[发明专利]一种地震地层厚度变化分析方法

说明书

技术领域：

本发明是一种有关于地震勘探中的地震处理和解释方法，尤其是有关于一种基于经验模式分解和瞬时频率的高分辨率地震地层厚度变化分析方法。

背景技术：

目前用于地震地层厚度变化分析的瞬时属性主要是指基于常规希尔伯特变换的瞬时属性，包括瞬时振幅、瞬时相位以及瞬时频率等。其中瞬时频率可用于地层厚度变化分析以及异常分析。地震同相轴通常是由地下的一组反射界面反射的地震波合成的。当这组反射结构的厚度和岩性逐渐变化时，对应的合成地震波的瞬时频率也随之变化，当有尖灭或者岩性边界存在，瞬时频率将急剧变化。因此可以用瞬时频率来分析地层厚度变化。

现有技术1：

对地震数据的每一道地震信号重复步骤(1)-(3)：

(1)计算原始地震道信号的希尔伯特变换；

(2)构建一个解析信号：将原始地震道信号作为解析信号的实部，将它的希尔伯特变换作为解析信号的虚部；

(3)计算瞬时属性：解析信号的虚部除以实部，然后取反正切，得到的角度称为瞬时相位；对瞬时相位求导数可以得到瞬时频率。

(4)根据得到的地震瞬时频率剖面，分析地层厚度的横向、纵向变化；

现有技术1的缺点：

(1)基于常规希尔伯特变换的瞬时频率要求信号是窄带信号，而实际的地震信号很难满足这一要求，因此基于常规希尔伯特变换的瞬时频率有时没有物理意义，与实际不相符，它更多的表现为一种数学计算；

(2)基于常规希尔伯特变换的瞬时频率分辨率较低，对薄层的厚度变化不敏感，且受噪声影响较大，因此对薄互层结构很难判断其厚度变化。

现有技术2：

对地震道进行经验模式分解和希尔伯特变换，得到地震道的时频谱，根据地震道的时频谱分析地层的厚度变化；

现有技术2的缺点：

(1)针对的是单道地震记录，只能分析地层的纵向厚度变化；

(2)经验模式分解的过程中，采用三次样条作为插值函数存在过冲和欠冲问题，拟合的局部极大值和局部极小值包络受数据采样点波动或小扰动影响极大，可能会得到偏差较大的局部极大值和极小值包络，使得相邻道的经验模式分解结果变化较大，进而导致剖面的横向连续性很差，不能从整个剖面上分析地层的横向厚度变化，很难在实际地震信号处理中得到大量应用。

(3)经验模式分解过程中，采用定义内蕴模式函数的基本条件来判断筛选出的信号是否为内蕴模式函数，导致计算效率较低，计算量较大；内蕴模式函数满足的基本条件是：

①函数的局部极值点个数和零点个数相等或者至多相差1；

②在任一点上，函数的局部极大值包络和局部极小值包络的平均值等于零。

发明内容：

为了解决上述现有技术所存在的问题，根据经验模式分解可以对信号进行多分辨率分解的特性，本发明提供一种高分辨率地震地层厚度变化分析方法，对地震信号进行经验模式分解得到内蕴模式函数，然后对各级内蕴模式函数，计算它的基于连续小波变换的瞬时频率，依据该瞬时频率变化分析地层的横向和纵向厚度变化。该方法采用三次B样条函数直接对局部极大值点和局部极小值点插值拟合平均值，利用标准偏差准则来判断筛选得到的信号是否满足内蕴模式函数的要求。计算瞬时频率时，该方法采用基于连续小波变换的带有阻尼因子的瞬时频率计算公式。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的，一种地震地层厚度分析方法：

对地震记录的每一道地震信号重复步骤01-步骤04：

步骤01：对每一道地震信号进行经验模式分解，分解为多级内蕴模式函数分量；

对每一级内蕴模式函数重复步骤02-04：

步骤02：对内蕴模式函数，计算它的连续小波变换；

步骤03：对内蕴模式函数构建对应的解析信号；

步骤04：计算内蕴模式函数对应的瞬时频率；

步骤05：根据得到的各级内蕴模式函数的瞬时频率变化，分析地震的地层厚度变化；

根据本发明的实施例，步骤01所述的经验模式分解过程是一个不断筛选的过程，首先将原始地震信号作为输入信号

筛选过程包括如下步骤：

(A).基于输入信号的局部极大值，极小值点，采用三次B样条函数插值拟合得到平均值；

(B).从输入信号中减去平均值，得到一个新的信号；

(C).步骤(B)得到的新信号如果满足给定的条件，则可以视作一级内蕴模式函数，并执行步骤(D)，否则，将步骤(B)得到的新信号作为输入信号，回到步骤(A)；