改进的高精度匹配追踪方法研究及应用

本文在常规算法的基础上,提出了一种改进的匹配追踪方法.该方法通过引入新的完备库构建策略,并以雷克子波作为原子,利用原始地震数据最大相关性估计完备库的原子的位置和能量,使得分解精度进一步提高,极大地提高了算法的适应性;为避免原子间隔过小问题,引进了最小原子间距,使得分解效率和分解质量进一步提高.模型试算和实际资料应用表明,本文算法不仅提高了信号稀疏表示的质量,加快了收敛速度,而且算法的适应性和分解精度也得到提高;该方法能够较好地挖掘地震有效信息,提高地震解释精度.

     

前兆观测资料与地震活动时间序列的Morlet小波变换及相关性分析

Morlet小波在时、频两域都具有良好的局部性,是对时间序列进行多尺度分析和局部特性研究常用的小波变换方法。本文运用Morlet小波变换分析了云南省大理市下关水化站1990~2013年期间水氡、水汞、流量、气压和固体CO2月均值时间序列的变化特征,并与同时期大理市附近50km以内ML2.0~2.9、100km以内ML3.0~3.9、200km以内ML4.0~4.9和600km以内MS≥5.0地震活动月频度的Morlet小波变换特征进行了对比研究,分别计算了5项前兆资料月均值与4个震级范围地震活动月频度的小波平方模之间的相关系数,并对其相关性进行了探讨。     

基于复数道地震记录的匹配追踪算法及其在储层预测中的应用

匹配追踪算法是一种高精度的非线性的时频分析方法.该方法自从提出以来在地球物理学领域得到了广泛的应用.在以前的应用中,作者们都是在实信号的基础上对算法原理作了适当的简化.本文在复数地震道的基础上,基于复Morlet子波,阐述了匹配追踪算法的原理及其算法实现过程,并给出了具体的算法流程图.通过与传统的时频分析的比较,验证了该算法具有较高的时频分析精度.对于实际资料的应用表明,该算法能够很好的显示储层的位置与边界.     

Morlet小波显著性检验和精度分析在地磁场和地震活动性周期分析中的应用

首先通过对加入随机噪声的合成信号进行Morlet小波变换并进行显著性检验, 分析所得信号的周期成分的显著性和非显著性, 然后研究信号周期长短、 信号观测时间段长短与精度之间的关系．在此基础上,以活动周期比较稳定的太阳黑子活动作为实例分析,结果显示本文的精度分析和显著性检验方法对于周期谱的精度和显著性研究是可行的．最后将该方法应用于全球地震活动周期谱的分析,求出全球地震活动周期谱及其显著性与精度．研究结果表明,在利用Morlet小波分析地磁场和地震活动性周期时引入显著性检验,并结合本文给出的精度, 可以从数据中提取出周期谱及其显著性和精度．      

基于正交时频原子的地震信号快速匹配追踪

匹配追踪能够根据地震信号自身的特点进行自适应分解,但因计算量巨大使其不能被广泛应用.本文提出了一种正交时频原子快速匹配追踪方法,该方法在迭代分解过程中,充分利用地震信号的局部性特征作为先验信息点,在先验信息点附近采用动态搜索策略寻找最佳匹配时频原子,同时对时频原子进行正交变换,消除了时频原子库中的冗余分量,最终将信号分解为一系列正交时频原子的线性叠加.测试结果表明,该方法不仅保持了匹配追踪的分解精度,而且使计算效率有了质的提高.     

Morlet小波变换在2020年新疆于田6.4级地震预测中的应用研究

2020年6月26日新疆于田6.4级地震发生在新疆和田至西藏日土 6.0级左右年度地震重点危险区内部,中期(年度)预测正确,其中核心依据之一为该地区6级以上地震准周期特征.Morlet小波变换定量计算显示11.7年、5.8年和79.5年为主要周期成分,其中11.7年和5.8年周期通过了 90％置信度检验,具有显著性.本...     

