發(fā)布時間：2022-02-10 09:26

　　地震信號是復(fù)雜的非線性非平穩(wěn)信號,其時頻屬性包含豐富的地層信息,已被證實(shí)可反映碳酸鹽巖儲層的特征。時頻分析方法把一維時間信號投映至二維時間頻率空間,能夠刻畫信號在局部范圍內(nèi)的時間、頻率特征,是分析非線性非平穩(wěn)信號的有效方法。Huang等基于信號自身的特點(diǎn)和約束條件定義,開創(chuàng)了完整的希爾伯特-黃變換（HHT）方法體系。它可以對信號進(jìn)行高精度時頻分解,從而進(jìn)行儲層預(yù)測,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,對目標(biāo)區(qū)域的儲層特性和含氣特征進(jìn)行預(yù)測。并結(jié)合測井評價,應(yīng)用有監(jiān)督的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對儲層含氣性的自適應(yīng)高精度識別。概括起來,本文研究的主要內(nèi)容如下:（1）在對比短時傅里葉變換、Wigner-Ville分布、小波變換、S變換等傳統(tǒng)時頻分析工具的基礎(chǔ)上,引入HHT方法對非線性非平穩(wěn)信號進(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）篩分過程和希爾伯特變換（HT）提取IMF瞬時屬性的方法,突出HHT在時間域、頻率域都能達(dá)到高精度的優(yōu)勢。（2）逐一分析HHT方法中存... 

【文章來源】：成都信息工程大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

解析信號的瞬時屬性對于任意一個信號，都可以根據(jù)式（2-18）求出其瞬時頻率

成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文第13頁共54頁圖2-5Hilbert譜（a.IMF1b.y(t)）圖2-5（a）中，橫縱坐標(biāo)各自對應(yīng)時間t和IMF1在t時刻的瞬時頻率f1(t)，顏色的深淺對應(yīng)IMF1在該時刻的振幅a1(t)，表示信號能量的強(qiáng)弱。圖2-5（b）中，經(jīng)過HHT，信號被分為三個主要的分量，在圖中由上至下依次對應(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)了原時間序列各組成成分的局部時間頻率細(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過程如圖2-6所示。任意一個信號經(jīng)過EMD獲取IMF后都可以通過HSA求出其瞬時屬性，得到Hilbert譜。Hilbert譜可以反映信號的頻率隨時間變化的情況，展現(xiàn)信號局部在時間頻率空間內(nèi)的能量分布狀況。圖2-6HHT方法基本流程2.3時頻分析方法的比較以下采用不同時頻工具對模擬地震波投映的能量分布特征做出分析。地震信號由地震子波組成。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。模擬信號長5s，在0.07s、0.25s、0.27s、0.4s處疊加了4個主頻分別是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間頻率空間內(nèi)的能量分布結(jié)果參見圖2-7。AmpAmp

3.2.1 終點(diǎn)效應(yīng) EMD 的另一個突出問題是終點(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 在求取信號的包絡(luò)線時是以極值點(diǎn)為基礎(chǔ)的，而在信號首尾兩個終點(diǎn)處，默認(rèn)其終點(diǎn)就是極值點(diǎn)。然而實(shí)際信號的終點(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 直觀說明了終點(diǎn)效應(yīng)的產(chǎn)生。原始信號在終點(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)線和對原始信號前后終點(diǎn)進(jìn)行延拓繪制的上包絡(luò)線在兩個終點(diǎn)附近處有顯著的差異。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]高分辨率時頻分析方法及其在儲層預(yù)測中的應(yīng)用研究[D]. 劉偉.中國石油大學(xué)(北京) 2016
[3]基于云模型的EMD相控測井儲層預(yù)測研究[D]. 趙妮.成都理工大學(xué) 2016

碩士論文
[1]量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及在儲層識別中的應(yīng)用[D]. 李國蕊.東北石油大學(xué) 2017
[2]基于EMD樣本熵和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的乳化機(jī)故障診斷系統(tǒng)研究[D]. 孫曜文.杭州電子科技大學(xué) 2017
[3]地震屬性中振幅和頻率與油氣層的關(guān)系[D]. 薛雪.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2014



本文編號：3618658