[發明專利]時變相位分解與重構方法

有效

• 申請號: 201710651476.5
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107831535B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 楊培杰;王長江;劉書會;穆星;羅紅梅;管曉燕;張娟;王慶華;鄭文召;劉華夏;顏世翠;張志敬
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發研究院
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/32
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所 37224
• 代理人: 崔曉艷

本發明提供一種時變相位分解與重構方法，該時變相位分解與重構方法包括：步驟1，輸入地震數據；步驟2，選擇窗函數類型和時間長度，進行地震數據時頻譜分析；步驟3，進行相位分解；步驟4，設定待重構的相位值和容許誤差；步驟5，在設定好的相位內對所有頻率的信息進行處理，得到相位重構后的地震道。該時變相位分解與重構方法用于地震數據的處理和解釋過程中，實現地震數據的相位分解，整個相位分解與重構過程簡潔高效，在實際中具有很好的應用效果。

技術領域

本發明涉及油田開發技術領域，特別是涉及到一種時變相位分解與重構方法。

背景技術

目前，地震數據的時頻分析方法應用非常廣泛，這些方法往往只是去分析地震數據的振幅譜，進而進行有效儲層的預測，但是對于相位譜，幾乎沒有涉及，主要原因是對相位譜的分析難度很大，因此，如何從地震數據中有效地提取相位信息并進行分析是地震數據頻率域處理的難點。

傅立葉變換是地震數據分析和處理中用到的最核心的技術。它把數據從時間域轉換到頻率域，可以有效地重新分布數據，并由此分析出數據的分布規律。通過傅立葉變換把信號的時間域表示與頻率域表示聯系起來，使在時間域內難以觀察的現象和規律，在頻率域內可以清楚地顯示出來。時間域和頻率域構成了一個信號的兩種表示方式。雖然傅立葉變換建立了從一個域到另一個域的一種數學表示方法,但是這兩個域是不同的，它們并沒有構成一個統一的域。信號的時間信息在頻域是很難得到的，同樣頻譜只是顯示任一頻率包含在信號中的總強度,它很難提供有關譜分量的時間局域化的信息。然而，地震數據的頻率成分是隨著時間的變化而變化的。因此，地震信號屬于非平穩信號這一類。分析非平穩信號需要把整體頻譜的概念推廣到局部頻率的描述上。由傅立葉變換得到的譜能量密度函數可以表示數據的頻率，但是不能表示出什么地方頻率成分發生了變化。

針對這一問題，近年來發展了信號時頻域表示方法，它將一維時域信號x(t)或者頻域信號X(ω)映射成為時間－頻率平面上的二維信號P_x(t,ω)，其性質與用途非常令人感興趣。這些時頻表示方法主要有線性時頻表示類和二次(雙)線性時頻表示類。

時頻分析技術自發軔之初，其應用潛力就初露端倪，這一技術的長足進展，為許多難題的解決帶來了曙光，時頻分析的方法包括線性時頻表示法和二次時頻表示法。信號的線性時頻表示主要有短時傅立葉變換(Short Time Fourier Transform,STFT)、小波變換(Wavelet Transform,WT)以及S變換(S-transform,ST)等等。

短時傅立葉變換實際上就是加窗的傅立葉變換，通常假設信號在窗函數的有效持續時間內是平穩的，但此條件通常無法滿足或近似滿足，短時傅立葉變換使用一個固定的窗函數，窗函數一旦確定了以后，其形狀就不再發生改變，短時傅立葉變換的分辨率也就確定了，如果要改變分辨率，則需要重新選擇窗函數。短時傅立葉變換用來分析分段平穩信號或者近似平穩信號猶可，但是對于非平穩信號，因而它的時間和頻率分辨率都很低，不能滿足分析精度上的要求。

小波變換是近十幾年才發展起來的信號分析方法，它主要用于數據的壓縮和圖像的邊緣檢測，小波變換是以時間和尺度為參數，在時間-尺度平面的不同位置上具有不同的分辨率，因而是一種多分辨率分析方法。小波分析得益于小波基函數的完備性、自相似性和多分辨性，它能獲得成功的兩個最重要的原因是其擁有塔形快速算法和良好的時頻局域特性；缺點則是一旦母小波選擇不當，應用效果會大受影響。

美籍華人N.E Huang等人在對瞬時頻率的概念進行了深入研究后，創立了希爾伯特-黃變換的新方法，創造性地提出了固有模態信號的新概念以及將任意信號分解為固有模態信號組成的方法—經驗模態分解法，從而賦予了瞬時頻率合理的定義、物理意義和求法，初步建立了以瞬時頻率為表征信號變化的基本量，以固有模態信號為基本時域信號的新時頻分析方法體系，這一方法體系從根本上擺脫了傅立葉變換理論的束縛，但是這種方法的最大缺陷是它的抗噪能力不強，有時候的分析結果難以解釋，從而限制了這種方法的應用。