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。     

基于同步挤压改进短时傅里叶变换的谱分解应用

随着油气勘探开发深度的增加以及地震数据采集受外界的干扰严重,使得地震资料处理解释人员对于含油气层的识别也变得更加困难。基于时频分析的地震谱分解技术已经广泛应用于油气储层预测中;但由于短时傅里叶变换、小波变换、S变换、Wigner-Ville分布等传统时频分析方法受自身窗函数的约束,使得它们的时频聚焦性不高或交叉项干扰,导致油气检测结果存在很大的误差。针对这一难题,为了实现准确的储层预测,通过对短时傅里叶窗函数进行拓展,并且对拓展后的短时傅里叶变换结果执行挤压,将挤压结果重排放置于信号的瞬时频率处,提出了同步挤压改进短时傅里叶变换。信号分析表明同步挤压改进短时傅里叶变换具有更高的时频聚焦能力。将同步挤压改进短时傅里叶变换与地震谱分解技术结合,并将其运用于实际地震资料,结果表明,该方法可以对含油气层进行精细刻画,频率异常特征十分显著,对于含油气性检测具有很强的实用性。     

薄层陷频法

近来出现的谱分解法实际上就是已知的薄层陷频法。对砂泥岩薄互层段，用短时窗对地震道做傅里叶分析，可以显示薄层振幅谱和相位谱的周期性。对三维数据体目的层段做谱分析后，可以形成（x，y，f）薄层振幅谱或相位谱数据体。非洲岸外的一个例子说明，在合适频率上做频率振幅切片有可能显示古河道。墨西哥湾的一个例子证明，做频率相位切片可以比常规三维振幅切片更清晰地显示断层。薄层谱还可用来估算薄层厚度及弹性参数。     

基于S变换自适应滤波迭代的多源地震数据分离

S变换是由小波变换和短时傅里叶变换发展而来的时频分析方法,动校正后共中心点道集（NMO-CMP）中相同时刻各道地震信号的振幅、相位基本一致,多源地震数据中的混叠噪声在CMP道集中呈随机分布;将NMO-CMP道集叠加,以叠加道S变换谱为参考,可以判断出各道S变换谱中噪声与信号的分布。根据NMO-CMP道集中地震道S变换谱与叠加参考道S变换谱之间的偏离程度设计自适应滤波器,通过多级滤波、多次迭代的方法,提取多震源数据中的有效反射信号、分离混叠噪声。理论数据和实际数据模拟的多源地震数据试算结果表明,本文方法能够有效提取多源地震数据中的有效反射信号、分离混叠噪声和随机噪声。     

线性时频分析方法综述

较详细地综述了目前已有的短时傅里叶变换、小波变换、S变换和广义S变换等几种线性时频分析方法,概括了线性时频分析方法的特点和优缺点,阐述了各种方法的发展历程。窗函数对分辨率影响巨大,是线性时频分析方法的关键,通过对窗函数的调节和改进,可以得到不同的线性时频分析方法和相对应的时频分辨率。理论分析和试验表明,广义S变换的时频窗口能够随着频率尺度自适应地调整,具有较高的时频分辨率,在应用中具有更高的实用性和灵活性。利用广义S变换对地震数据体进行谱分解,可以得到更丰富的地震属性信息,对储层预测和油气识别有重要作用。     

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。     

基于匹配追踪的谱分解方法及其应用

谱分解技术作为一项新颖的地震解释技术,在储层预测等方面得到越来越多的应用。准确刻画地震信号在时频空间分布特征是谱分解技术的关键。短时傅里叶变换的时频分辨率受时窗长度限制,不同的时窗参数对结果有较大的影响。小波变换以其多分辨率的特点能够得到更好的时频分布,但其在时间-尺度概念下的时频分解难以理解,而具有自适应特征的匹配追踪方法时频概念相对明确,模型和实际应用表明匹配追踪谱分解具有较好的时频分辨率,更适用于复杂的地震信号。     

基于改进匹配追踪傅里叶插值的地震数据规则化重构

由于地表条件的限制，野外采集的地震数据难以做到规则采样，不规则采样地震数据影响了地震数据处理与解释。针对这一问题，采用匹配追踪傅里叶插值算法对不规则地震数据进行重构，并在该插值算法中的迭代部分作出改进，使其只在频率-波数域中计算傅里叶系数谱，减少了迭代中大量的正反傅里叶变换，以降低匹配追踪傅里叶插值算法的计算时间，并将改进后的方法应用到随机欠采样凹陷正演地震记录、Marmousi正演地震记录以及实际CMP地震资料中进行规则化重构。结果表明：改进后的匹配追踪傅里叶插值算法可以将随机欠采样地震数据规则化，重构后其同相轴变得连续，频波谱能量收敛，有效信号得以恢复，且改进后该算法的重构时间明显降低，其加速比在30倍以上，表明了该方法的正确性与可行性。改进后的匹配追踪算法为不规则地震数据的重构提供了新的理论依据。     

