譜分解技術及其在地震資料處理解釋中的應用

■王明　莊煒

（安徽省煤田地質局物探測量隊　安徽　宿州　234000）

譜分解技術及其在地震資料處理解釋中的應用

■王明莊煒

（安徽省煤田地質局物探測量隊安徽宿州234000）

譜分解技術的運用，可以讓常規地震資料達到理論分辨率。在文中主要就地震資料處理解釋中的譜分解技術的運用進行分析，以期能夠更好的做好地震資料的處理解釋工作。

譜分解技術地震資料處理解釋

1　譜分解技術

譜分解是地震屬性分析中重要組成比分，經過分頻處理后的地震數據其解譯分辨率高于常規地震主頻所能達到的分辨能力。譜分解技術在描述儲層的形態及變化規律方面比傳統地震屬性研究方法具有更大的優勢，因此在地震勘探中應用也越來越廣泛。通過對地震資料的時頻分析，我們可以進一步做譜分解。由于不同頻率的地震信號對各種地質異常體的敏感度不同，在刻畫地質異常體厚度變化及描述地質異常體橫向不連續性等方面，譜分解技術已被證明為非常有效的方法。譜分解技術能夠改善傳統地震分辨率，該技術通過三維地震數據體，即可以做平面的頻率切片，也可以獲得不同頻率的剖面圖，進而利用三維地震數據來完成地震成像和地質異常體成圖等研究。譜分解技術可以生成一系列單一頻率的能量譜。利用能量譜和相位譜便可確定反射薄層，確定不連續的地下地質體。

1.1方法原理

譜分解技術是利用離散傅氏變換或基于Z變換的最大熵譜法，將地震數據變換到頻率域的三維地震解釋技術。離散傅氏變換是將時間函數g（t）轉變為頻率函數G（f）

其數學表達式為

圖2.2　f=45Hz的短時傅里葉變換和S變換(a)短時傅里葉目的層；（b）S變換目的層

圖2.3　f=45Hz的短時傅里葉變換和S變換（a）短時傅里葉目的層（b）S變換目的層

圖2.1　剖面1及其目的層顯示

2　時頻分析和譜分解在地震資料處理解釋中的應用

圖2.1是一個實際的地震疊加剖面（含有斷層和火成巖），道數為320道，采樣間隔為1ms，每道采樣1200個點。我們分別用短時傅里葉變換和S變換的時頻分析方法來看有關道的時變特征。

我們來看分別由短時傅里葉變換和S變換時頻分析方法得到的譜分解剖面（紅色顯示為目的層）。

由圖2.2可以看出，在頻率為15Hz時短時傅里葉變換的譜分解效果好于S變換，通過短時傅里葉變換的譜分解剖面顯示，我們明顯看出在15-35和60-100道之間目的層不連續，為煤層沖刷區引起；而S變換在15Hz處幾乎沒有能量顯示，也完全看不出目的層所在。

從圖2.3可以看出在頻率為45Hz時S變換的譜分解效果略好于短時傅里葉變換，通過S變換的譜分解剖面顯示，我們明顯看出在煤層沖刷區的存在位置，但目的層的顯示不夠精確；而短時傅里葉變換在45Hz處反應的能量較弱，60-100道范圍內的沖刷區顯示不明顯。

綜上所述，可看出，S變換對低頻的響應結果較差，適用于高頻成分；短時傅里葉變換對低頻響應較好但對高頻響應很差，如果選擇的窗函數和窗寬適當，也可以取得很好的時頻分析和譜分解效果。

3　結論

文章用了短時傅里葉變換和S變換兩種方法來分析實際地震資料。由譜分解結果可知，S變換并不總是優于短時傅里葉變換，相比而言，短時傅里葉變換具有更好的低頻分辨率，而S變換對高頻反映明顯。根據實際應用我們可以看到通過選擇適當的頻率都可以得到煤層的走勢及地質特征的預測。我們要根據具體情況選用更適合的時頻分析方法，這樣才能取得最好的譜分解效果，從而為地震資料的解釋提供更好的依據。本文對濟寧二號煤礦針對十五采區3上煤層第

519道信息分別進行了短時傅里葉和S變換譜分解，通過對煤層沖刷帶位置預測結果的對比，證明了S變換對高頻分辨率高而短時傅里葉變換的低頻響應較好的結論。

[1]劉喜武,寧俊瑞.地震時頻屬性及其在油氣地震地質技術中應用的綜述.勘探地球物理進展,32(1),2009.2

[2]武安緒，吳培稚,蘭從欣,徐平，林向東.Hilbert-Huang變換與地震信號的時頻分析.中國地震，21（2），2005.6

[3]劉鐵.地震波的時頻分析及人工合成.華中科技大學，2007.5

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-253-2

王明（1990～），男，助理工程師，研究方向為地球物理勘探。