基于高阶谱估计技术的潜山裂缝储层精细预测

潜山裂隙储层预测是亟待解决的难题,而高阶谱估计因能有效提取与地下含油气有关的地质信息而备受关注。采用三阶高阶谱分别对理论信号、物理模拟记录以及实际地震资料的谱计算,典型信号的谱计算结果表明,对于不同的信号,其高阶谱表现出了不同的特点。裂隙模型的模拟记录以及实际地震资料的谱计算结果表明:油气显示较好的裂缝发育带,其振幅谱能量块状分布,相位谱简单稳定;而在油气显示不太好的地区,其振幅谱能量零碎分布,相位谱变化快。同时也表明高阶谱估计技术在潜山裂隙储层精细预测方面具有较强的潜力。     

高阶统计量对改进大地电磁测深资料处理方法的作用

在信号处理和系统理论等领域使用高阶统计量的主要动机可以归结为:抑制加性有色噪声(其功率谱未知)的影响、重构非最小相位信号、抽取由于高斯性偏离引起的各种信息等。在大地电磁测深法(MT)中,大地电磁响应函数(视电阻率、相位等)经常出现个别频点离散、误差棒较大、形态异常等现象;在资料解释时,许多地质特征难以有效提取出来。其原因主要在于:①天然大地电磁信号通常比较微弱;②传统资料处理方式的不足。针对MT中的电磁信号,本文研究了高阶统计量方法,从应用效果看,高阶统计量方法在抑制有色噪声、提取信号中有用信息等方面优于传统功率谱方法。     

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在钻井过程中，由于岩石的不均质性、井下工况的不可预测性，采集到的信号通常被背景噪声所淹没。文章针对钻井过程中钻头与岩石啮合产生钻柱轴向调幅振动信号中强烈的背景噪声，采用小波包多层分解、域值滤波、通过能量系数值选取最优小波系数向量，并重构信号。对重构信号做FFT分析，有效的提取出了被噪声淹没的调幅信号特征，检测出了中心频率及其边频率带，将其作为钻头正常工作的图谱。采集并重构牙轮旷动的轴向振动信号，FFT及对比分析结果明显区别于正常工作钻头图谱，从而检测出了三牙轮钻头轴承故障。文章提出了新的钻柱轴向振动监测方法，可以及时发现钻头事故的前兆，实现安全、高效钻井。     

高阶统计量在地震弱信号及“磁亮点”识别中的应用

烃渗漏蚀变带“磁亮点”是近年来发展起来的一种直接找油的新技术。随之出现了不少用于提取“磁亮点”的方法,本文主要探讨了提取“磁亮点”的高阶统计量方法。文中主要对高阶统计量的有关性质进行了研究。并且从理论上证明了高阶统计量不仅可以完全抑制信号中的高斯有色噪声影响,而且还能提供功率谱所没有的相位信息,表明高阶统计量比功率谱方法更具优越性。文中还分析了由烃渗漏蚀变带产生的“磁亮点”的统计特征,表明了高阶统计量用于提取“磁亮点”的可行性。最后,将此法用于巴彦浩特盆地航磁资料提取“磁亮点”。结果表明,高阶统计量方法与宽度幅值特征滤波方法相似,而且效果更好,高阶统计量方法在地球物理信号分析中一定会得到更加广泛的应用。     

基于VMD的旋转机械故障诊断方法研究

旋转机械结构复杂,振动信号信噪比低且多为非平稳、非线性的多分量信号,出现故障时难以有效地进行诊断。常规的小波分析方法需根据信号特点选取特定的小波基和分解层次,自适应分解方法如EMD、EEMD等存在频率混叠及虚假分量现象,在提取微弱信号时易造成误判。提出了一种基于变分模态分解(VMD)和奇异值分解(SVD)的故障诊断方法。首先对信号进行VMD分解,并对分解得到的固有模态函数分量进行SVD降噪;然后从降噪后的分量中选取故障特征分量进行时频域及包络谱分析,最终确定故障类型。仿真及试验结果表明,该方法可以有效地降低噪声,提取微弱故障信息,实现故障诊断。     

基于EMD与模糊聚类的发动机故障诊断方法

针对发动机气门故障信号的非平稳性、非线性等特点,提出一种基于经验模态分解(EMD)和C均值模糊聚类相结合的诊断方法。运用EMD方法提取故障信号的能量特征指标,利用C均值模糊聚类方法对此特征进行聚类。通过与小波包分解提取频带能量指标的特征提取方法相对比,结果表明运用EMD方法的模糊聚类方法能更有效地识别故障类型,非常适用于故障样本较少的发动机故障诊断。对新待测样本的识别结果验证了该方法在发动机故障诊断中的有效性。     

