【摘要】：時(shí)頻分析是儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與解釋技術(shù)的重要組成部分,通過時(shí)頻分析方法可以獲得地震信號(hào)的時(shí)頻譜,進(jìn)而利用時(shí)頻域特征提取地震屬性并進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與流體識(shí)別。不同類型的流體對(duì)地震波的吸收與衰減不同,而地震信號(hào)的時(shí)頻域?qū)傩阅軌蚍从车叵陆橘|(zhì)的差異特性,因此利用地震資料的時(shí)頻特征進(jìn)行屬性分析與儲(chǔ)層流體識(shí)別是有效且可行的。常用的時(shí)頻分析方法如經(jīng)典的短時(shí)傅里葉變換、小波變換以及Wigner-Ville等,存在時(shí)頻分辨率低或交叉項(xiàng)等問題,這些不足極大地制約了其在地震勘探中的應(yīng)用。近年來,高精度時(shí)頻分析方法迅速發(fā)展,如分?jǐn)?shù)域時(shí)頻分析、稀疏時(shí)頻分析等,已成功應(yīng)用于地震勘探和儲(chǔ)層預(yù)測(cè),取得了良好的效果。本論文主要針對(duì)疊后地震資料,以高精度時(shí)頻分析及特征為基礎(chǔ),提取其相關(guān)的地震屬性,以達(dá)到對(duì)儲(chǔ)層含流體性質(zhì)的識(shí)別。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)研究了多種時(shí)頻分析方法,如短時(shí)傅里葉變換、小波變換、S變換、Gabor變換、Wigner-Ville時(shí)頻分布和Cohen類時(shí)頻分布等。對(duì)這些方法進(jìn)行仿真測(cè)試,分析它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。(2)研究了Hilbert-Huang變換,即一種適用于非線性、非平穩(wěn)信號(hào)的自適應(yīng)時(shí)頻分析方法。Hilbert-Huang變換分為經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和Hilbert變換兩個(gè)部分,本文對(duì)該方法的原理和實(shí)現(xiàn)流程進(jìn)行了闡述。由于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解存在模態(tài)混疊現(xiàn)象,文中還介紹了集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法,它是經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的改進(jìn)算法,可以有效地解決模態(tài)混疊問題,但是會(huì)導(dǎo)致分解結(jié)果中存在一定的噪聲,而瞬時(shí)頻率的計(jì)算對(duì)噪聲很敏感,因此需要一個(gè)更穩(wěn)健的瞬時(shí)頻率估算方法。針對(duì)此問題,本文提出了基于阻尼瞬時(shí)頻率的改進(jìn)Hilbert-Huang變換,以補(bǔ)足集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的缺陷。相比其他頻率估算方法,阻尼瞬時(shí)頻率估算方法具有更強(qiáng)的抗噪性和較高的估算精度,合成模型和實(shí)際地震數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明該方法可以有效地獲得地震信號(hào)的瞬時(shí)頻率屬性。(3)作為時(shí)間帶寬積在分?jǐn)?shù)域的延伸,廣義時(shí)間帶寬積可以衡量有效信號(hào)在分?jǐn)?shù)時(shí)頻域的支撐區(qū)域。本文基于廣義時(shí)間帶寬積的定義,結(jié)合分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的時(shí)頻旋轉(zhuǎn)性質(zhì),推導(dǎo)出基于廣義時(shí)間帶寬積準(zhǔn)則的最優(yōu)分?jǐn)?shù)域S變換,可以獲得比傳統(tǒng)S變換更高的時(shí)頻分辨率。另外,本文根據(jù)歸一化二階中心矩的定義,將最優(yōu)階搜索問題轉(zhuǎn)化為二階中心矩的直接計(jì)算,這樣做可以提高最優(yōu)階搜索過程的計(jì)算效率,對(duì)理論信號(hào)的仿真測(cè)試驗(yàn)證了其有效性。實(shí)際地震資料的譜分解結(jié)果表明,本文算法可以獲得時(shí)頻聚集性更好的分頻屬性剖面,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)S變換,這對(duì)復(fù)雜地震信號(hào)處理與油氣儲(chǔ)層預(yù)測(cè)具有重要意義。(4)本文結(jié)合匹配追蹤算法和Wigner高階譜切片,提出了基于匹配追蹤的Wigner高階譜切片方法,可以獲得抑制交叉項(xiàng)的高分辨率時(shí)頻譜。理論模型測(cè)試和實(shí)際地震數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明該方法可以獲得聚集性更好的單頻剖面,提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度。(5)基于反問題求解最優(yōu)化問題,本文提出了稀疏S變換方法,將S反變換過程看作線性反問題,并對(duì)S變換的時(shí)頻譜添加L1范數(shù)稀疏約束,該反問題符合基追蹤去噪形式,利用SPGL1算法可以求得最優(yōu)解,得到高分辨率的稀疏時(shí)頻分布。理論模型和實(shí)際地震數(shù)據(jù)測(cè)試證明了該方法具有良好的性能,可以為地震資料提供高分辨率、聚焦性好的時(shí)頻譜,有利于地震頻譜成像和儲(chǔ)層解釋。(6)本文將頻域顯著性檢測(cè)概念引入地震資料處理領(lǐng)域,并利用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換理論,提出了地震分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)模型,并在實(shí)現(xiàn)過程中進(jìn)行修改獲取更平滑清晰的地震顯著性特征。主要以分?jǐn)?shù)域譜殘差和分?jǐn)?shù)域相位譜兩種模型為例,采用理論模型和實(shí)際地震資料進(jìn)行對(duì)比測(cè)試,分析它們的性能和優(yōu)缺點(diǎn)。利用分?jǐn)?shù)域顯著性檢測(cè)模型,可以得到不同分?jǐn)?shù)階次下的顯著圖,更精確地分析構(gòu)造特征和突出目標(biāo)區(qū)域,這在油氣藏分析中具有重要意義。(7)研究了地震信號(hào)的時(shí)頻域?qū)傩蕴崛∨c分析方法,主要利用最優(yōu)分?jǐn)?shù)階S變換提取多種地震屬性,如中心頻率、均方根頻率、瞬時(shí)帶寬以及Teager主能量屬性,并與常規(guī)S變換的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,分析了譜分解結(jié)果中低頻陰影現(xiàn)象。此外,利用流體的能量衰減屬性,對(duì)儲(chǔ)層含流體性質(zhì)進(jìn)行識(shí)別與分析。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P631.4;P618.13
【圖文】：

部分Marmusi2模型的構(gòu)造要素

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本文編號(hào)：2801310