S变换的时频分析特性及其改进

地震信号具有非线性、非平稳的特性,用时频分析的方法处理地震信号,可以最大限度的保留原始信息,也可以较为精确地分析数据的时间、频率特征.现阶段应用于地震数据处理的时频分析方法主要有:短时傅里叶变换,小波变换和匹配追踪算法等等.S变换是近几年发展起来的一种新的时频分析方法.S变换结合了短时傅里叶变换和小波变换的优点,具有相...     

多尺度快速匹配追踪多域联合地震反演方法

多尺度快速匹配追踪多域联合地震反演是一种通过地震数据多尺度分解的迭代反演方法.与此同时,在快速匹配追踪算法中引入低频模型约束,有效提高了收敛精度,使反演结果具有丰富的高低频信息.首先通过对大尺度地震资料进行反演得到低频背景.在此基础上,采用中尺度与小尺度地震数据进行逐级迭代用以获得高频数据,因而有效缓解了常规反演方法对于初始模型精度的依赖.最后利用理论模型与实际地震数据进行测试,通过与常规时间域反演方法的反演结果进行对比可以看出,本文方法在地层连续变化处依然可以对变化地层进行精确刻画,且在纵向分辨率提升的同时保持了较好的横向连续性.

     

多尺度快速匹配追踪多域联合地震反演方法

多尺度快速匹配追踪多域联合地震反演是一种通过地震数据多尺度分解的迭代反演方法.与此同时,在快速匹配追踪算法中引入低频模型约束,有效提高了收敛精度,使反演结果具有丰富的高低频信息.首先通过对大尺度地震资料进行反演得到低频背景.在此基础上,采用中尺度与小尺度地震数据进行逐级迭代用以获得高频数据,因而有效缓解了常规反演方法对于初始模型精度的依赖.最后利用理论模型与实际地震数据进行测试,通过与常规时间域反演方法的反演结果进行对比可以看出,本文方法在地层连续变化处依然可以对变化地层进行精确刻画,且在纵向分辨率提升的同时保持了较好的横向连续性.     

基于匹配追踪和遗传算法的大地电磁噪声压制

针对匹配追踪计算量大、大地电磁数据处理效率低的问题,提出基于匹配追踪和遗传算法的大地电磁噪声压制方法.首先,利用Gabor原子构建过完备原子库,并对过完备原子库集合进行划分.然后,借助遗传算法的自适应性,快速搜寻最优匹配原子及所在位置.最后,运用最优匹配原子对待处理信号进行稀疏分解,重构有用信号.通过对计算机模拟的典型强干扰和矿集区实测大地电磁数据进行分析处理,实验结果表明,相对于匹配追踪和正交匹配追踪,文中所提方法能从过完备原子库中快速、自适应地选取最优匹配原子与不同噪声干扰类型高精度的匹配,极大地提升了计算效率;大地电磁时间域序列中的大尺度强干扰被有效剔除,视电阻率曲线更为光滑、连续,低频段的数据质量得到明显改善.

     

基于自适应Morlet小波的低信噪比微震信号初至拾取方法研究

针对影响微震初至拾取的资料信噪比过低的问题,传统方法的拾取精度与稳定性大多不太理想.为了克服低信噪比条件下初至无法有效拾取的缺点,本文设计了一种对目标成分具有高敏感性的自适应Morlet小波基,通过利用该小波基对微震记录进行小波分解,利用三分量数据的有效成分在小波域内具有特征相关性,对三分量小波系数进行主成分分析,提取主成分特征,最终对各级主成分进行加权重构,实现对低信噪比微震信号的初至拾取.在设计有不同信噪比的模型实验与实际资料应用中,该算法均表现出优异的抗噪性能.在极低信噪比条件下,仍能精确指示有效成分的初至.模型实验与实际资料处理结果均验证了本方法对极低信噪比微震资料的初至拾取处理上的有效性与实用性.本方法在微震监测等相关领域中具有较高的理论与应用价值.     

