非平稳地震信号匹配追踪时频分析

根据三步法匹配追踪原理实现了基于雷克子波的地震信号自适应分解,在此基础上,讨论了利用匹配子波进行地震信号时频表征的方法。由于常规匹配追踪时频是以Wigner-Ville分布为基础,得到的时频信息有限,因此给出了一种基于可调窗口的短时傅氏变换时频表示方法,进而又利用各匹配子波的复谱,引入一种新的时频表示方法,不仅与Wigner-Ville方法具有同等的分辨率和能量聚集特性,而且保留了原信号的最基本时频特征,不存在交叉项和窗口截断效应。通过与短时傅氏变换和S变换时频特征的对比发现,匹配追踪时频表征和瞬时谱参数具有更高的分辨率。实际数据的应用也表明,匹配追踪分解非常适用于非平稳特征的地震信号的时频分析。     

基于改进匹配追踪算法的时频属性在薄储层沉积微相研究中的应用

匹配追踪算法具有较高的时频分辨率和局部自适应性,能同时在时间域和频率域获得较准确的定位,但仍存在低频阴影和运算效率低等问题,影响了该技术在实际工作中的运用。为提高匹配追踪算法的计算精度和运算效率,在基于Ricker子波匹配追踪方法的基础上,通过优化迭代方案,改进原子主频计算方法和压缩原子旁瓣的方式,提高了频率定位的准确性和时频谱的时间分辨率;采用自适应获取原子参数的方法,大大提高了算法的运算效率。模型实验结果和实际地震资料证明了该算法的有效性,在某薄储层地区应用该改进算法提取时频属性,切片结果很好地表征了砂岩的展布特征,有助于沉积微相的刻画。     

匹配追踪时频分析技术在塔河油田缝洞型储层预测中的应用

为了更准确地刻画碳酸盐岩储层中由缝洞引起的地震信号的时频信息,实现高效率的时频谱分解,引入了一种基于复数道地震记录的匹配追踪算法,阐述了该算法的基本原理及实现过程。基于合成记录进行了不同时频算法的差异性分析,结果表明匹配追踪算法具有较高的时间和频率分辨率。通过该方法开展了塔河油田桑塔木三维工区奥陶系碳酸盐岩储层预测工作,并将预测结果与钻井数据进行了对比分析,实钻溶洞吻合率为89.7%,证实这种技术预测效果较好,可以在相似储层类型区推广应用。     

基于Ricker子波匹配追踪算法在薄互层砂体储层预测中的应用

我国东部大多数中、新生代陆相含油盆地大都以薄层砂、泥岩沉积为主,地层岩性和厚度横向变化均较大,而这些地层的厚度远低于常规地震勘探的垂向分辨率。为解决薄互层储层预测问题,笔者综合分析了短时傅里叶变换、连续小波变换和匹配追踪算法的优缺点,通过实验模型及实际资料分析,得到以下结论:与短时傅氏变换与连续小波变换相比,基于Ricker子波匹配追踪算法的频谱分解技术在分析薄互层储层时具有更高的时频分辨率,能够更客观地刻画地质体;从平湖油气田地震、测井数据分析,基于Ric-ker子波匹配追踪算法更有效地刻画出储层的空间形态,并且与实钻数据储层的分布吻合效果好。     

基于匹配追踪的RGB融合技术及在河道刻画中的应用

准确、高效地获取地震资料的频率信息是时频技术的关键。目前最热门的匹配追踪算法相比常用的小波变换和广义S变换来说,具有更高的时频分辨率和局部自适应性,能同时在时间域和频率域获得较准确的定位,提取较准确的频率域信息,为地震属性研究、油气检测等研究工作服务。RGB色彩融合技术是一种显示技术,它可以将多个频率体分为低、中、高三个频带进行融合显示,全面地反映各频带信息,弥补单一属性包含信息较少的缺点。将采用匹配追踪的RGB色彩融合技术应用于实际地震资料,清楚地刻画了河道的边界,并对河道内部的非均质性有一定程度的反映,较常规属性具有更深刻的意义。     

基于改进的Morlet小波变换在伊犁盆地南缘层序地层划分中的应用

阐明了小波变换的基本原理及其包含的砂/泥比、砂泥岩互层频率等地质信息,处理手段选择适用性较好的Morlet小波.由于传统的Morlet小波不满足小波的容许条件,引入带宽参数对其进行了改进,用频率参数替换尺度参数,从而获得更高的分辨率,使其能够更加明确地表达出所包含的地球物理意义.利用改进后的Morlet小波基函数,对测...     

