地震信號分?jǐn)?shù)域頻譜成像基礎(chǔ)理論及若干問題研究.pdf

1、頻譜成像技術(shù)是地震勘探和油氣儲層預(yù)測常用方法之一，頻譜成像技術(shù)的核心是信號的時(shí)頻分析，常規(guī)時(shí)頻分析方法存在分辨率較低、存在交叉項(xiàng)等不足。近年來，在地震信號處理領(lǐng)域出現(xiàn)了許多新型的信號處理技術(shù)以提高譜分解和成像的效果，極大地豐富了傳統(tǒng)譜分解技術(shù)的內(nèi)涵和外延。把分?jǐn)?shù)階傅里葉變換引入傳統(tǒng)時(shí)頻分析方法是提高時(shí)頻分析技術(shù)的方向之一，這類方法突破了傳統(tǒng)時(shí)頻分析方法只能在時(shí)域、頻域以及時(shí)頻域分析處理信號的局限，能夠在時(shí)域、頻域、時(shí)頻域以及分?jǐn)?shù)時(shí)域-頻

2、域分析處理信號。與傳統(tǒng)的時(shí)頻分析方法相比，分?jǐn)?shù)域時(shí)頻分析方法多了一個(gè)自由度，即在時(shí)頻平面上的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，隨著角度從0連續(xù)增長到(17)，分?jǐn)?shù)域時(shí)頻分析方法能夠展示出信號在分?jǐn)?shù)時(shí)域-頻域之間的所有特征。
　　本文主要解決兩個(gè)方面的問題：第一，豐富和發(fā)展分?jǐn)?shù)域時(shí)頻分析理論；第二，將分?jǐn)?shù)域時(shí)頻分析方法用于地震信號分析和儲層預(yù)測，利用本文提出的分?jǐn)?shù)域時(shí)頻分析方法，探索并提出了分?jǐn)?shù)時(shí)頻域瞬時(shí)譜屬性。本文的主要研究內(nèi)容有：
　　(1)

3、研究了常規(guī)時(shí)頻分析方法，如短時(shí)傅里葉變換及譜圖、Gabor變換、S變換、Wigner-Ville分布等。
　　(2)研究了分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的基本理論，介紹了分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的原理以及離散計(jì)算方法，為分?jǐn)?shù)階傅里葉變換和傳統(tǒng)時(shí)頻分析方法相結(jié)合形成分?jǐn)?shù)域時(shí)頻分析方法奠定了基礎(chǔ)。
　　(3)提出了最小廣義時(shí)頻帶寬積搜索最優(yōu)階的快速算法；提出了利用信號模糊域的主方向計(jì)算分?jǐn)?shù)域時(shí)頻分析最優(yōu)階的方法；利用仿真信號測試了不同最優(yōu)階計(jì)算方法對

4、分?jǐn)?shù)域時(shí)頻分析方法的影響。
　　(4)提出了一種基于峰度系數(shù)最大化方法確定最優(yōu)階的分?jǐn)?shù)階Gabor變換。在系統(tǒng)闡述分?jǐn)?shù)階Gabor變換發(fā)展的基礎(chǔ)上，給出了本文提出的算法，這種方法利用峰度系數(shù)最大化方法搜索分?jǐn)?shù)階Gabor變換的最優(yōu)階，該算法是對現(xiàn)有分?jǐn)?shù)階Gabor變換方法的繼承和發(fā)展。該方法在壓制高斯噪聲、多分量信號分析和提高時(shí)頻分辨率方面均有優(yōu)勢。
　　(5)提出了一種高分辨率頻譜成像方法，即分?jǐn)?shù)域反褶積Gabor變換譜圖

5、方法。本文把自適應(yīng)的分?jǐn)?shù)域最優(yōu)窗函數(shù)引入Gabor變換譜圖，為了提高分?jǐn)?shù)域Gabor變換譜圖的時(shí)頻分辨率，將自適應(yīng)最優(yōu)窗函數(shù)的Wingner-Ville分布作為點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)，利用分?jǐn)?shù)域Gabor變換譜圖和PSF反褶積來提高分?jǐn)?shù)域Gabor變換譜圖的分辨率，從而得到分?jǐn)?shù)域反褶積Gabor變換譜圖。
　　(6)研究了分?jǐn)?shù)域時(shí)頻屬性在地震信號預(yù)測儲層中的應(yīng)用，通過提取地震信號的四種時(shí)頻域?qū)傩裕壕礁l率屬性、中心頻率屬性、頻率衰

6、減梯度屬性、瞬時(shí)T-K主能量屬性，通過對比常規(guī)時(shí)頻分析方法提取的上述時(shí)頻域?qū)傩?，結(jié)果表明本文提出的分?jǐn)?shù)域時(shí)頻分析方法的頻域?qū)傩詢幼R別效果更好，能更有效的刻畫儲層的空間展布。均方根頻率、中心頻率、衰減梯度屬性和瞬時(shí)T-K主能量四種屬性中，分?jǐn)?shù)域衰減梯度屬性和瞬時(shí)T-K主能量在儲層識別的效果更好。
　　本研究在一定程度上提高了地震資料的解釋能力，為油氣勘探開發(fā)提供技術(shù)支持，從而降低油氣勘探和開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。研究結(jié)果表明分?jǐn)?shù)階傅里葉變換在