基于MATLAB的定点形变观测数据时频分析软件设计及应用研究

为方便台站工作人员快速准确分析定点形变观测数据的时频响应特征,利用MATLAB软件研发了基于小波分析和同步挤压时频变换的交互式数据处理与成图软件包。该软件包遵循模块化设计原则,利用导入模块读取从中国地震前兆台网数据处理系统下载的原始数据,利用预处理模块对缺失数据进行插值补全,利用小波分解与重构模块从原始数据中提取待分析的目标信号分量,利用同步挤压时频分析模块对提取目标进行高精度时频分析,并在各模块关键节点中增加绘图功能,全部处理过程采用绘图-参数输入-绘图交互的方式进行,参数灵活可调,且每步计算结果直观清晰。应用该软件包对2020年1月至2021年6月西昌小庙台DSQ型水管仪和SS-Y型伸缩仪整时值采样数据进行固体潮时频计算,并与理论固体潮时频结果进行对比,结合时频辅助分析方法,从时频谱角度初步评价了2套仪器观测资料的质量情况,为台站日常数据跟踪分析提供了参考。     

自适应多道匹配追踪去强屏蔽方法研究与应用

阻抗差异较大的地层在地震剖面上呈现为强振幅同相轴,会掩盖附近储层有效信息,需要做去除强屏蔽的目标处理。针对常规匹配追踪方法在构造复杂地区匹配精度和空间连续性不佳的问题,本文提出一种基于自适应权值的多道匹配追踪去强屏蔽方法。首先利用层位构造信息对强反射层进行局部拉平处理,减弱地层空间构造对提取强反射层的影响,然后引入相邻地震道与中心道之间的相关系数作为多道平均的权值,以提高匹配结果的稳定性和横向连续性。同时使用解释得到的层位时间作为子波初始时间,有效提高运算效率。模型试算和实际地震资料应用分析表明,改进方法能有效剥离强反射并突出有效储层信息,剥离后的井震吻合度得到明显提升,相较于常规匹配追踪算法匹配精度更高,同时具有更好的空间连续性与强反射去除效果。      

泥石流冲击荷载的时频分析方法及应用

泥石流的能量转化主要集中于运动过程中,泥石流冲击压力随时间变化的过程是其能量不断变化的综合表现。本文分析了泥石流能量转化过程及冲击荷载的紊流形态,并根据其脉动特性,将泥石流冲击荷载作为信号进行研究。以大型泥石流模型试验为基础,利用小波时频分析方法将试验测取的泥石流冲击荷载映射为时间与频率的联合信号,得到同一时间9个频段内的能量强度。从冲击荷载的能量分布可以看出,稀性泥石流95%以上的波动能集中在低频段内（0～6.25Hz）,从而为深入研究泥石流冲击机制及防治结构动态荷载设计提供了一些理论依据。     

Morlet 小波用于环境激励下的模态参数识别研究

本文分别从卷积和Parseval定理的角度推导了非正交小波变换系数的实用计算方法。在环境激励下以互相关函数代替系统的自由响应数据,给出了基于Morlet小波变换的频率、阻尼比的参数识别方法,重点介绍了基于最小二乘法的振型识别技术。采用2层楼仿真算例和潮白河桥应用实例验证本算法,识别结果表明基于Morlet小波变换的模态参数识别技术能够有效地识别出环境激励下系统的模态参数。     

利用小波包变换对地震信号进行时频分析时小波基函数的选取木

通过比较几种不同的小波基函数的幅频特性,并利用不同的小波基函数对模拟地震记录进行时频分析,以期找到可以更为准确地描述地震信号时频特性的小波基函数.结果表明:利用dmey小波基函数可以更为准确地描述模拟地震信号的时频变化特征,因此,利用小波包变换对地震信号进行时频分析时选取dmey小波基函数较为合适.     