基于改进的希尔伯特——黄变换的岩性油藏识别方法

引入归一化处理方案改进希尔伯特—黄变换(HHT),可使通过HHT获得的瞬时属性更能体现信号的本质变化特征。文中首先介绍了改进的HHT法的基本原理和分解过程,在此基础上计算地震信号的"三瞬"参数;其次,分析对比了改进HHT法、常规HHT法重构的瞬时振幅和从原始信号提取的瞬时振幅,得知改进HHT法重构的瞬时振幅对油层反应最敏感;然后,利用改进HHT法从春光油田实际三维叠后地震数据中提取瞬时振幅属性,该属性值的纵横向分辨率更高,可更清晰地刻画岩性油藏边界,且与研究区已知钻井、测井、试气等资料相吻合。因此,本文的改进HHT法能更有效地体现岩性油藏储层变化特征。     

基于广义S变换的地震波能量衰减分析

通过S变换、广义S变换、短时Fourier变换和连续小波变换等地震信号时频分析方法的比较，阐明广义S变换的高分辨率性质，模型数据试算表明算法的正确和有效性。给出基于广义S变换的波场能量——频率估算技术，提取瞬时等效吸收系数。二维实际地震数据试算表明，方法可行，可用于油气检测的研究。     

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。     

基于时频三参数小波变换的频率衰减梯度分析

为了有效提高常规频率衰减梯度分析法中高频振幅谱的计算精度,提出一种基于时频三参数小波变换的频率衰减梯度分析法。该方法首先利用时频三参数小波变换计算目标信号的时间—频率域振幅谱,再采用非线性曲线拟合法计算高频段振幅谱的频率衰减系数。理论信号分析表明采用时频三参数小波变换的时频分析法提高了短时傅里叶变换的时频分辨率,并克服了常规三参数小波变换出现的能量交叠而引起的高频信号能量衰减假象。实际资料的计算结果表明,本文方法比常规方法具有更高的计算精度和测试吻合率。     

广义S域Q值估计方法及其在油气检测中的应用

时—频分析方法的实质是加窗傅里叶变换,即地震数据与窗函数相乘后再进行傅里叶变换。因此,在时—频谱上包含了窗函数的频率响应,对子波傅里叶谱造成了污染,使经典谱比法中对数谱比与频率之间表现为非线性关系。为此,推导了新的广义S域谱比法Q值估计公式,该公式中对数谱比与一个新定义的参数γ为线性关系,该参数中包含了控制窗口形态的参数λ和p,计算过程中利用对数谱比值与参数γ进行线性拟合,拟合直线斜率值的倒数即为Q值。合成数据试算及实际数据处理结果表明:(1)广义S域时—频瞬时振幅谱与传统傅里叶谱存在一定差异,由于高斯窗函数在高频端振幅强,造成瞬时振幅谱在高频端发生畸变;(2)利用广义S域时—频瞬时振幅谱计算的对数谱比与频率之间为明显的非线性关系,与经典Futterman衰减机制不符,而对数谱比与定义的参数γ之间具有良好的线性关系;(3)利用本文方法对南海某盆地生物礁储层的含油气异常进行了检测,Q值低异常指示了含油储层的存在。     

曲波域瞬时衰减能量属性在储层识别中的应用研究

地震波在含油气储层中传播时,主频降低,振幅出现明显的衰减异常,为油气检测提供了有效信息。利用曲波变换的多尺度特性,提出了曲波域衰减能量属性识别储层的方法,首先利用曲波变换对地震数据进行分频处理,然后在曲波域应用扩展的2DTeager-Kaiser能量算子(TEO),得到突出地震信号急剧变化的多尺度数据子体,实现对气、水层的区分。实际地震资料的应用效果表明,曲波域衰减能量属性能够有效地识别含不同流体储层的强振幅异常,与基于常规时频分析技术计算的衰减能量属性相比,可以更为准确地预测含气储层。     

