地震譜分析方法技術

本發明專利技術公開了一種地震譜分析方法，屬于信號分析技術，主要解決了現有技術中地震信號分析難度大的問題。地震譜分析方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)用窗函數截取地震信號：(2)確定在該窗內的地震信號頻率；(3)沿地震信號移動窗函數，得到地震信號隨時間的變化關系，即地震信號的時頻分布。本發明專利技術方法簡單有效，分析難度低，準確率高，具有很高的實用、推廣價值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及地震信號的分析方法，具體地說，是涉及一種以傅立葉變換為基礎的 。
技術介紹
地震波在地層介質中傳播，由于散射和吸收衰減等均與頻率有關，嚴格意義上屬 非平穩信號。而對于象地震反射信號這樣的非平穩信號，更需關注的恰恰就是信號的局部 (或瞬時)時頻特征。為此，在傅里葉分析的理論基礎上，提出了一系列分析和處理非平穩 信號的時頻分析技術。時頻分析很早就是地震數據分析和資料處理的重要工具(如頻譜分 析、頻率濾波和子波特征描述等)。1982年Morlet等首次把短時傅里葉頻譜用于地震解釋， 1999年Partyka等借助先進的計算機技術把時頻分析技術轉化為一種實用、便捷的解釋工 具，即所謂的地震“譜分解”(SpecialDecomposition)技術。地震譜分解技術是指對地震道進行連續時頻分析獲得地震的頻譜(振幅譜及相 位譜)。譜分解技術不僅可以提高地震資料對薄儲層的解釋預測能力，而且能從常規寬頻地 震數據體中提取出更豐富的地質信息，提高地震資料對特殊地質體的解釋識別能力。因此， 這項新的地震屬性分析技術一經推出便引起業界廣泛關注，很快就成為地震勘探技術發展 的熱點。具體表現為算法不斷推陳出新，應用領域不斷拓展。譜分解的算法要從Taner等人的復數道分析開始算起，已經經過了 30年的發展。 早期的研究主要是沿地震反射層位方向進行頻譜分析，研究頻率隨時間變化關系來研究薄 層結構、判斷沉積環境，但這些研究方法由于受短時窗傅氏變換的影響，以及研究結果受顯 示方式的限制，影響了用頻率信息開展對儲層研究的推廣應用。1997年BP-Amoco公司由 Lopez等人提出的地震頻譜分解技術是在短時窗內通過頻譜分解研究薄層變化和地質體的 不連續性的方法，是最新發展起來適用于三維地震解釋和進行儲層預測研究的地震屬性解 釋新技術。地震數據體經分頻處理后的解釋分辨率高于常規地震主頻所能達到的分辨能 力，該方法一經推出便引起人們的極大興趣。該技術可提取尼奎斯特頻率范圍內所有離散 頻率對應的調諧振幅，實現了以交互、動態方式研究薄層在橫向上的連續變化在識別構造 斷裂系統、確定油藏邊界和儲層預測等方面比傳統的地震屬性研究方法具有優勢。后來，研 究人員對短時窗傅氏變換算法不斷的優化和改進，分別將Gabor變換、小波變換(Wavelet Transform, WT)、S變換、非線性的Wigner-Ville分布等時頻分析方法應用到譜分解技術 中。如Partyka等用鑲邊矩形窗的短時傅里葉變換求取不同頻率的振幅譜和相位譜，以此 來預測河道；Marfurt等用短時傅里葉變換(STFT)把時間域地震信號轉到頻率域進行薄層 可視化和沉積相分析；Burnett等、Castagna等和Sinha等采用小波變換譜分解方法進行 烴類檢測ftark等把譜分解技術用于地質年代研究和地震層序分析；Zhao Bo等對譜分解 技術用于時移(四維)地震數據的可行性進行了探究。由于Hansengberg不確定性原則 的約束，頻率分辨率和時間分辨率是一對矛盾體，頻率域分辨率高則必定導致時間域分辨 率降低，反之亦然。為了提高信號的時頻分辨率和精度，Jianlei Lii^2005)將Morlet小波應用到匹配追蹤中。John P. Cast-agna(2006)等對時頻分析算法STFT，CWT，匹配追蹤 (Matching Pursuit, MP)進行了 比較，提出了 Exponential Pursuit(EP)方法，并利用低頻 信息進行含氣儲層的預測和評價。