判斷Sk+1 (t)是否單調(diào)或?yàn)槌Ａ浚绾问?，則余量記為分解剩余項(xiàng)rk，分解過程結(jié) 束，否則返回步驟②，令Sk+1(t) =Sk(t)。
[0044] 經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解后的信號(hào)可以表示為：
[0046] 其中h4(t)為被分解后的信號(hào)；(^為分解得到的固有模態(tài)分量；a為分解產(chǎn)生固有 模態(tài)的個(gè)數(shù);4為分解剩余項(xiàng)。
[0047] 步驟S4 :由于分解得到的固有模態(tài)分量存在偽分量與噪聲集中分量，信號(hào)理論上 分解出a項(xiàng)基本模式分量，但是由于分解誤差會(huì)產(chǎn)生基本模式分量c';與82項(xiàng)偽分 量c" i，即：
[0049] 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解后的基本模式分量c';與分解前信號(hào)的相關(guān)性R如下：
[0051] 在公式（4)中，由于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解過程是局部正交分解，所以：
[0052] CN 105116442 A 機(jī)切 5/7 頁
[0055] 由公式（4) (5) (6)可知，各基本模式分量與分解前信號(hào)的相關(guān)性約等于各分量的 自相關(guān)，而偽分量與分解前信號(hào)的相關(guān)性約等于〇,所以，可以利用此相關(guān)性判別真?zhèn)畏至?達(dá)到自適應(yīng)選擇去除偽分量。根據(jù)隨機(jī)噪聲的無方向性可知隨機(jī)噪聲集中的分量與原始 信號(hào)的相關(guān)性較低，趨近于〇。根據(jù)上面的推論我們就可以做一個(gè)規(guī)定：選取相關(guān)系數(shù)大于 〇. 01的固有模態(tài)分量作為有效分量，得到k個(gè)有效固有模態(tài)分量Xk (t)。
[0056] 因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解過程中會(huì)分出偽分量或噪聲集中的固有模態(tài)分量，故這些分量 需要除去，在此，本方法建立固有模態(tài)分量與原始地震信號(hào)相關(guān)系數(shù)大小對(duì)比的基礎(chǔ)上，來 判別各個(gè)固有模態(tài)分量是否是所需的有用信號(hào)集中的分量。
[0057] 步驟S5 :固有模態(tài)分量是平穩(wěn)信號(hào)或簡單的非線性信號(hào)，屬于窄帶信號(hào)。任何一 個(gè)窄帶信號(hào)X(t)都能得到它的希爾伯特變換結(jié)果Y(t)，其公式為：
[0059] 對(duì)步驟S4中的有效固有模態(tài)分量Xk (t)，進(jìn)行希爾伯特變換得Yk (t)。
[0060] Xk⑴與Yk⑴構(gòu)成解析信號(hào)Zk⑴
[0065] 其中ak(t)為瞬時(shí)振幅，Θ k(t)為瞬時(shí)相位，c〇k(t)為瞬時(shí)頻率。
[0066] 設(shè)計(jì)白化濾波器，對(duì)有效固有模態(tài)分量的瞬時(shí)振幅進(jìn)行譜白化處理，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)振 幅的自適應(yīng)增強(qiáng)。
[0067] 首先通過傅里葉變換得到有效固有模態(tài)分量的瞬時(shí)振幅譜Ak ( ω )，并求出振幅譜 的包絡(luò)λ k ( ω )，則白化濾波器為：
[0069] 其中mk為包絡(luò)λ k(co)的最大值，即Ink= max( λ k(co))。ε為白噪因子，用于調(diào) 節(jié)地震數(shù)據(jù)的信噪比和分辨率。ε越大，分辨率降低，信噪比增強(qiáng)；ε越小，分辨率提高，信 噪比降低。ε的數(shù)值是根據(jù)實(shí)際的地震信號(hào)來計(jì)算選擇的。在巖性油氣藏弱反射地震信號(hào) 中，常選擇的白噪因子ε數(shù)值為0.3。
[0070] 然后將每個(gè)有效固有模態(tài)分量上的瞬時(shí)振幅^⑴與白化濾波器fk(co)相乘，其 中的ω由瞬時(shí)頻率cok(t)替代，從而實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)振幅的自適應(yīng)增強(qiáng)。白化后的瞬時(shí)振幅為：
[0072] 對(duì)瞬時(shí)振幅&進(jìn)行自適應(yīng)增強(qiáng)后，地震信號(hào)的相位信息均保持不變。可以將瞬時(shí) 相位與增強(qiáng)后的瞬時(shí)振幅進(jìn)行重構(gòu)，得到重構(gòu)地震信號(hào)。