基于近钻头振动数据分析方法及应用研究

通过分析近钻头振动数据能够及时判断井下工况,可减少钻头磨损,提高钻井质量。从信号处理的方向出发,通过对多组近钻头振动测量数据进行时域、频域以及时频域分析,得到振动信号的均值、方差、均方值,以及功率谱密度和短时傅里叶变换,与正常钻进时数据进行对比分析,找出粘滑工况的一般特征。在发生粘滑时,X轴和Y轴振动数据的均值、方差和均方值均变大,X轴尤为剧烈; X轴和Y轴的功率谱密度频谱增多,幅值增大,整体偏移横轴;短时傅里叶变换的三维时频图能够更加直观的观察到这一特征。研究结果表明,通过功率谱密度和短时傅里叶变换能够及时判断井下粘滑工况,预防钻头早期损坏,优化钻井过程,降低钻井成本。     

地震数据分相位重构方法

如何从地震数据中有效提取相位信息并进行分析和应用,是地震数据频率域处理的热点和难点。为此,本文提出了一种地震数据分相位重构方法。首先,对地震道进行时频分析;其次,逐点提取地震道的振幅和相位信息;然后,在[-180°,180°]区间设定待重构的相位值及相位容许误差;最后,对处理后的频谱进行傅里叶反变换,即可得到分相位重构后的地震数据。模型及实际数据应用结果表明,该相位重构方法的处理过程准确高效,易于推广应用。     

同步挤压改进短时傅里叶变换分频相干技术在断裂识别中的应用

受地震资料分辨率低以及地层产状所造成的背景噪声影响,难以准确识别小断裂及裂缝发育区,因此,利用同步挤压改进短时傅里叶变换的高时频分辨率技术,将地震数据体谱分解得到不同频率的单频数据体,再结合多道倾角导向相干技术对单频数据体进行相干计算。结果表明：同步挤压改进短时傅里叶变换分频多道倾角导向相干技术能够有效削弱因地震资料分辨率以及地层产状所造成的背景噪声影响,不仅具同步挤压改进短时傅里叶变换的高时频分辨率的优势,而且还有多道倾角导向相干技术对断裂准确刻画的优点。应用该方法在南海某工区断裂识别中取得了很好的效果。     

应用傅里叶尺度变换提高地震资料分辨率

针对叠后地震资料,本文提出利用傅里叶尺度变换进行提高分辨率的处理方法。由傅里叶尺度变换的性质可知,地震子波在时间域的压缩等于在频率域内频谱向高频端移动,反之亦然。因此,可利用傅里叶尺度变换性质对估算出的地震子波进行变换,得到更高频率的地震子波,再利用反演得到的滤波因子实现对地震资料的提高分辨率处理。该方法假设地震资料的反射系数序列是含白噪随机序列,地震子波具有零相位特性,且根据地震数据的信噪比估算合适尺度变换因子,再做拓频处理。模型数据测试和实际资料应用的结果均证实本文方法可有效提高地震资料分辨率,尤其适用于薄互层类储层的反演和预测,是一种简便实用的高分辨率地震数据处理方法。     

基于动态匹配子波库的地震数据快速匹配追踪

 本文基于Liu 等的改进算法,以Morlet小波作为基本匹配子波,在控制参数的确定过程中,充分利用地震信号的瞬时特征确定动态扫描范围,并根据地震信号本身的特点创建动态子波库,通过一次迭代同时确定多个匹配子波,再利用匹配子波控制参数之间的关系,提出了双参数快速匹配追踪算法,进一步减少了扫描参数的个数,使计算效率得到了质的提高。为了使算法更快收敛,利用残差信号的能量对双参数快速匹配追踪算法的迭代次数进行有效控制,不仅避免了毫无意义的计算,而且可在一定程度上去除随机噪声。最后,本文利用各匹配子波的独立性,提出了一种变窗口短时傅里叶变换方法,得到了高精度时频分布图。     

基于广义S变换的低频瞬时能量谱油气检测技术

讨论了S变换的优良性质,并对S变换作了进一步推广。将从地震资料中提取的地震子波代替S变换中的基本小波,实现了应用在地震资料中的广义S变换。通过对原始地震数据做广义S变换,得到了S域中单频率段的复地震道;由单频率段的复地震道进一步求取瞬时属性,得到了广义“三瞬”,即广义瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位(也称单频段的瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位)。当储层中含有流体或气体时,会引起地震波能量和频率的变化,表现为高频段能量的衰减和低频段能量的增强,故利用基于广义S变换的低频瞬时能量谱可进行油气检测。