高阶统计量相干法在建南构造生物礁储层预测中的应用

 基于高阶统计量具有检测和表征信号中的非线性等特点，文中提出了用高阶统计量识别和预测生物礁储集层的新方法，其目的是通过高阶统计量检测出生物礁的非高斯性信息，预测生物礁储层的存在。文中针对高阶矩对非高斯信号比较敏感，特别是偏离高斯性的程度越大、高阶矩越大的特性，将二阶相关的相干体算法类推到三阶、四阶，提取主要反映高斯偏离程度的高阶相干切片。结果表明，约90%的地震道都服从广义高斯分布。高阶相干体能较好地预测生物礁体的分布。     

钻进过程中基于小波包理论的岩性识别研究

提出了一种利用钻柱轴向振动调幅信号实现岩性识别的方法.三牙轮钻头钻进不同岩石时易引发携带强烈背景躁声的钻柱轴向调幅振动信号,采用小波包多层分解、域值滤波、最优向量选取及重构信号等方法并结合快速傅立叶变换频谱分析,有效地提取出被噪声淹没的调幅信号,检测出中心频率及其边频率带,计算出与岩性相关的综合齿数,从而快速、有效地实现了岩性分类.     

单牙轮钻头楔形牙齿偏转角优化方法

为了解牙齿偏转角对单牙轮钻头破岩效率的影响,获得最优的牙齿偏转角,结合单牙轮钻头的运动特性和牙齿的工作特点,采用数值分析方法进行了楔形牙齿刮切破岩模拟,并建立了单牙轮钻头楔形牙齿偏转角优化方法,同时开展了不同楔形牙齿偏转角单牙轮钻头的破岩试验。数值分析表明:刮切破岩过程中,单牙轮钻头楔形牙齿的工作面和刮切体积在不断变化;楔形牙齿偏转角优化方法能准确、快速地计算楔形牙齿刮切体积,找出最优的偏转角;优化计算发现楔形牙齿的最优偏转角都在90°附近。破岩试验结果验证了楔形牙齿偏转角优化方法的可行性和计算结果的准确性。研究结果表明,利用单牙轮楔形牙齿偏转角优化方法,可以求得单牙轮钻头楔形牙齿的最优偏转角,可以为单牙轮钻头布置楔形牙齿提供指导。      

基于Hilbert Huang变换的大地电磁信号谱估计方法

 由于大地电磁（MT）信号的非平稳特性，基于傅里叶变换的谱估计方法会带来偏差。本文提出了一种基于HHT的边际谱估算方法，即边际谱是由Hilbert谱沿时间轴积分得到,它代表了整个信号在时间跨度上的幅值累积效应。文中证明了边际谱的线性性质，详细讨论了提高Hilbert 谱估计精度的两种方法，并对仿真MT信号和实测MT信号进行了数值实验。理论与实验证明，基于HHT的谱估计方法更符合MT信号的实际情况，能够最小化大地电磁信号非平稳性带来的估算偏差，且可抑制较强的白噪声，其频率分辨率和估算精度均高于傅里叶变换方法。     

一种新的分炮检距动校正方法

 速度分析和动校正技术在地震资料处理中至关重要，常规动校正方法基于双曲线方程，没有考虑动校正速度随炮检距变化的影响，因而动校正结果往往不佳，从而影响叠加和成像效果。非双曲线方程具有更高的近似精度，但在进行速度分析时，由于参数较多，因而不便于进行交互处理。本文提出一种新的动校正方法，在不同的炮检距组道集上分别进行常规速度分析，用高次曲线拟合分段双曲线，最后用高次曲线方程进行动校正。理论记录实验表明：该方法比常规动校正方法效果好，与高次曲线形式动校正方法效果相近，且只需要拾取少量的速度谱，而四次曲线拟合动校正方法则需要拾取大量的速度谱；六次曲线及分式曲线拟合方法动校正制作速度谱方法既复杂，又不便于交互处理。而本文提出的方法则较好地解决了这些难题。     

基于高阶累积量的非最小相位地震子波提取

地震子波的最小相位假设为不适定的褶积问题的求解提供了前提,但是这个假设的正确性一直是值是怀疑的,长期以来,有关的研究多局限于利用地震记录的二阶统计信息即记录的自相关关函数或功率谱来研究此问题,但由于二阶统计量并不包含相位信息,因而无法解决非最小相位的物理问题。     

三谱混合相位子波估计与最大后验反褶积

 近几年发展起来的基于高阶统计量的混合相位地震子波估计方法，往往假设地层反射系数序列是服从非高斯分布的统计独立的随机过程而不是高斯白噪声分布，因此更加符合实际情况。本文提出的方法首先运用地震道高阶统计量的三谱相位信息重建地震子波的相位谱，并通过地震道的自相关得到子波的振幅谱，从而提取出混合相位的地震子波；然后通过改进的柯西约束最大后验反褶积方法实现地震道的反褶积。通过仿真试验和对实际地震资料的处理，表明最大后验反褶积可以在不降低地震资料信噪比的前提下提高地震资料的分辨率。     

