基于模态分解方法的地震资料去噪和烃类检测

论文摘要

随着地震勘探的发展,对地震资料的品质要求越来越高。由于地震数据在采集的过程中往往伴随着噪声的影响,因此需要对原始地震数据进行去噪处理,得到高信噪比的地震资料,在高性噪比数据基础上进行烃类检测,为后续储层预测奠定基础。因此本论文基于变分模态分解（VMD）的分解方法,将信号分解成一系列模态分量,在时间域剔除噪声分量,达到去除噪声的目的;同时将VMD分解方法分别与希尔伯特变换和广义S变换相结合,提出了基于VMD的联合时频分析方法,在时频域进行谱分解和提取衰减梯度属性,达到烃类检测的目的。在去噪处理方向:本文从模态分解方法出发,对比了经验模态分解（EMD）、集合经验模态分解（EEMD）、互补集合经验模态分解（CEEMD）和VMD等模态分解方法,其中EEMD、CEEMD都是基于EMD分解发展而来的,通过求解信号最大值、最小值包络的平均值得到每个本征模态函数。这种模态分解的方法没有严格数学公式推导,是一种经验分解形式,同时其在分解的过程中由于插值函数的作用,在信号两端存在端点效应,影响模态分解的准确性。基于VMD的模态分解经过了严格数学推导,其分解过程具有自适应性和灵活性,可以将信号分解成一定频带范围的IMF分量,较EMD类模态分解方法,很好地克服了分解过程中的模态混叠问题。为了突出VMD分解的优势,优选出CEEMD和VMD方法对含噪理论模型和实际地震资料进行去噪处理,比较两种分解方法的特点,发现基于VMD的分解方法能更好地保留有用信号,剔除噪声干扰,得到高信噪比的资料处理结果。在烃类检测方向,本论文作了如下研究:（1）分别对比了短时傅里叶变换、小波变换、S变换和广义S变换的时频分析方法,广义S变换较前三种时频分析方法具有更高的时频聚焦性,优选出广义S变换进行谱分解。（2）分别将EMD、EEMD、CEEMD和VMD的模态分解方法与希尔伯特变换相结合,得到基于模态分解的时频分析方法。分别将基于VMD和CEEMD的时频分析方法应用于理论模型和实际地震资料处理中。理论模型分析表明,基于VMD的时频分析方法具有更高的分辨率,可以准确地描述出信号的时间-频率变化趋势;在实际地震资料处理结果应用中,基于VMD谱分解处理结果较基于CEEMD的谱分解处理结果,层位更加地连续,剖面的分辨率更高。（3）考虑到VMD分解方法能克服多频率分量之间模态混叠的缺陷,分别将VMD和CEEMD分解方法与广义S变换相结合,提取高频和低频地震剖面,依据“低频伴影”和衰减梯度属性来指示工区的含油气层。通过对比发现基于VMD分解的低频伴影检测方法,谱分解分辨率更高,低频伴影特征更加明显,同时将VMD分解与广义S变换能够得到连续的衰减梯度剖面,准确地检测出含油气层。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
•   1.1 研究目的与意义
•   1.2 国内外研究背景及发展现状
•   1.3 研究思路与主要内容
• 第2章 时频分析方法原理
•   2.1 短时傅里叶变换
•   2.2 小波变换
•   2.3 S变换
•   2.4 广义S变换
•   2.5 本章小结
• 第3章 基于模态分解的高精度时频分析方法
•   3.1 经验模态分解（EMD）
•     3.1.1 经验模态分解原理
•     3.1.2 EMD的基本性质
•   3.2 改进经验模态分解方法
•     3.2.1 EMD分解存在的问题
•     3.2.2 集合经验模态分解（EEMD）
•     3.2.3 互补集合经验模态分解（CEEMD）
•   3.3 变分模态分解（VMD）原理
•   3.4 模态分解方法对比研究
•     3.4.1 分解分量特征
•     3.4.2 希尔伯特变换
•   3.5 本章小结
• 第4章 基于模态分解方法的地震去噪处理
•   4.1 去噪处理技术
•   4.2 模型论证
•     4.2.1 单道地震记录
•     4.2.2 二维地震模型
•   4.3 实际资料应用
•   4.4 本章小结
• 第5章 基于模态分解方法的烃类检测及应用
•   5.1 工区概况
•   5.2 基于VMD和 CEEMD单频属性对比
•   5.3 实际资料含油气性检测
•     5.3.1 基于广义S变换的谱分解
•     5.3.2 基于CEEMD/广义S变换的谱分解
•     5.3.3 基于VMD/广义S变换的谱分解
•   5.4 基于VMD的衰减梯度检测方法
•   5.5 本章小结
• 结论与建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 龙丹

导师: 王元君

关键词: 模态分解,时频分析,信噪比,低频伴影,烃类检测

来源: 成都理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地质学,地球物理学,石油天然气工业,矿业工程

单位: 成都理工大学

分类号: P631.44;P618.13

DOI: 10.26986/d.cnki.gcdlc.2019.000860

总页数: 81

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