專利名稱：地震信號的頻譜分析方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及地震勘探技術領域，具體地，涉及一種地震信號的頻譜分析方法及裝置。
背景技術：
對地震信號處理是一種新的頻譜分析技術，主要應用于油氣藏的儲層結(jié)構描述和流體性質(zhì)識別，為油氣藏勘探開發(fā)提供信息，從而降低風險成本，提高油氣開采效率。目前， 地震信號的頻譜分析可以采用以下三種方式來實現(xiàn)(1)短時傅立葉變換(Short Time Fourier Transform, STFT)為了獲得某一時刻局部信號的頻率信息，1946年，Gabor提出了短時傅立葉變換 (STFT)的概念給定一信號f (t) e L2 (R)，其傅立葉變換為 (ω) =< fit)," >= \j(t)e-Mdt⑴其STFT定義為STFTf{oJ)=<f{T)Mr-t)e^ >= /(τ)φ(τ-t)e—dr⑵式中(Ητ-t)是以τ = t為中心的窗函數(shù)，Rr - 0為Φ ( τ _t)的共軛函數(shù)，且窗函數(shù)Φ ( τ )應取對稱函數(shù)并滿足I I φ (τ) I I = 1，I I φ (τ-l) I I = 1(3)顯然，STFTf (ω, t)是變量(ω，t)的二維函數(shù)。在地震信號處理過程中，為了分析低頻信號，宜選擇較寬，面積較大的窗函數(shù)，如Hamming窗和Harming窗等；為了分析高頻信號，宜選擇較窄，面積較小的窗函數(shù)，如Gauss窗和Nuttall窗等。但是由于STFT受到窗函數(shù)的制約，使得時間定位和頻率分辨率的效果折中，從而無法同時在時間域和頻率域同時獲得較高的分辨率。(2)連續(xù)小波變換(Continuous wavelet transform, CffT)設地震記錄s (t)，其連續(xù)小波變換的定義為小波函數(shù)Va,b(t)與s(t)的內(nèi)積
1 foo(t -b、S(a,b) =< s(t),^ab(t) >= -^= ] j(t)m-Ut
VIaI 00 \ a J(4)其中，a為縮放因子(對應于頻率信息)，b為平移因子(對應于時空信息)，￥(t) 叫基小波或母小波，_表示V(t)的復共軛。小波變換S(a，b)體現(xiàn)的是原來的函數(shù)或信號s(t)在t = b點附近隨著分析和觀察的范圍逐漸變化時表現(xiàn)出來的變化情況。小波變換與傅立葉變換比較，它們的變換核不同傅立葉變換的變換核為固定的虛指數(shù)函數(shù)(復三角函數(shù))e_iwt，而小波變換的變換核為任意的母小波V(t)。前者是固定的，而后者是可選的，實際上母小波有無窮多種。通過小波函數(shù)的伸縮可以將地震信號分解到時間-尺度域，在高頻時有較高的時
3間分辨率，但適合地震信號的Morlet小波由于不是正交小波函數(shù)，因此在低頻時頻率分辨率低，在高頻時時間分辨率低；(3)Wigner-Vilie 分布(Wigner-Ville Distribution, WVD)地震實信號s (t)的Wigner-Ville分布定義式為
權利要求
1.一種地震信號的頻譜分析方法，其特征在于，所述的方法包括 獲取地震信號；對所述的地震信號進行Hilbert變換運算，以獲得所述地震信號的解析信號； 將所述的解析信號進行Wigner-Ville分布WVD處理； 根據(jù)所述WVD處理的結(jié)果，確定高斯窗函數(shù)和衰減系數(shù)；根據(jù)確定的高斯窗函數(shù)和衰減系數(shù)對所述WVD處理的結(jié)果進行平滑偽WVD分布時頻分析處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定高斯窗函數(shù)和衰減系數(shù)包括 確定時間域和頻率域的高斯窗函數(shù)、以及時間域和頻率域的衰減系數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，確定時間域和頻率域的高斯窗函數(shù)、以及時間域和頻率域的衰減系數(shù)包括確定所述時間域的高斯窗函數(shù)長度為取零相位子波兩個波谷之間的長度； 確定所述頻率域的高斯窗函數(shù)長度為所述時間域的高斯窗函數(shù)長度的兩倍； 確定所述時間域的衰減系數(shù)為1. 9858e-007 ； 確定所述頻率域的衰減系數(shù)為0. 0211。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)確定的高斯窗函數(shù)和衰減系數(shù)對所述WVD處理的結(jié)果進行平滑偽WVD分布時頻分析處理包括根據(jù)所述確定的時間域和頻率域的高斯窗函數(shù)、以及時間域和頻率域的衰減系數(shù)對所述WVD處理的結(jié)果進行平滑偽WVD分布時頻分析處理。
5.一種地震信號的頻譜分析裝置，其特征在于，所述的裝置包括 地震信號獲取單元，用于獲取地震信號；解析信號獲得單元，用于對所述的地震信號進行Hilbert變換運算，以獲得所述地震信號的解析信號；WVD處理單元，用于將所述的解析信號進行WVD處理；高斯函數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述WVD處理的結(jié)果，確定高斯窗函數(shù)和衰減系數(shù)； 平滑偽WVD處理單元，用于根據(jù)確定的高斯窗函數(shù)和衰減系數(shù)對所述WVD處理的結(jié)果進行平滑偽WVD分布時頻分析處理。
6 根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述高斯函數(shù)確定單元包括 高斯窗函數(shù)確定模塊，用于確定時間域和頻率域的高斯窗函數(shù)；衰減系數(shù)確定模塊，用于確定時間域和頻率域的衰減系數(shù)。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述的高斯窗函數(shù)確定模塊具體用于確定所述時間域的高斯窗函數(shù)長度為取零相位子波兩個波谷之間的長度、以及確定所述頻率域的高斯窗函數(shù)長度為所述時間域的高斯窗函數(shù)長度的兩倍；所述的衰減系數(shù)確定模塊具體用于確定所述時間域的衰減系數(shù)為5. 9858e-007，確定所述頻率域的衰減系數(shù)為0. 0655。
8.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述平滑偽WVD處理單元具體用于 根據(jù)所述確定的時間域和頻率域的高斯窗函數(shù)、以及時間域和頻率域的衰減系數(shù)對所述WVD處理的結(jié)果進行平滑偽WVD分布時頻分析處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種地震信號的頻譜分析方法及裝置，其中，該方法包括獲取地震信號；對地震信號進行Hilbert變換運算，以獲得地震信號的解析信號；將解析信號進行WVD處理；根據(jù)WVD處理的結(jié)果，確定高斯窗函數(shù)和衰減系數(shù)；根據(jù)確定的高斯窗函數(shù)和衰減系數(shù)對WVD處理的結(jié)果進行平滑偽WVD分布時頻分析處理。通過本發(fā)明，可以得到較高的地震信號頻譜分析的時頻分辨率。
文檔編號G01V1/30GK102466819SQ20101053121
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2010年11月3日
發(fā)明者吳小羊, 戴恒昌, 李向陽, 陳雙全 申請人:中國石油大學(北京), 中國石油天然氣集團公司