时频分析方法在地震资料处理中的研究与应用

发布时间：2020-07-04 08:07

【摘要】：在油气勘探中,由于地下地质构造的复杂性,目前的地震采集技术有可能导致地震有效信号和噪声干扰的混杂现象,这对于后期的资料处理会造成一定的影响。为了获取较为准确的有效地震信号和实现精细的储层刻画,地震资料去噪处理和时频域地震信号识别手段必不可少,这对于后期的资料解释和储层预测具有极其重要的作用。因此,通过时频分析方法将地震信号在时间域和频率域进行联合分析,不仅能有效去除噪声干扰,还能较为准确地刻画时变地震信号的瞬时振幅、瞬时频率等信息,用于获取地下地层重要的构造及岩性特征信息。目前常见的时频分析方法主要包括短时傅里叶变换(STFT)、小波变换(WT)、S变换(ST)和广义S变换(GST)。这些时频分析方法只能给出时间域与频率域的总体变化,无法直观地看出局部频率分量的分布情况,不能同时兼顾时间分辨率和频率分辨率,并且计算公式复杂,需要预先选取基函数。而希尔伯特黄变换(HHT)可以产生具有局部特性的瞬时频率属性,便于观察局部频率变换的情况,其计算公式相对简单,避免了时间窗口与频率窗口乘积为常数的情况,时间和频率可以同时达到较高的分辨率。本文主要将几种常见的时频分析方法与希尔伯特黄变换进行研究与比较,分析希尔伯特黄变换方法的优越性,并将其应用到实际地震资料处理中进行验证。首先将从传统时频分析方法出发,介绍了几种常见的时频分析方法原理,包括傅里叶变换(FT)、短时傅里叶变换(STFT)、小波变换(WT)、S变换和广义S变换,分析这些时频方法之间的优缺点。然后引入希尔伯特黄变换(HHT),并对希尔伯特黄变换中的EMD分解进行改进,引入CEEMD方法,很好地消除EMD分解中存在的“模态混叠”现象。然后将基于CEEMD的HHT应用到理论模型和实际地震资料处理中,结果表明CEEMD方法在实际地震资料中的去噪效果优于EMD方法,并且可以很好地消除EMD分解中的“模态混叠”问题。CEEMD方法去噪后的瞬时振幅剖面中层位连续性较好,更加清晰,信噪比较高。相较于其他时频分析方法而言,基于CEEMD的HHT方法能够更好地反映出单频剖面的局部变化特性,单频剖面的地层连续性更好。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631.44
【图文】：

模拟记录,短时傅里叶,结果对比,傅里叶频谱

（d）模拟记录逆变换记录结果图 2-1 模拟记录的短时傅里叶正逆变换结果对比-1（a）是一道合成的非平稳地震信号，其中主频为 50Hz；对里叶变换得到傅里叶频谱如图 2-1（b）；对该合成信号进行短

短时傅里叶变换,时频,时窗

短时傅里叶变换时频谱对比

【参考文献】