[0074] 進(jìn)一步的，將重構(gòu)地震信號(hào)的信噪比與原始地震信號(hào)的信噪比進(jìn)行比較，其比較 結(jié)果如表2所示：
[0075] 表2原始地震剖面與重構(gòu)地震剖面信噪比
[0078] 由表2可以看出，重構(gòu)地震信號(hào)的信噪比相較原始地震信號(hào)的信噪比提高了，這 就說明原始地震中的噪聲得到有效壓制。
[0079] 同時(shí)，如圖2和圖3所示，重構(gòu)地震信號(hào)的剖面與原始地震信號(hào)的剖面相對(duì)比，重 構(gòu)后地震信號(hào)的剖面中同向軸不連續(xù)的地方已經(jīng)變得清楚，整個(gè)剖面的分辨率得到了提 高，同時(shí)還提高了儲(chǔ)層識(shí)別能力，因此，重構(gòu)的地震信號(hào)相較原始地震信號(hào)含噪少能量高。
[0080] 本發(fā)明所述的巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法，通過對(duì)原始地震信號(hào)分別 進(jìn)行小波去噪、波形匹配端點(diǎn)延拓處理，并運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解對(duì)原始地震信號(hào)進(jìn)行分解得 到固有模態(tài)分量，采取相關(guān)性自適應(yīng)選擇有效固有模態(tài)分量做希爾伯特變換，對(duì)得到的瞬 時(shí)振幅進(jìn)行自適應(yīng)譜白化處理，并與希爾伯特變換得到的瞬時(shí)相位重構(gòu)信號(hào)，得到含噪少 能量高的重構(gòu)地震信號(hào)，其相比于原始地震信號(hào)不僅提高了信噪比和地震剖面的分辨率， 更方便檢測與識(shí)別。
[0081] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法，所述弱反射地震信號(hào)重構(gòu)方法包括以 下步驟： 51、 對(duì)原始地震信號(hào)進(jìn)行小波變換的預(yù)處理去噪； 52、 將去噪后的信號(hào)進(jìn)行波形匹配端點(diǎn)延拓處理； 53、 對(duì)端點(diǎn)延拓處理后的地震信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，得到能夠反映各種信號(hào)特征的 固有模態(tài)分量； 54、 對(duì)分解得到的固態(tài)模態(tài)分量與原始地震信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，將得到的相關(guān)系數(shù) 與閾值相關(guān)系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，自適應(yīng)選擇得到有效固態(tài)模態(tài)分量； 55、 對(duì)有效固有模態(tài)分量進(jìn)行希爾伯特變換得到瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)相位、瞬時(shí)頻率，將瞬 時(shí)振幅進(jìn)行白化處理，并對(duì)白化后的瞬時(shí)振幅和希爾伯特變換得到的瞬時(shí)相位重構(gòu)信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法，其特征在于： 所述步驟Sl包括以下子步驟： 511、 讀取地震記錄數(shù)據(jù)的文件頭，并讀取地震記錄數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)部分，得到地震 信號(hào)的各項(xiàng)信息； 512、 將數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣操縱，對(duì)原始地震信號(hào)進(jìn)行小波去噪。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法，其特征在于： 所述步驟S2包括以下子步驟： 521、 計(jì)算波形匹配度：a (d。，dN, Pn); 其中，d。是信號(hào)中左端第一個(gè)最小值點(diǎn)到起始端的波形，其長度記為1，dn是信 號(hào)中極大值點(diǎn)到左邊起始位置的波形，P1是信號(hào)中的極大值點(diǎn)，令a (cUcL，PN。）= min { a (d〇, dN, PN), N = 0, I, 2. . . }； 522、 若a (c^cUPj < P ° I滿足，其中P為一常數(shù)，則用從dN。