Yanghua Wang(2006)利用連續的Morlet小波提出了改 進的MP方法，提高了 MP方法的計算效率，并應用于地層巖性分析中。此外，近幾年國內外 許多地球物理軟件公司相繼研制和推出了自己的譜分解算法和商業化的應用軟件，促使該 技術迅速發展成為當今地震解釋的主流方法技術。在國內，譜分解的研究正處于初步階段，利用連續頻譜分析方法開展烴類檢測和 儲層預測的研究可追溯到上世紀80年代末，當時的研究是沿地震反射層位的一定時窗范 圍提取地震屬性，進行定性的頻譜分析；用頻率隨時間的變化關系來判斷沉積環境的時頻 方法始于上世紀90年代初。但這些方法由于受傅立葉變換時窗的影響，限制了它們在薄儲 層領域的推廣應用。然而，用頻率信息來研究薄儲層的空間分布特征一直是石油地質學家 們關注的焦點，譜分解在石油物探上的應用相當廣闊，很可能為石油、天然氣的勘探開發開 辟出新的前景。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種，簡化地震信號分析的方法，并在降 低地震信號分析難度的同時，提高地震信號分析的準確性。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下，其特征在于，包括以下步驟(1)用窗函數截取地震信號(2)確定在該窗內的地震信號頻率；(3)沿地震信號移動窗函數，得到地震信號隨時間的變化關系，即地震信號的時頻 分布。所述步驟O)的方法為假定地震信號在窗內為平穩信號，然后采用傅立葉變換 分析窗內地震信號，獲取地震信號頻率。所述步驟(2)在分析地震信號時，還采用了對該窗內信號進行加強并削弱窗外信 號的方法。為了研究信號h(t)在某一時刻t上的特征，采用加強t時刻的信號、衰減其它時 刻的信號的方法，通過用中心在τ的窗函數w(t)乘以信號來實現，短時Rmrier變換可以 表示為Φ^ntJ) 二 J h(T)wiS - t)t^2Mft)df^ (1)上式中，h表示信號，τ和f分別表示時間和頻率，令ω = 2 Ji f。利用褶積理論，上式也可以表示為STFTitJ) 二 f ff(α+刼《 (2)這里，W是w的傅立葉變換，α的單位和f相同。反表示為權利要求1.，其特征在于，包括以下步驟(1)用窗函數截取地震信號(2)確定在該窗內的地震信號頻率；(3)沿地震信號移動窗函數，得到地震信號隨時間的變化關系，即地震信號的時頻分布。2.根據權利要求1所述的，其特征在于，所述步驟(2)的方法為假定 地震信號在窗內為平穩信號，然后采用傅立葉變換分析窗內地震信號，獲取地震信號頻率。3.根據權利要求2所述的，其特征在于，所述步驟(2)在分析地震信號 時，還采用了對該窗內信號進行加強并削弱窗外信號的方法。全文摘要本專利技術公開了一種，屬于信號分析技術，主要解決了現有技術中地震信號分析難度大的問題。，其特征在于，包括以下步驟(1)用窗函數截取地震信號(2)確定在該窗內的地震信號頻率；(3)沿地震信號移動窗函數，得到地震信號隨時間的變化關系，即地震信號的時頻分布。本專利技術方法簡單有效，分析難度低，準確率高，具有很高的實用、推廣價值。文檔編號G01V1/30GK102096105SQ20091021674公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月14日 優先權日2009年12月14日專利技術者黃友華 申請人:武侯區巔峰機電科技研發中心本文檔來自技高網...

【技術保護點】
地震譜分析方法，其特征在于，包括以下步驟：（１）用窗函數截取地震信號：（２）確定在該窗內的地震信號頻率；（３）沿地震信號移動窗函數，得到地震信號隨時間的變化關系，即地震信號的時頻分布。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃友華，
申請(專利權)人：武侯區巔峰機電科技研發中心，
類型：發明
國別省市：90