地震信号分数域频谱成像基础理论及若干问题研究

发布时间：2017-09-30 14:15

  本文关键词：地震信号分数域频谱成像基础理论及若干问题研究

  更多相关文章： 分数阶傅里叶变换 时频分析 频谱成像 地震属性分析 油气储层预测

【摘要】：频谱成像技术是地震勘探和油气储层预测常用方法之一,频谱成像技术的核心是信号的时频分析,常规时频分析方法存在分辨率较低、存在交叉项等不足。近年来,在地震信号处理领域出现了许多新型的信号处理技术以提高谱分解和成像的效果,极大地丰富了传统谱分解技术的内涵和外延。把分数阶傅里叶变换引入传统时频分析方法是提高时频分析技术的方向之一,这类方法突破了传统时频分析方法只能在时域、频域以及时频域分析处理信号的局限,能够在时域、频域、时频域以及分数时域-频域分析处理信号。与传统的时频分析方法相比,分数域时频分析方法多了一个自由度,即在时频平面上的旋转角度参数,随着角度从0连续增长到(17)?,分数域时频分析方法能够展示出信号在分数时域-频域之间的所有特征。本文主要解决两个方面的问题:第一,丰富和发展分数域时频分析理论;第二,将分数域时频分析方法用于地震信号分析和储层预测,利用本文提出的分数域时频分析方法,探索并提出了分数时频域瞬时谱属性。本文的主要研究内容有:(1)研究了常规时频分析方法,如短时傅里叶变换及谱图、Gabor变换、S变换、Wigner-Ville分布等。(2)研究了分数阶傅里叶变换的基本理论,介绍了分数阶傅里叶变换的原理以及离散计算方法,为分数阶傅里叶变换和传统时频分析方法相结合形成分数域时频分析方法奠定了基础。(3)提出了最小广义时频带宽积搜索最优阶的快速算法;提出了利用信号模糊域的主方向计算分数域时频分析最优阶的方法;利用仿真信号测试了不同最优阶计算方法对分数域时频分析方法的影响。(4)提出了一种基于峰度系数最大化方法确定最优阶的分数阶Gabor变换。在系统阐述分数阶Gabor变换发展的基础上,给出了本文提出的算法,这种方法利用峰度系数最大化方法搜索分数阶Gabor变换的最优阶,该算法是对现有分数阶Gabor变换方法的继承和发展。该方法在压制高斯噪声、多分量信号分析和提高时频分辨率方面均有优势。(5)提出了一种高分辨率频谱成像方法,即分数域反褶积Gabor变换谱图方法。本文把自适应的分数域最优窗函数引入Gabor变换谱图,为了提高分数域Gabor变换谱图的时频分辨率,将自适应最优窗函数的Wingner-Ville分布作为点扩散函数(PSF),利用分数域Gabor变换谱图和PSF反褶积来提高分数域Gabor变换谱图的分辨率,从而得到分数域反褶积Gabor变换谱图。(6)研究了分数域时频属性在地震信号预测储层中的应用,通过提取地震信号的四种时频域属性:均方根频率属性、中心频率属性、频率衰减梯度属性、瞬时T-K主能量属性,通过对比常规时频分析方法提取的上述时频域属性,结果表明本文提出的分数域时频分析方法的频域属性储层识别效果更好,能更有效的刻画储层的空间展布。均方根频率、中心频率、衰减梯度属性和瞬时T-K主能量四种属性中,分数域衰减梯度属性和瞬时T-K主能量在储层识别的效果更好。本研究在一定程度上提高了地震资料的解释能力,为油气勘探开发提供技术支持,从而降低油气勘探和开发的风险。研究结果表明分数阶傅里叶变换在提高信号时频分辨率方面具有潜力,因此需要在此基础上作进一步深入研究。
【关键词】：分数阶傅里叶变换 时频分析 频谱成像 地震属性分析 油气储层预测
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状及发展动态13-17
• 1.2.1 时频域地震属性分析13-15
• 1.2.2 分数域时频分析15-17
• 1.3 本文主要研究内容及技术路线17-18
• 1.4 论文结构安排18-21
• 第二章 非平稳信号时频分析基础21-39
• 2.1 傅里叶变换和Hilbert变换21-24
• 2.1.1 离散傅里叶变换21-22
• 2.1.2 Hilbert变换22-24
• 2.2 短时傅里叶变换24-28
• 2.2.1 时频分析的必要性24-26
• 2.2.2 短时傅里叶变换26-27
• 2.2.3 短时傅里叶变换的局限性27-28
• 2.3 Gabor变换及相关理论28-32
• 2.3.1 Heisenberg测不准原理28-29
• 2.3.2 Gabor变换29-30
