[发明专利]基于可变模态分解的地震波衰减梯度估计方法

摘要

本发明公开了一种基于可变模态分解的地震波衰减梯度估计方法，该方法包括利用测井、录井和合成地震记录标定目标层；对地震数据逐道进行可变模态分解，结合最小二乘法提取模态函数的衰减梯度，并对所述模态函数的衰减梯度进行加权求和获得各地震道的衰减梯度值；利用地震衰减梯度特征体确定目标层的岩性及烃类性质。本发明能够更有效地适用于低信噪比及频谱波动较大的地震信号的衰减梯度估计，因此，能够提高吸收衰减梯度指示油气的有效性，准确用于识别岩性、烃类性质等。

主权项

基于可变模态分解的地震波衰减梯度估计方法，其特征在于，所述方法包括：A利用测井、录井和合成地震记录标定目标层；B对地震记录逐道进行可变模态分解，结合最小二乘法提取模态函数的衰减梯度，并对所述模态函数的衰减梯度进行加权求和获得各地震道的衰减梯度值；C利用地震衰减梯度特征体确定目标层的岩性及烃类性质；上述步骤B中，对每一道地震记录进行可变模态分解后生成的各个模态函数，利用希尔伯特变换计算瞬时振幅和瞬时频率，进一步生成各个模态函数的时频图；上述可变模态分解由下式表示约束可变问题：min{uk},{ωk}{Σk||∂t[(δ(t)+jπt)*uk(t)]e-jωkt||22}---(1)]]>其中，uk是第k个模态函数，ωk是第k个模态函数的中心频率，每个模态函数可表示为：u^k(ω)=f^(ω)-Σi≠ku^i(ω)+(λ^(ω)/2)1+2α(ω-ωk)2---(2)]]>对每一条地震道提取出来的各个模态分量u(t)，分别利用希尔伯特变换用下式提取瞬时幅度A(t)和瞬时频率ω(t)：A(t)=u2(t)+y2(t)φ(t)=arctan(y(t)/u(t))ω(t)=12πdφ(t)dt---(3)]]>其中，H[·]表示Hilbert变换，P为柯西主值；为了避免(3)式中计算瞬时频率时相位解卷绕导致的模糊度，采用下式计算瞬时频率ω(t)：ω(t)=12πu(t)dy(t)dt-du(t)dty(t)u2(t)+y2(t)---(4)]]>利用时间、瞬时频率和瞬时幅度定义一个三维空间[t,ω(t),A(t)]，令H(ω,t)=Re{A(t)ej∫ω(t)dt}---(5)]]>其中，Re表示取结果的实部；于是，三维空间通过将函数H(ω,t)转变成三个变量的函数[t,ω,H(ω,t)]来实现，其中，A(t)＝H[ω(t),t]；从而，可以获得每条地震道的各个模态函数的联合时频分布；对每条地震道的每一个模态函数，沿着每个时间采样点从时频图中提相应的频率‑幅度谱，取对数，在对应的频率‑对数幅度谱中开一个可变长度频率域窗函数W(freq)，可变长度的频率域窗函数W(freq)定义为W(freq)=40,|freqzr-freqmax|>40(freqzr-freqmax),20<|freqzr-freqmax|<4020,|freqzr-freqmax|<20---(6)]]>其中，freqmax为某个时间采样点处频率‑对数幅度谱中最大幅度处的频率值；freqzr为频率‑对数幅度谱中的第一个幅度过零点处的频率值；即如果最大幅度处的频率值与第一个幅度过零点处的频率值的差小于20，窗函数长度取为20；如果最大幅度处的频率值与第一个幅度过零点处的频率值的差大于20同时小于40，那么窗函数长度为它们两者之间的距离，如果最大幅度处的频率值与第一个幅度过零点处的频率值的差大于40，窗函数长度取为40；频率域窗函数长度20和40为一个经验值，根据实际情况可调节；计算各模态函数每个时间采样点处对应的对数频谱图，进一步通过最小二乘拟合法计算各个模态函数在每一个时间采样点上的衰减梯度；采用相关加权系数对每条地震道计算的各个模态函数对应的衰减梯度进行加权求和，获得各地震道的衰减梯度值；计算各条地震道分解后生成的模态分量与原始地震道的相关系数R，如果相关系数大于等于a，其中a>0.1，则加权系数为1；相关系数大于等于0.1小于a，则加权系数为10‑1；相关系数小于0.1，则加权系数为10‑2；即相关加权系数Wc定义为Wc=1,|R|≥a10-1,0.1≤|R|<a10-2,|R|<0.1---(7).]]>