本技术介绍了一种地震资料时频分析的新方法及其系统,该方法通过采集地震数据,并利用S变换技术进行时频分析,以提取地震数据的时频特征。
背景技术
时频分析是地震勘探中针对非稳态信号处理和分析的重要方法之一,在薄层储层识别、瞬态信号分析及地震数据的频率分解中起着重要作用。在时频谱上,能确定每一时刻地震数据的频率成分,可用于地震数据中的薄层分析、烃类检测等工作。现有窗口类时频分析方法的分辨率受测不准原理限制,导致时间分辨率和频率分辨率相互制约,无法达到最高。时频分析依赖于Fourier变换,如对时间域地震数据加窗后再Fourier变换,即短时Fourier变换,也可对频率域加窗后反Fourier变换,即为短频Fourier变换(SFFT),但无论哪种变换实现策略,其窗口大小固定,对于低高频均丰富的地震数据适应性较差;因此,考虑高低频时间信号的周期不同,提出具有多分辨率分析的小波变换(WT)及S变换(ST),其中,小波变换使用的小波基函数进行地震数据分解,而对于不同的小波基函数,其尺度和频率的对应关系不固定,因此,固定基函数为Morlet小波(即固定中心频率),以频率代替小波变换的尺度,得到S变换;同小波变换类似,S变换低频时间分辨率低,频率分辨率高;高频时间分辨率高、频率分辨率低,具有多分辨率特征。
因为窗口时频分析方法的受测不准原理影响,时间分辨率和频率分辨率无法同时达到最高,因此,众多学者将待分析地震数据假设为多分量信号,提出同步挤压类时频分析方法(SST),该方法利用窗口时频分析方法的时频谱求取瞬时频率,然后将一定频带范围内的信号重分配到瞬时频率附近,获得高频率分辨率的时频分析方法,而为了提高瞬时频率求取方法精度,提出高阶同步挤压变换(HighOrder-SST)、多步挤压变换(MSST);而为了获得更清晰的时频谱,提出同步提取变换(SET);与上述方法类似,稀疏反演类时频分析方法以部分Fourier变换矩阵作为观测矩阵,假设时频谱的稀疏性,利用稀疏反演策略得到高分辨率时频谱,这类方法与同步挤压类方法类似,得到的时频谱的频率均介于平均频率和瞬时频率之间。当地震数据完全满足多分量信号的假设时,采用自适应地震数据分解策略和Hilbert-Huang变换也可获得高频率分辨率的时频谱。
现有基于S变换或窗口类时频分析技术虽然在处理地震数据的时频特性方面具有一定优势,但也存在一定的缺陷和需要解决的问题。S变换的时间分辨率和频率分辨率受到测不准原理的限制,这意味着无法同时获得极高的时间分辨率和频率分辨率;在S变换中,每个频率分量的地震数据使用固定大小的窗口进行处理,导致在低频时时间分辨率较低,而在高频时频率分辨率较低;由于S变换使用了多个滤波器进行多频带滤波,窗口效应可能导致时频谱的失真,影响地震数据的准确分析。
实现思路