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1、自 1807 法国工程师Fourier提出傅立叶变换以来，随着数值和计算技术，特别是计算机技术发展，傅氏分析称为各学科信号分析的重要手段和工具，数学描述为：()( )jwtF wf t edt逆变换为：1( )( )2jwtf tF w edw傅氏变换的数学意义使得微分，积分，卷积等运算经傅氏变换后简化为一般运算，物理意义在于通过变换将时域和频域联系一起。在时域内隐藏的信息在频域内表现出来。因此，傅氏变换得到广泛发展与那个。由上式可知，信号时域内是时间函数，频域内是频率函数。当希望知道随时间的推移，信号频率成份变化规律与特征时，傅氏分析就表现出局限性。因为频域内某一个频点幅值由时间域上整个波形
2、决定，某一时刻状态由整个频域信息决定。为克服这一缺点，需要一种能在时域局部进行频谱分析的数学方法。基于以上， 1946 年 Gabor 发展了傅氏变换，提出时频分析的一种具体方法短时傅立叶变换（ STFT ） ，数学表达式为：( ,)( ) ()jwtFwf t g tedt可改写为：( ,)() ( )jwtFwf tg t edt表示窗口不动，信号沿时间轴滑动，对时间离散，取,tmTnT，则 STFT可表示为：( ,)() ()immF nf mn g m e其实：wT，T采样间隔；m时窗宽度；n数据点数；()g m窗口函数；( ,)F n反映了( )f n在时刻m频谱的相对含量。频谱分析
3、时频分析1、谱分解技术谱分解技术是三维地震数据体和离散富氏变换时频转换的一种新手段。它的理论基础是薄层反射系统可产生复杂的谐振反射。薄地层反射在频率域中唯一特征表达可指示时间厚度变化。由薄层调谐反射得到的振幅谱可确定构成反射的单个地层的声波特性之间的关系，振幅谱通过谱陷频曲线确定薄地层变化情况。谱陷频曲线与局部岩体（如局部地质、流体、沉积学等）的变化情况有关。振幅谱陷频周期频率值可确定薄层厚度。相位谱通过局部相位的非稳定性反映地层的横向不连续性 . 谱分解技术就是利用薄层调谐体离散频率特性，通过分析复杂岩层内陷频谱变化和局部，相位的不稳定性，识别薄地层横向分布特征。三维地震数据体目的层时窗范围
4、的选取十分重名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 要，大时窗和小时窗振幅谱的频率响应差异是巨大的，大时窗振幅谱的频率响应近似于子波往往可以引起白噪或拉平现象；小时窗时频转换地质体的作用就像一个反射子波上的滤波器，振幅谱不再白噪。小时窗谱分解可减少采样地层的地质随机性。小时窗三维地震数据体经过谱分解生成小时窗频率域调谐三维体。调谐三维体通常由薄层干涉、子波叠覆和噪声组成。假设谐振沿拉平层变化，通过对每一频率切片子波均衡，
5、可使子波最小白噪化，从而消除子波影响。在主频范围内，相对高信噪比产生清晰的薄层调谐图像，可忽略噪声干扰。振幅与频率的调谐可以通过全频率范围生动地体现。解释人员通过分析感兴趣频率切片，在平面上观察调谐特性，识别地质体沉积过程中的结构和模式，从而预测地质体横向变化体非均质异常体纵向分布的预测，可在基于层位的调谐三维体确定后，经过计算得到纵向多个离散频率能量体，将谱分量分解成多个共频率分量数据体或共样点数据体，通过振幅和相位频率特性切片动画显示，观察分析目的体内不同频率在不同时间、空间上变化延伸情况，结合实际地震、测井、钻井、取芯等资料综合分析标定，客观地预测非均质体纵横向展布。谱分解是一种基于振幅
6、的生成高分辨率地震图像的方法。在绘制了构造图之后，地学人员常常会开始振幅分析。然而，很常见的情况是储层相对于典型的地震子波而言很薄，那么谱分解就能为储层特性增添有价值的认识。这种技术可以做储层边界成像和非均质及厚度成像，其分辨率往往要比传统的宽带地震显示高很多。谱分解背后的一般性概念并不新鲜。Widess 早在 1973 年就针对薄层厚度描述提出了一种公认的方法。他使用了峰谷时间分隔振幅值，该方法要求精确的处理来确定正确的子波相位和道间真振幅。最近推出的一种称为SpecDecomp的新软件，就是以Widess 的观点为基础的。这种软件比原始处理更为稳定和便捷，它是由阿莫科公司进行原始开发，英国