• 2.3.3 Gabor变换的时频带宽积30-32
• 2.4 S变换32-33
• 2.5 Wigner-Ville分布33-37
• 2.6 短时傅里叶变换谱图37-38
• 2.7 本章小结38-39
• 第三章 分数域时频分析及相关理论39-59
• 3.1 分数阶傅里叶变换的原理39-44
• 3.1.1 分数阶傅里叶变换40-44
• 3.1.2 分数阶傅里叶变换的性质44
• 3.2 分数阶傅里叶变换的离散数值计算44-47
• 3.2.1 特征分解型算法44-45
• 3.2.2 采样分解型算法45-47
• 3.3 分数域最优阶搜索方法及快速算法47-56
• 3.3.1 基于广义时频带宽积最优阶由粗到精的快速搜索方法48-51
• 3.3.2 模糊域最优阶计算方法51-56
• 3.4 不同最优阶计算方法对时频分析结果影响的比较56-58
• 3.5 本章小结58-59
• 第四章 分数域Gabor变换地震频谱成像方法59-76
• 4.1 分数阶Gabor变换59-62
• 4.1.1 双正交型的分数阶Gabor变换59-61
• 4.1.2 内积型的分数阶Gabor变换61-62
• 4.2 基于旋转不变性的分数阶Gabor变换62-64
• 4.3 基于峰度系数搜索最优阶的FrGT64-75
• 4.3.1 基于峰度系数最大化的FrGT64-67
• 4.3.2 理论信号测试67-72
• 4.3.3 实际资料处理72-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第五章 分数域反褶积Gabor变换谱图地震频谱成像方法76-88
• 5.1 概述76
• 5.2 分数域反褶积Gabor变换谱图基本原理76-78
• 5.3 算法实现步骤和流程图78-79
• 5.4 理论模型仿真与测试79-83
• 5.5 应用实例分析83-87
• 5.6 本章小结87-88
• 第六章 分数域地震属性分析及应用88-112
• 6.1 概述88
• 6.2 分数域均方根频率属性及应用88-95
• 6.2.1 分数域均方根频率属性88-90
• 6.2.2 实例分析90-95
• 6.3 分数域中心频率属性及应用95-99
• 6.3.1 分数域中心频率频属性95
• 6.3.2 实例分析95-99
• 6.4 分数域频率衰减梯度属性及应用99-106
• 6.4.1 分数域频率衰减梯度属性99-102
• 6.4.2 实例分析102-106
• 6.5 分数域瞬时T-K主能量属性及应用106-111
• 6.5.1 分数域瞬时T-K主能量106-107
• 6.5.2 实例分析107-111
• 6.6 本章小结111-112
• 第七章 总结与展望112-115
• 7.1 结论与认识112-113
• 7.2 研究工作展望113-115
• 致谢115-116
• 参考文献116-126
• 攻读博士学位期间取得的研究成果及科研工作126-128
• 一、已发表的学术论文126
• 二、申请专利126-127
• 三、参与科研项目127-128

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 闫新海,程德福,李桐林;地震信号中长周期随机干扰抑制技术的研究[J];世界地质;2000年01期

2 闫新海,程德福,宋晓琴;地震信号中长周期随机干扰的消除方法[J];地质装备;2000年01期

3 张凤环,陈安方;一种新型的地震信号判别电路[J];东北地震研究;2002年04期

4 王海军,刘贵忠,范万春;广义分维在地震信号初至检测中的应用[J];核电子学与探测技术;2004年06期

5 傅燕,赵荣椿,王刚;小波变换在地震信号噪声处理中的应用[J];西北工业大学学报;2004年06期

6 刘喜武;刘婉莹;刘洪;李幼铭;;地震信号广义时频分析及其数值实现[J];物探化探计算技术;2007年05期

7 黄捍东;张如伟;郭迎春;;地震信号的小波分频处理[J];石油天然气学报;2008年03期

8 刘霞;潘洪屏;高晓春;吴伟龙;;基于小波阈值的地震信号去噪处理[J];科学技术与工程;2010年29期

9 冯智慧;刘财;冯fE;王典;张先武;;基于高阶累积量一维切片的地震信号初至自动拾取方法[J];吉林大学学报(地球科学版);2011年02期

10 王宁;周U，

本文编号：948662