[发明专利]一种广义W变换地震含气储层表征方法

说明书

本发明公开了一种广义W变换地震含气储层表征方法，包括以下步骤：S1、输入待分析的过井地震道信号；S2、对S1输入的过井地震道信号，选择合适的参数集范围，估计各个参数集下的广义高斯窗口；S3、根据上述获得不同参数集下的广义高斯窗口，对过井地震道信号进行分解，获取各个参数集下的时频变换结果；S4、采用聚焦策略自适应选取广义高斯窗口的参数集，得到优化后的广义W变换的时频谱；S5、采用傅里叶变换计算过井地震道信号的有效频带范围，将有效频带范围中的频率最大值的75%、60%、50%、33%设置为对比分析的频率值，最后通过对比分析S4得到的时频谱中四个频率值的衰减情况表征该井是否存在含气储层。本发明能够显著提高低频段能量聚焦性，有效表征地震含气储层。

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体涉及一种广义W变换地震含气储层表征方法。

背景技术

时频分析是地震数据处理的有力工具，它将一维地震信号映射为二维时频平面，作为信号处理的一种有效手段，采用窗函数截断信号的局部信息从而可以更清楚的表征时频谱变化规律。经典时频分析方法(TFA)主要包括短时傅里叶变换(STFT)、连续小波变换(CWT)、S变换(ST)等，被广泛应用于地震储层表征、地震勘探等，可以有效揭示地震信号的非平稳特征。

在这些经典TFA方法中，ST结合了STFT和CWT，使其高斯窗口自适应地与频率成反比变化，从而在低频带具有高频率分辨率，高频带具有高时间分辨率，因此ST被广泛应用于储层表征中。但是，ST采用固定的高斯窗，使其在野外地震数据处理中面临严峻挑战。因此，近年来，研究者们通过修改ST的高斯窗口，提出了许多广义ST来提高TF分辨率。例如，高静怀等(Gao et al.，2003)、陈学华等(Chen et al.，2009)、刘乃豪等(Liu et al.，2018)分别将ST高斯窗的标准差修正为四参数、双参数和三参数形式，进而得到灵活可调的TF分辨率。然而，上述广义ST产生的TF谱都面临着同样的问题：低频带的时间分辨率较差，因此提出了W变换(WT)，它通过引入时变高斯窗，从而提高低频段和高频段的时间分辨率，但由于其高斯窗的标准偏差是主频的绝对值函数，导致其在主频处存在奇点效应。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种广义W变换(GWT)地震含气储层表征方法。GWT方法通过构造一个新的频率变化的高斯标准差，其为关于主频的双参数多元复合指数形式，以避免由W变换的高斯窗口引起的奇异性。与现有方法相比，GWT方法所获得的时频表征可以在低频段获得更好的时频能量聚焦性，提高地震储层的识别精度。

广义W变换地震含气储层表征方法的基本思想是先获取信号的广义高斯窗口，根据加窗原理，获取广义W变换时频结果，再根据聚焦策略自适应选取参数，得到优化后的广义W变换的时频谱，通过更为灵活且平滑的窗口从而避免了W变换在主频处的奇点效应，更好地表征地震信号的时频特性，更准确地描述地震信号的频变特征。

本发明采用的具体实施步骤包括：

S1、输入待分析的过井地震道信号s(t)；其中t表示时间；

S2、对S1输入的过井地震道信号s(t)，选择合适的参数集Γ＝(k，p)范围，估计各个参数集下的广义高斯窗口g(t，f；Γ)，计算方法如下：

其中，t表示时间中心，f表示频率中心，Γ＝(k，p)为一组可调节的参数集，k表示尺度因子，调节广义高斯窗口的宽度，p表示趋势因子，调节广义高斯窗口的变化率，合适的参数集范围为：Γ_range＝k∈(1,3),p∈(1,5]；σ(f₀,f；Γ)为标准差函数：

其中，f₀为过井地震道信号s(t)的瞬时主频，根据Hilbert变换估计获得；