[發明專利]基于希爾伯特黃變換的四分量鉆孔應變數據異常提取方法

在審

• 申請號: 201811053949.2
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109214092A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 朱凱光;池成全;于紫凝;樊蒙璇;李凱艷;孫慧慧
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本發明涉及四分量鉆孔應變數據異常提取領域，特別涉及一種基于希爾伯特黃變換的四分量鉆孔應變數據異常提取方法，包括：錄入鉆孔應變四分量數據和氣溫數據、氣壓數據、鉆孔水位數據、鉆孔氣壓數據，并對鉆孔應變四分量數據進行應變換算為面應變S_a；對應變換算后的鉆孔應變數據進行集合經驗模態分解；計算分解后的各本征模函數的諧波周期和氣溫、氣壓、鉆孔水位、鉆孔氣壓干擾因素的諧波周期；去除與干擾因素諧波周期相對應的本征模函數；對余下的本征模函數進行希爾伯特變換，并計算瞬時能量；輸出瞬時能量圖。能有針對性的提取到鉆孔應變數據影響因素的特征，為影響因素的排除及提取與地殼應變變化相關的異常信息的問題提供支持。

技術領域

本發明涉及四分量鉆孔應變數據異常提取領域，特別涉及一種基于希爾伯特黃變換的四分量鉆孔應變數據異常提取方法。

背景技術

鉆孔應變觀測是通過對地層內部應變狀態依時間連續變化的精細觀測，發現并掌握震前、震中和震后地殼應變變化的時空分布與發展變化規律，對地震的預測預報工作有著重要的意義。鉆孔應變觀測由于其精度高，很容易受到環境因素的干擾，使與地殼應變變化相關的信息淹沒在這些干擾中。鉆孔應變數據主要的干擾因素有氣溫、氣壓、鉆孔水位(降水量)、鉆孔氣壓。希爾伯特黃變換在理論上可以將復雜的信號分解成為有限個本征模函數(IMF)，所分解出的本征模函數包含了原信號的不同時間尺度的局部特征信息，可以解決排除干擾因素并提取到與地殼應變變化相關的異常信息的問題。

CN106918836A公開了一種基于主成分分析的鉆孔應變數據異常提取方法，根據數據之間相關性的特點，利用主成分分析中的特征值和特征向量分別的將地殼的微弱變化表征出來。

CN202452947U公開了一種四分量鉆孔應變儀觀測系統，包括井上設置的數據存儲網絡傳輸設備、井下設置的主四分量應變儀及連接井上井下的信號線纜，還包括井下設置的輔助四分量應變儀。通過在觀測系統內設置一主、一輔兩個四分量應變儀，增加了系統的可靠性，避免了因一個裝置損壞就使得整個系統癱瘓的情形。

邱澤華等(用小波-超限率分析提取寧陜臺汶川地震體應變異常，2012)采用高通濾波的方法提取四分量鉆孔應變數據的高頻成分。并利用小波-超限率方法對寧陜臺汶川地震提應變異常進行提取分析。池順良等(汶川、魯甸、康定地震前應變數據由自洽到失洽的轉變與地震成核，2014)利用地震前后自恰系數k值的變化，對汶川、魯甸、康定地震前四分量鉆孔應變數據由自洽到失洽的轉變的異常現象進行了分析。但到目前為止，尚未見運用希爾伯特黃變換的方法對四分量鉆孔應變數據進行異常提取的報道。然后現有技術中無法實現在數據處理的過程中有針對性的排除鉆孔應變數據的影響因素干擾并提取與地殼應變變化相關的異常信息。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種基于基于希爾伯特黃變換的四分量鉆孔應變數據異常提取方法,其能有針對性的提取到鉆孔應變數據影響因素的特征，為影響因素的排除及提取與地殼應變變化相關的異常信息的問題提供支持。

本發明是這樣實現的，

一種基于希爾伯特黃變換的四分量鉆孔應變數據異常提取方法，該方法包括：

a、錄入鉆孔應變四分量數據和氣溫數據、氣壓數據、鉆孔水位數據、鉆孔氣壓數據，并對鉆孔應變四分量數據進行應變換算為面應變Sa；

b、對應變換算后的鉆孔應變數據進行集合經驗模態分解；

c、計算分解后的各本征模函數的諧波周期和氣溫、氣壓、鉆孔水位、鉆孔氣壓干擾因素的諧波周期；

d、去除與干擾因素諧波周期相對應的本征模函數；

e、對余下的本征模函數進行希爾伯特變換，并計算瞬時能量；

f、輸出瞬時能量圖。