动态匹配追踪中利用连续相位求取瞬时频率

动态匹配追踪算法将信号的瞬时特征作为先验信息引入到信号分解中,缩小了时频原子库的搜索范围,提高了匹配追踪效率。但在利用瞬时相位获取瞬时频率信息时会得到无物理意义的负频率,不能直接应用于匹配追踪,已有文献并没有给出瞬时频率存在负异常时的解决方案。基于此,笔者通过研究主值相位与解缠相位之间的差异,提出了利用连续相位求取瞬时频率,并推导了连续相位的求取公式;然后通过实例分析,获得了反映三种不同相位数值变化的趋势图;最后通过对比三种相位求取的瞬时频率,证明由连续相位求取的瞬时频率不存在负异常,可直接应用于匹配追踪算法。     

稀疏反演求解基追踪降噪问题的地震谱分解方法

谱分解描述为一线性反演问题,由于该问题欠定性,需使用稀疏反演算法,然后将该问题转化为基追踪降噪问题(BPDN),引入谱投影梯度(SPGL1)稀疏反演算法提高反演谱分解(ISD)分辨率,并进一步研究其潜在优势。结果表明:基于基追踪降噪问题的反演谱分解方法 (ISD-BPDN)在烃类检测中有更高的时频分辨率,分层更准确,精细地指示了烃类的存在。     

高精度分频相干加强技术在微小断层识别中的应用

随着致密油、页岩气等非常规能源领域勘探程度的加深,特别是水平井位的大规模部署,微小断层的准确识别比以往更加重要。本文利用扩散滤波技术在压制噪声的同时能够增强地震同相轴横向连续性、使断点更加清晰、以及微小断层在窄频带地震数据中断层特征明显的特点,提出了一种基于高精度快速匹配追踪的分频相干加强微小断层识别方法。与常规短时窗傅氏变换谱分解技术相比,基于匹配追踪的谱分解技术更适用于地震信号非平稳性的特点。为了在保证匹配追踪算法计算高效性的同时进一步提高计算精度,对其进行了相应的改进：采用可变尺度参数的Morlet小波构建时频原子库,利用二阶微分复数道分析技术得到高分辨率三瞬参数,最后给出了具体的实现步骤。实际数据应用表明,与常规相干体技术相比,分频相干加强技术对微小断层的反映更为清晰、准确,而且对河道边界和岩性发育区等地质信息也有更好的反映。这不但为非常规勘探（以水平井钻探及大规模压裂为核心技术）提供了更详细的地质信息,而且在高含水老油田的剩余油开发中也将发挥更大的作用。     

基于同步挤压改进短时傅立叶变换的分频蚂蚁追踪在断裂识别中的应用

在地球物理领域,时频分析方法在资料处理过程中占据着愈发重要的位置;运用分频属性检测断层、裂缝等应用广泛;因此,寻求更高精度的时频分析方法一直是地震信号处理领域所追求的目标。改进短时傅立叶变换方法由于窗函数的限制导致时频分析结果准确度不理想,为了更大限度地提升时频分辨率,对改进短时傅立叶变换后的时频谱进行挤压,发展了同步挤压改进短时傅立叶变换;根据合成信号结果可知,同步挤压改进短时傅立叶变换其时频汇聚程度更加明显,在刻画信号的时频特征上更有优势。理论表明,地震数据高频成分可以对微小的次生裂缝进行精确的雕刻,而蚂蚁追踪技术是检测裂缝、断层信息的有效手段。因此,本文基于高分辨的时频分析方法,并结合蚂蚁追踪技术对三维数据体进行裂缝预测,结果表明:该方法可以更好地勾勒出微小裂缝以及伴生褶皱,识别精度与传统蚂蚁追踪算法相比有了明显的提高,同时也证实了该方法在实际应用中可行且有效。     

常用小波及其时频特性

小波分析以其良好的时频局部化效果,能够用来分析时间序列不同频率的非稳定能量特征。目前,有许多可供选择的小波函数,这些函数的时频特征各不相同,根据研究目的选择合适的分析小波函数就显得非常重要。针对常用的几个实数和复数小波函数,以Nino3海面季度平均温度时间序列(1871-1996,5oS~5oN, 90o~150oW)为例,分别研究它们的时频特征,希望为实际应用过程中选择合适的分析小波提供依据。研究发现,消失矩越大,时域小波越窄,时间分辨率增强,波动幅度越大;而频域小波与时域相反。复数的Morlet小波具有良好的频率分析能力,而Mexican hat小波(Gauss函数的二阶导数)则具有优秀的时间分辨能力。相对小波的总能量谱,复数小波的实部或虚部的能量谱能够明显提高分析结果的时间分辨率,但并不影响小波的频域分辨力。     

复小波频谱分析方法及在储层预测中的应用

针对短时窗傅立叶变换频谱分析方法存在窗函数选取不确定、分辨率固定、频谱分析精度较低等问题,采用了复小波分析方法对地震信号进行时频分析,选择复Morlet小波作为分析小波,对地震信号进行复小波变换,并将尺度域转换到频率域,获得了不同频率的时频特征水平切片;用理论模型说明了复小波频谱分析精度明显高于傅立叶变换的频谱分析.对新疆某油田实际资料的处理结果表明,复小波频谱分析能细致地反映储层的分布、位置及形态,其效果优于短时窗傅立叶变换方法.     