高阶统计约束稀疏盲反褶积技术研究与应用

以贝叶斯基本理论为基础,利用高阶双谱域估算的高精度地震子波为约束,在修正柯西判别准则下,实现地震数据的稀疏盲反褶积拓频处理,获取比常规反褶积提频方法分辨率更高的可靠数据。模拟数值实验和多波实际数据处理结果表明：双谱域估算的子波精度较高,以该子波为先验约束的稀疏盲反褶积能极大提高纵波和转换波数据的分辨率,满足精细解释能分辨更小薄层的要求,可作为多波高分辨率处理的有效手段。     

层速度计算中引入高次项校正的研究

本分析了高次项校正对地震反射波旅行时的影响，阐述了层速计算中引入高次项校正的实际意义，提出了在一些模型中适当的条件下进行高次项校正的方法。     

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数值频散程度直接决定了地震波数值模拟效果。在高频情况下，有限元法以及低阶差分法地震波数值模拟效果不好的主要原因，就是这些方法引起的数值频散比较严重。对高阶差分法声波模拟和交错网格弹性波模拟而言，影响数值频散的三个因素是地震波传播方向、差分精度和一个波长内离散点数，对交错网格弹性波模拟而言还包括介质的泊松比。Marmousi模型以及弹性波模型的模拟及成像结果表明，高阶差分方法（包括交错网格）可以显著地降低数值频散，有效提高地震波正演计算的精度，拓宽模拟波场的频带。两种方法的频散理论分析证明，和规则网格以及低阶差分方法相比，高阶差分方法（包括交错网格）在不降低模拟精度前提下，空间网格可以增大数倍，从而大幅度提高正演效率。因此，高阶差分以及交错网格高阶差分是提高声波和弹性波传播数值模拟精度和效率的有效方法，为复杂地区地震波传播规律研究、野外地震观测系统优化设计、地震资料解释结果的验证、地震波形反演提供了有效的地震波正演工具。     

复杂非均匀介质伪谱法波场数值模拟

在地震波场数值正演模拟方法的研究中，计算精度和计算效率是评价方法的有效性及优越性的2个关键问题。从一阶速度—应力弹性波动方程出发，利用伪谱法求解波动方程，对复杂非均匀介质模型中的波场进行了正演模拟，并利用经典的Marmousi速度模型验证了该方法所具有的优势及存在的问题。将伪谱法模拟结果与交错网格高阶有限差分法的模拟结果比较可知：对于较为简单的非均匀模型，伪谱法和交错网格高阶有限差分法生成了几乎相同的波场；而当模型非常复杂且存在变化较剧烈的速度间断面时，伪谱法的模拟结果比较差。尽管如此，伪谱法计算速度快，计算效率高，能够直观、高效地反映介质中波场的传播规律，因而仍不失为一种很好的地震波模拟方法。     

基于样条插值的FFT及其在重磁场正演中的应用

离散傅里叶变换在信号处理、谱分析、偏微分方程数值解等方面发挥着重要作用。常规快速傅里叶变换方法在离散化过程中会引起频谱混淆、边界效应等问题,基于高斯积分的快速傅里叶变换方法削弱了截断效应的影响,但同时也降低了计算效率。为此,提出了一种基于样条插值的傅里叶变换方法,其核心思想是将傅里叶变换积分离散为多个单元积分之和,每个单元内采用三次样条表征函数变化,最后累加离散的每个单元积分结果,得到最终傅里叶变换积分结果。该方法充分利用样条插值积分的高阶连续性及采样灵活性,同时单元积分可解析计算,为实现高效、高精度的傅里叶变换提供了一种新思路。设计高斯函数,通过一维和二维的正、反变换结果与解析解对比验证了该方法理论正确、计算精度高。设计连续介质模型,将基于样条插值的快速傅里叶变换应用于重磁场三维数值模拟,模型数值实验结果表明,该方法在连续介质重磁场数值模拟中降低了截断效应的影响,且计算精度高、效率高。实际数据应用结果证明了该方法的实用性。     

往复泵活塞磨损故障的振动识别

根据往复泵在工作过程中受多种振源激励的情况，用振动诊断方法对往复泵活塞磨损故障诊断进行了探索研究，提出了判别活塞破损（磨损）的简单方法。诊断过程中，用计算机采集往复泵排出过程或吸入过程中缸套压盖上振动加速度信号。通过对该信号的时域、幅值域分析，尤其是频域的同步功率谱平均分析，可提取出较明显的活塞破损（磨损）故障信息。试验表明，用该方法进行往复泵活塞破损（磨损）故障的监测与诊断，具有简单、实用等优点，可准确地判别出活塞的破损（磨损）故障。