發(fā)布時(shí)間：2022-02-10 09:26

　　地震信號(hào)是復(fù)雜的非線性非平穩(wěn)信號(hào),其時(shí)頻屬性包含豐富的地層信息,已被證實(shí)可反映碳酸鹽巖儲(chǔ)層的特征。時(shí)頻分析方法把一維時(shí)間信號(hào)投映至二維時(shí)間頻率空間,能夠刻畫(huà)信號(hào)在局部范圍內(nèi)的時(shí)間、頻率特征,是分析非線性非平穩(wěn)信號(hào)的有效方法。Huang等基于信號(hào)自身的特點(diǎn)和約束條件定義,開(kāi)創(chuàng)了完整的希爾伯特-黃變換（HHT）方法體系。它可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行高精度時(shí)頻分解,從而進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè),但模態(tài)混疊、終點(diǎn)效應(yīng)、譜分析奇異值等限制了其應(yīng)用。本文對(duì)HHT方法中存在的缺陷進(jìn)行系統(tǒng)改進(jìn),獲取川西地區(qū)地震數(shù)據(jù)的低頻陰影剖面,對(duì)目標(biāo)區(qū)域的儲(chǔ)層特性和含氣特征進(jìn)行預(yù)測(cè)。并結(jié)合測(cè)井評(píng)價(jià),應(yīng)用有監(jiān)督的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層含氣性的自適應(yīng)高精度識(shí)別。概括起來(lái),本文研究的主要內(nèi)容如下:（1）在對(duì)比短時(shí)傅里葉變換、Wigner-Ville分布、小波變換、S變換等傳統(tǒng)時(shí)頻分析工具的基礎(chǔ)上,引入HHT方法對(duì)非線性非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行處理。系統(tǒng)分析HHT方法基本原理、本征模態(tài)函數(shù)（IMF）約束定義、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）篩分過(guò)程和希爾伯特變換（HT）提取IMF瞬時(shí)屬性的方法,突出HHT在時(shí)間域、頻率域都能達(dá)到高精度的優(yōu)勢(shì)。（2）逐一分析HHT方法中存... 

【文章來(lái)源】：成都信息工程大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

解析信號(hào)的瞬時(shí)屬性對(duì)于任意一個(gè)信號(hào)，都可以根據(jù)式（2-18）求出其瞬時(shí)頻率

成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文第13頁(yè)共54頁(yè)圖2-5Hilbert譜（a.IMF1b.y(t)）圖2-5（a）中，橫縱坐標(biāo)各自對(duì)應(yīng)時(shí)間t和IMF1在t時(shí)刻的瞬時(shí)頻率f1(t)，顏色的深淺對(duì)應(yīng)IMF1在該時(shí)刻的振幅a1(t)，表示信號(hào)能量的強(qiáng)弱。圖2-5（b）中，經(jīng)過(guò)HHT，信號(hào)被分為三個(gè)主要的分量，在圖中由上至下依次對(duì)應(yīng)頻率在40Hz、15Hz、5Hz左右。而其顏色主體分別為綠色、紅色、藍(lán)色，對(duì)應(yīng)的振幅分別在0.4、1、0.05左右。Hilbert譜清晰地展現(xiàn)了原時(shí)間序列各組成成分的局部時(shí)間頻率細(xì)節(jié)。由于EMD得到的各IMF具備準(zhǔn)正交性，但并非是完全正交的，不滿足Bedrosian理論和Nuttall理論的限定，求取的瞬時(shí)頻率仍可能出現(xiàn)突變或負(fù)值[45]。有關(guān)理論和改進(jìn)方法將在下一章中研究。完整的HHT過(guò)程如圖2-6所示。任意一個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)EMD獲取IMF后都可以通過(guò)HSA求出其瞬時(shí)屬性，得到Hilbert譜。Hilbert譜可以反映信號(hào)的頻率隨時(shí)間變化的情況，展現(xiàn)信號(hào)局部在時(shí)間頻率空間內(nèi)的能量分布狀況。圖2-6HHT方法基本流程2.3時(shí)頻分析方法的比較以下采用不同時(shí)頻工具對(duì)模擬地震波投映的能量分布特征做出分析。地震信號(hào)由地震子波組成。地震子波受地下介質(zhì)多樣分布的影響，振動(dòng)是非周期的，屬性十分繁復(fù)。為了研究方便，采用由Ricker提出的雷克子波數(shù)學(xué)模型202()0()[12()]ftRtfte（2-26）模擬地震子波。式中f0為子波的主頻。模擬信號(hào)長(zhǎng)5s，在0.07s、0.25s、0.27s、0.4s處疊加了4個(gè)主頻分別是40Hz、70Hz、70Hz、120Hz的雷克子波，采樣頻率為100Hz。模擬子波及不同方法分析其時(shí)間頻率空間內(nèi)的能量分布結(jié)果參見(jiàn)圖2-7。AmpAmp

3.2.1 終點(diǎn)效應(yīng) EMD 的另一個(gè)突出問(wèn)題是終點(diǎn)效應(yīng)。終點(diǎn)效應(yīng)的產(chǎn)生與 EMD 的分解原理有關(guān)。EMD 在求取信號(hào)的包絡(luò)線時(shí)是以極值點(diǎn)為基礎(chǔ)的，而在信號(hào)首尾兩個(gè)終點(diǎn)處，默認(rèn)其終點(diǎn)就是極值點(diǎn)。然而實(shí)際信號(hào)的終點(diǎn)處往往仍處于上升或下降的區(qū)間內(nèi)，以此為極點(diǎn)擬合的包絡(luò)與實(shí)際包絡(luò)之間存在誤差。經(jīng)過(guò)多輪迭代，導(dǎo)致最終的分解結(jié)果不夠理想，即產(chǎn)生了終點(diǎn)效應(yīng)。 圖 3-5 直觀說(shuō)明了終點(diǎn)效應(yīng)的產(chǎn)生。原始信號(hào)在終點(diǎn)處存在不符合實(shí)際情況的“偽極值點(diǎn)”。將原始信號(hào)在兩端終點(diǎn)處的值作為極值點(diǎn)繪制的上包絡(luò)線和對(duì)原始信號(hào)前后終點(diǎn)進(jìn)行延拓繪制的上包絡(luò)線在兩個(gè)終點(diǎn)附近處有顯著的差異。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3618658