瞬属性参数在油藏储层预测与描述中起重要作用。但瞬时频率属性受相移、噪声及其他因素影响,其可解释性差,很难反映储层含流体后引起的频率变化特征。本文在分析研究常规地震记录瞬时频率属性计算方法基础上,提出了局部频率属性计算法;将其应用于实际地震储层的含气性检测,并综合利用转换波数据进行交互解释,结果证实局部频率属性能反映储层流体的频变特征,具有更高信噪比及较强可解释性,适用于天然气藏的储层预测和流体定性解释。     

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。     

基于时频分析的随钻源信号盲分离方法初探——祝贺《油气地球物理》创刊10周年

本文将时频分析与时延估计合理地结合起来,实现随钻源信号的估计。方法的出发点是源信号的瞬时频率估计。利用时延估计算法来估计地震反射道响应,使得局限于时间域的盲处理问题扩展到二维的时频平面,信号的时、频特征得到分离。由于RGK分布对噪声敏感度小,从而得到合适的"模型函数"来重构源信号。理论模型的试算证明了方法的有效性。     

地震信号瞬时特性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     

时间域属性组合法提取品质因子Q

品质因子Q是表征地下介质对地震波吸收衰减特性的参量, 在储层预测和油藏描述中有着重要的应用。频率域属性组合法利用地震波谱的统计属性(质心频率和惯心频率)组合估算Q值, 具有较高的理论精度, 但估算结果依赖波谱的提取质量。为避免地震波谱的提取, 提出时间域属性组合法, 根据时间域子波信息直接估算频率属性: 对于常相位子波, 其频谱质心频率等于包络峰值处的瞬时频率, 惯心频率等于质心频率乘以子波导数包络峰值处的瞬时频率。当地震子波近似常相位时, 可在时间域提取其质心频率和惯心频率, 实现Q值的估算。模型和资料测试结果表明, 时间域属性组合法估算Q值具有一定的可信度和可行性。     

基于地震振幅谱分维数的油气预测软件系统研制

【目的】地震油气预测技术在油气勘探开发中发挥着越来越重要的作用,利用吸收系数地震属性进行油气预测技术在国内外已取得较大进展。【方法】使用非平稳地震信号谱分析的时频分析技术计算地震信号的时频剖面,并从中提取与吸收衰减有关的特征参数,是吸收衰减研究的一个重要方向。与吸收衰减关系紧密的时频谱属性有衰减梯度、振幅谱分维数、高频能量及平均频率等。【结果】我们把振幅谱分维数与广义S变换时频分析技术结合起来,提出了振幅谱曲线的Mandelbrot分维数,使得它们具有了瞬时特性,可以很好地进行油气预测。【结论】经实际工区验证,利用振幅谱曲线的Mandelbrot分维数法开展油气检测具有较高的预测精度。     

地震属性的地质意义分析

在隐蔽油气藏勘探中,地震属性的实际运用使得地震信息的充分利用成为可能。地震属性分析就是以地震属性为载体从地震资料中提取隐含的信息,并结合地质、钻井资料,进行储层岩性及岩相、储层物性和含油气性分析。其流程大致如下：确定时深关系,做好层位标定;地震属性的提取和优化;地震属性分析。地震属性分析技术主要从横向上定性分析沉积边界和储存识别问题。在陆相盆地,均方根振幅、平均绝对振幅、平均反射能量、50％频率、能量半衰时斜率、瞬时频率的斜率、弧长、平均反射强度、瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位等地震属性能较好应用于储层预测。     

小波变换域地震资料瞬时频率分析方法

小波变换域瞬时频率分析方法是地震资料分析的重要工具。分析了在小波变换域提取瞬时频率的原理及优点，讨论了选择不同的小波函数对计算结果的影响。利用Ricker子波和薄互层模型数据，分析了以Morlet小波、匹配地震子波的小波及三参数小波为基本小波计算的瞬时频率，结果表明：基于三参数小波的瞬时频率分析方法具有良好的抗噪性能及较高的时间分辨率。将该方法用于地下薄互层结构的地震响应分析，不仅可以刻画地层的整体变化特征，而且可以刻画薄互层内部结构。在大庆油田三维数据体瞬时频率分析中，将该方法与常用的Hilbert变换属性提取方法进行了对比，结果表明，该方法可以更清晰地刻画出火山岩的空间展布。     