基于粒子群快速优化MP算法的多子波分解与重构

针对地震信号多子波分解与重构技术中匹配追踪算法能够根据地震信号自身特点进行自适应分解、但其计算量庞大的问题,笔者提出一种粒子群快速优化算法,用于快速搜索地震信号稀疏分解的最优匹配原子。即在迭代过程中,将搜索区域确定在高斯函数能量集中的部分,避免了搜索过程的"贪婪性",能有效降低稀疏分解复杂度。同时,在粒子群算法中引入了一种多项式变异算子,可以有效避免搜索最优解的过度集中。实验结果证明,此算法将匹配追踪的分解精度提高了67倍,更使计算效率提高了153倍。     

基于匹配追踪时—频分解技术的辫状河道油藏储层预测简

The braided channel sedimentary sand is a kind of common oil reservoir, which is characteristic of poor regularity structure and complicated oil water relation. Seismic trace can be remodeled by wavelet decomposition, namely seismic trace is decomposed into a series of different attribute wavelets. The different reflection is obtained by the different attribute wavelets, thus prediction accuracy of braided channel sedimentary sand is improved. The seismic signal treated by matching pursuit method has good focusing capability of instantaneous spectrum, based on which the seismic signal is simply and rapidly remodeled by time frequency decomposition. The seismic data of Kendong 701 area were processed based on matching pursuit time frequency decomposition. The results showed that the interpretability of oil reservoir was improved and the seismic reflection characteristics and drilling data were well related. The braided channel sedimentary sands of Minghuazheng and Guantao group strata in Kendong 701 area were predicted, and the results showed that the reservoir distribution had the obvious braided channel features. Based on the predictions, three wells were located and the prediction and drilled results were consistent.     

敦化盆地晚全新世泥炭沉积中植硅体古气候记录的时频分析

沉积地层中古气候参数的多层次性以及解释过程中的人为性使古气候重建结果带有一定的误差。采用Morlet一维连续小波变换对敦化盆地吉祥和榆树剖面中植硅体记录的古气候参数进行时频分析,探讨植硅体反演的古气候变化过程。结果表明,吉祥剖面在频率域尺度a≥30时的小波变换系数波谱及能量变化与榆树剖面在a≥20时存在相似性,且均具有6个不同能量聚集区域,因此把敦化盆地晚全新世以来的古气候变迁分为6个阶段：公元前730年以前为温暖降温期;公元前730—公元前205年为温和湿润并逐渐变凉时期;公元前205—公元255年为温暖时期;公元255—525年为降温变冷时期;公元525—1220年为温暖湿润时期;公元1220年以来进入气候波动比较频繁时期。Morlet一维连续小波变换可以有效处理古气候信息的叠加,减小人为性分析带来的误差,在古气候分析中具有很大应用潜力。     

基于匹配小波包算法的地震信号去噪

地震资料的信噪比是影响地震资料质量的关键因素之一。目前的去噪方法中,在滤波的同时会损伤有效信号,因此提出基于匹配算法的去噪方法,利用和地震信号匹配的小波包对信号进行分解,用选出的波形代表有效信号达到去噪的效果。实验分析表明,利用匹配小波包算法能够很好地压制地震信号白噪声,提高信噪比。当噪声能量小于有效信号周期能量时,小波包算法去噪效果比小波收缩阈值法好,信噪比提高5 dB ±。     

三参数小波分频处理在走滑断层识别中的应用

压扭应力场环境下形成的走滑断层一般具有断面陡立,在剖面上呈花状等特点,其构造特征复杂,剖面解释和空间组合难度较大。同一地震剖面的浅、中、深层的资料品质有差异,断点、断面的清晰度也不同。以地质背景为基础,针对不同层段采用不同主频的地震资料进行断层解释,能够增强其可靠性。三参数小波变换具有比傅里叶变换、Morlet小波变换更好的时频聚焦性,可以使断层在不同主频的地震剖面上取得最佳的成像效果,有利于人工解释并提高其可信度。南堡凹陷走滑断层发育,这里采用三参数小波分频处理技术,针对该区块的地震资料进行处理并用于断层解释,取得了较好的效果。     

基于岩石声发射信号的指数衰减型小波基构造

通过对小波变换中原函数与小波基函数关系描述发现,通用小波基函数Morlet小波、Marr小波、DOG小波、Haar小波、Daubechies小波等在满足容许条件的基础上,光滑性和紧支撑性不能同时具备的问题。在用小波分析方法研究岩石声发射信号中,困难的是找到合适的小波基函数。根据试验所得岩石声发射信号特征,采用冲击脉冲作用于二阶弱阻尼振动单位脉冲函数作为岩石声发射信号小波分析的基础函数。为拟合岩石声发射信号,提出3个构造条件,并逐一证明、优化,最后构造出带有岩石特征参数的小波基函数。经应用验证,新构造的小波基函数在处理岩石声发射信号方面比通用小波基函数更具优势,为小波分析在岩石声发射方面应用奠定了理论基础。