基于匹配追踪算法的OVT域五维插值技术研究

为提高宽方位地震数据的成像质量,改善面元属性之间的不均匀性,发展了宽方位OVT域数据五维插值技术.正交匹配追踪傅立叶插值技术是OVT域五维数据插值的有效技术,该技术以傅立叶变换作为算子,将数据变换到频率空间域,产生若干个频率切片,从若干个频率切片中选取一个傅立叶分量系数,同时综合利用地震数据的"纵向、横向、时间、偏移距、方位角"五个维度信息计算插值算子,为了避免选中假频成份,在每一步迭代中通过引入滤波算子对所选取的傅立叶分量的系数进行重新计算,实现反假频的目的 .与常规三维数据插值相比,OVT域五维插值更精确,振幅保真性更好.     

AVO信息约束匹配追踪技术在富煤储层刻画中的应用

针对西湖凹陷富煤环境下储层刻画精度低问题,本文结合煤层AVO截距、梯度特征,提出一种基于AVO信息约束的匹配追踪技术,压制煤层强反射引起的岩性假象,凸显储层真实、有效信号。该方法首先利用煤层4类AVO负强截距P、正强梯度G特点,构建煤层地震敏感因子P - G,放大煤层地震响应,并压制非煤层强振幅影响,实现煤层位置精细定位;在此基础上,将该煤层地震信息作为匹配追踪需要分解、重构的原始信号,利用复地震道分析技术提高信号快速匹配分解的效率,完成煤层强反射解耦。模型试算及实际资料应用表明:匹配追踪技术在精细定位煤层地震响应基础上,提高了匹配追踪算法去煤层强振幅效率;煤层解耦后地震数据较好地凸显储层横向展布变化,提高主力气层的纵向刻画精度。      

地震反演驱动的改进匹配追踪煤层识别方法

多类型油气藏储层受到煤层反射干扰, 有效识别与去除煤层地震响应是提高煤系储层地震描述精度的关键技术之一.常规煤层匹配识别欠缺考虑煤层弹性参数的影响, 引起煤层定位不准确、识别可靠性低、运算效率低等问题, 本文充分考虑了弹性参数对煤层具有较好的指示作用, 首次提出了地震反演驱动的改进匹配追踪煤层识别方法.首先根据岩石物理分析, 构建煤层指示因子, 提出匹配追踪煤层指示参数的地震反演方法, 该参数能够较好地刻画煤层空间展布; 基于此, 在地震反演驱动下获得了煤层的先验位置, 将其引入匹配追踪算法中约束匹配追踪搜索邻域, 为缓解现有匹配追踪算法运行效率缓慢, 将经验模态分解(EMD)引入匹配追踪领域, 同时将连续相位替换瞬时相位加快匹配追踪运算效率, 研发了煤层指示因子约束下基于EMD字典的改进匹配追踪煤层识别算法.模型测试验证了本文方法识别煤层的可行性, 实际资料的计算结果表明, 该方法在保持精度的情况下大大提高了计算效率, 此外, 预测的煤层与实际测井解释的煤层基本一致, 有助于油气储层预测和识别, 具有重要的实际应用价值.

     

基于匹配追踪算法的强屏蔽剥离技术在樊159井区储层预测中的应用

当储层上覆地层含有厚层烃源岩等特殊地层时,这些地层在地震剖面上会呈现出强振幅特征,这会使下伏储层信息被掩盖,从而干扰储层的正常描述与预测。因此,消除强干扰对储层地震反射的影响,增强储层弱反射信号,对于提高储层预测精度,确定有利储层的空间展布有着重要意义。樊159井区位于樊东地区中西部,该区沙三下亚段和沙四纯上亚段分布高阻、高速厚层烃源岩,对下伏滩坝砂岩储层有强屏蔽作用,必须对其进行剥离。本文以樊159井区实际地震工区为例,分析了储层的地球物理特征,研究了基于层位控制的多道匹配追踪算法,实现了强屏蔽层的剥离。剖面属性对比和沿层属性分析结果表明,储层识别精度得到明显提高。