基于三参数匹配追踪的油气检测技术与应用

匹配追踪时频谱分解技术具有较高的时频分辨率。近年来，基于匹配追踪方法的储层含油气性检测技术得到广泛应用，但传统的匹配追踪技术因计算效率低和时频原子分解精度不够等因素影响了流体识别的效果。为此，研究了一种三参数动态扫描的快速匹配追踪方法。该方法以Morlet小波为时频原子，引入三瞬属性作为初始值，从而缩小参数扫描范围，只对尺度、相位和频率进行局部扫描，在瞬时相位的局部单调区间内直接获得最佳时移参数，减少搜索参数的同时提高了分解的稳定性。单道地震信号试验表明，该方法能够有效提高匹配追踪的计算效率和分解精度。该方法应用于CD油田沙一段储层油气检测的结果表明，利用该方法提取的吸收衰减属性可以有效地区分油气层与水层和干层，预测的油气区展布符合沙一段储集体发育规律和油气成藏规律。     

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。     

瞬时谱数据的谱加权自适应带通滤波融合

为了快速提取地震谱分解数据中的储层特征信息,本文提出一种将瞬时峰值振幅和峰值频率属性数据进行融合的方法,它采用随频率自适应调节滤波带宽的高斯基函数,可反映时频域地震信号在低频端具有很高的频率分辨率,高频端具有较低的频率分辨率的特征;并以峰值振幅属性作为权重,将两种谱分解属性数据映射为颜色融合数据。实际资料的应用表明,该法可反映瞬时谱主振幅随频率的变化,刻画储层的空间展布、几何形态、相对厚度和含流体情况等,快速提取谱分解数据中的有效地质信息,提高解释的效率。     

离散小波变换在可控震源地震勘探信号时延估计中的应用

在可控震源地震勘探信号处理中，为了提高反射信号时延估计的精度和压制噪声的能力，应当采用离散小波变换时频分布的二维相关算法代替传统的时域相关算法，利用发射信号和反射信号的时频分布相似性估计接收信号中各个反射信号分量的时间延迟。仿真实验证明，时频分布二维相关算法比传统的时域相关算法具有更强的压制噪声的能力，能很准确地进行时延估计。图1表1参10     

小波变换求取地震特征在识别侵蚀沟谷中的应用

小波域的时频分析和特征参数提取方法是研究地震波信息的一种新手段。本文应用小波变换理论对地震资料进行地震瞬时特征和相群特征的提取,包括：瞬时相位剖面和相特征剖面。瞬时振幅剖面和群特征剖面,以及瞬时频率剖面。应用该方法的处理结果可以准确地识别长庆气田下古生界奥陶系风化壳侵蚀沟谷的存在及展布情况,取得了很好的效果,解决了常规剖面无法解决的问题。     

利用反褶积广义S变换提取流体流度属性

在流体流度属性计算过程中,不同时频分析方法获得的流体流度属性剖面的分辨率存在差异,进而影响储层预测精度,而在流体流度属性计算过程中岩石物理关键参数又难以求取（如岩石的基质体积模量）。为此,引入反褶积广义S变换及LRM线性拟合法提取流体流度属性。具体方法为：利用LRM线性拟合法计算基质体积模量,由Silin等的快纵波反射共振峰值频率公式计算峰值频率,再根据流体流度与振幅对频率的一阶导数的关系,获得储层流体流度属性;通过反褶积广义S变换,提高流体流度属性剖面的分辨率。仿真试验及实例分析结果表明：反褶积广义S变换的时频分布具有较高的时频分辨率和聚集性,对非平稳信号中不同信号分量有较强的区分能力,更适应非平稳地震信号流体流度属性的计算;LRM线性拟合法为确定岩石基质体积模量提供了一种方法。     

时频分析在可控震源地震资料处理中的应用

伴随着可控震源这种新技术在油气勘探中的应用变得越来越广泛,人们对可控震源方面的处理技术的研究也越来越深入,而可控震源的噪声去除已经成为其中的一个重要的的环节,对可控震源噪声特点的认识和研究变得迫在眉睫。本文利用傅里叶变换和S变换这两种不同的时频方法对可控震源叠前地震资料进行噪声评估分析,阐述了这两种方法各自的去噪原理,并将各方法对地震信号进行模拟和实际资料处理,在此基础上提出了一种三维时频分析方法,将可控震源地震数据进行三维化时频分析,即时间、道、频率以及属性,从而能从数据时频的整体看清噪声的分布特点,为下一步有针对性的选择噪声去除方法,提取有效信号打下基础。