起左端的第一個(gè) 極大值和第一個(gè)極小值的信號(hào)作為原始地震信號(hào)的左端延拓； 523、 若不滿足上述條件，則取原始信號(hào)左端起始處的第一個(gè)和第二個(gè)極大值點(diǎn)的均 值，作為延拓信號(hào)的極大值；取左端起始處的第一個(gè)和第二個(gè)極小值點(diǎn)的均值，作為延拓信 號(hào)的極小值，進(jìn)行延拓。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法，其特征在于： 所述步驟S3包括以下子步驟： 531、 將延拓后信號(hào)初始化，找出延拓后信號(hào)的所有的極大值和極小值點(diǎn)； 532、 通過三次樣條插值函數(shù)求上下包絡(luò)線，計(jì)算上下包絡(luò)的均值，通過包絡(luò)線的均值 得到篩選門限的閾值限定值； 533、 判斷閾值限定值是否不處于設(shè)定的閾值區(qū)間范圍內(nèi)，若不在閾值區(qū)間范圍內(nèi)，則 有固有模態(tài)分量，否則，返回步驟S31，對(duì)下一個(gè)信號(hào)進(jìn)行循環(huán)判斷； 534、 判斷余量是否為單調(diào)函數(shù)或是常量，如果是，則余量記為分解剩余項(xiàng)，如果不是， 則返回步驟S31，對(duì)下一個(gè)信號(hào)進(jìn)行循環(huán)判斷。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法，其特征在于： 所述步驟S4包括以下子步驟： S41、設(shè)置有效固有模態(tài)分量的閾值相關(guān)系數(shù)，將經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解后得到的固有模態(tài)分量 與分解前信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性比對(duì)； 542、 如果比對(duì)結(jié)果大于閾值相關(guān)系數(shù)，則該固有模態(tài)分量為有效固有模態(tài)分量； 543、 如果比對(duì)結(jié)果小于閾值相關(guān)系數(shù)，則該固有模態(tài)分量為偽分量。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法，其特征在于： 所述步驟S5包括以下子步驟： 551、 對(duì)篩選出的有效固有模態(tài)分量進(jìn)行希爾伯特變換，變換得到的瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)相 位、瞬時(shí)頻率； 552、 通過傅里葉變換得到有效固有模態(tài)分量的瞬時(shí)振幅譜，并求出振幅譜的包絡(luò)，求 得白化濾波器； 553、 將每個(gè)有效固有模態(tài)分量的瞬時(shí)振幅與白化濾波器相乘，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)振幅的自適應(yīng) 增強(qiáng)； 554、 通過步驟S51中的瞬時(shí)相位與S53中自適應(yīng)增強(qiáng)后的瞬時(shí)振幅進(jìn)行重構(gòu)信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法，通過對(duì)原始地震信號(hào)分別進(jìn)行小波去噪、波形匹配端點(diǎn)延拓處理，并運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解對(duì)原始地震信號(hào)進(jìn)行分解得到固有模態(tài)分量，采取相關(guān)性自適應(yīng)選擇有效固有模態(tài)分量做希爾伯特變換，對(duì)得到的瞬時(shí)振幅進(jìn)行自適應(yīng)譜白化處理，并與希爾伯特變換得到的瞬時(shí)相位重構(gòu)信號(hào)，得到含噪少能量高的重構(gòu)地震信號(hào)，其相比于原始地震信號(hào)不僅提高了信噪比和地震剖面的分辨率，更方便檢測與識(shí)別。
【IPC分類】G01V1/28
【公開號(hào)】CN105116442
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510439378
【發(fā)明人】謝凱, 廖虎, 余秋哲, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名
【申請(qǐng)人】長江大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月24日