7、石油公司(BP) 和阿帕奇公司进一步完善的, 兰德马克公司又将其做了延伸开发并推向了市场。1. 软件原理谱分解工作通过离散付里叶变换使地震数据成图到频率域，振幅谱描述了地层厚度在时间上的变化，而且都是相对独立的。当对一个给定的地震道使用一个长时窗采样时，合成反射系数是宽带的，地质情况在某种程度上是“平均的”。然而，当使用短时窗时，其响应就更依赖于声波特性、厚度及岩层的地质情况，因而反射系数更依赖于频率。谱分解利用了Widess 的经典研究成果及Kallweit和 Wood等人关于地层厚度变化对振幅响应影响的论述。在一个薄层尖灭中，当顶部和底部反射接近1/4 波长时，振幅响应达到最大值。调谐厚度
8、与频率相关。谱分解通过对离散频率范围的生成或合成振幅响应图进行了开发，在谱分解中允许频率在调谐厚度的上下变化以便与薄层厚度相联系，这就消除了常规的1/4 波长近似。从而使解释变得更快速和更精确。谱分解比复数道属性更好地揭示了油藏的非均质性，在大型三维数据体中分辨薄层、河道砂岩及浊积岩远景区等方面更显示出其优越性。从一系列充满活力的谱分解图像中，能得出一种比实际地层学更为确切的解释，告诉人们哪里的振幅可用于表示储层潜力。每张图都阐明了来自不同层厚度的峰值振幅响应。活动振幅图可以显示在储层范围内垂直变化的图像，这些可以用多变化模型层上的离散频率带的盖层图像来证实。在三维模型中可修改有河道相的远景区
9、、 点沙坝和河道边缘相并做图。除了地层学之外，该软件还能修改先前确认的断层，也可确定新的更小的断层，这些小断层在用传统方法处理时也许看不到。2. 软件的优点该软件对油藏特性描述及井位布置所产生的直接影响是很明显的，特别是对那些薄的层状油气藏。 据对油田开发和生产设施的调查，该软件产生的效益已超过10 亿美元， 这是一种减少风险的有利工具。正如BP公司成像技术经理Craig Cooper指出的那样，优化布井和每口井的设计是至关重要的，这能够实现最少总成本下的最大产出。在 BP公司， 谱分解不仅仅是一种属性，也是一种解释工具，许多三维技术都具有提供大量有关目的层的有价值信息的名师资料总结 - -
10、-精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 潜能，但只有少数几种在较短的时间内提供了大量信息。在一个 BP公司的油田开发项目中，一口早期的评价井中发现了多个油水接触面，根据常规的振幅数据无法做图，依据高频带做出的谱图像显示了清晰的边界与断层，这些是常规的地震分辨率观测不到的。成图的边界与评价井的接触面一致，支持已解释的部分和构造剩余部分的油水接触面。 “归根结底， 这种新的已校准的解释，使我们去除了多余的评价井，从而减少开支并保证了进度” 。BP
11、公司总地质师Sarah Buchanan 这样说。在阿帕奇公司，一位地学人员观察到了可能的远景区，该处出现了三维地震振幅异常，但从传统静态的观点看，沉积控制和圈闭机理都不清楚。该公司有保留地提出了此远景区的潜力及如何恰当地去鉴定它。通过对离散谱分解的活动图像的观察，这种新的软件除确定了振幅异常外，还揭示了一个隐蔽的薄地层圈闭序列，这在传统的振幅图上是看不见的。兰德马克公司的这款成像和解释工具软件SpecDecomp可以和该公司现有的Seisworks及 Earthcube两个软件包配合使用，并允许使用者去全面优化油藏特性的处理过程。2、分频技术地震分频技术是一种基于频谱分析的地震成像解释方法，
12、可揭示地层纵向整体变化规律、沉积相带的空间演化模式，并描绘分析储集层厚度分布、定量检测单砂体级别的薄互层砂体。1、分频技术的原理与内涵地震分频信息可以有效识别储集层时间厚度的变化及检测地质体横向上的不连续性，基本算法是离散傅立叶变化（DFT ）或最大熵方法，公式为：式中： 频率域采样数； 时间域采样数；时间域采样总数；频率域采样间隔；时间域采样间隔。该式物理意义表明：实际地震波信息常常是地下多个砂泥岩薄互层的综合响应，多个薄层反射组成的地震波在时间域会产生复杂的调谐反射。但浸过傅立叶变化后，在频率域都有一个与之对应的特定频率成份，且是唯一的。3、时频分析技术地震信号由于各种原因，往往是一种非线性、非平稳信号，基于平稳信号理论的常规傅立叶变换方法不能刻画任意时刻的频率成份。而时频分析能同时保持频率与时间信息。视频分析方法很多，包括Hilbert变换、 Hilbert2Huang 变换、正弦曲线拟合、雷克子波匹配、短时傅立叶变换、小波变换、S 变换以及 Cohen 类的。我们通常所利用的提取瞬时属性其实就是时- 频分析的结果。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -