地震信号非平稳性特征信息提取的基础方法及应用

地震信号的非平稳性主要是频谱的时变性与波数的空变性、波形相似性差异和多尺度特性，这些特性包含了与储层有关的有效信息，挖掘这些特性中的异常信息可以检测复杂的储层结构，如油气储集体的规模、几何形态和空间展布，储层内部的沉积层序特征和非均质性，储层的含油气性等。为达到这一目标，本项研究拟采用多学科（地球物理、信号与信息处理、数字图像处理、模式识别及最优化理论）交叉融合、地震资料与复杂储层模型地震响应的数值模拟相结合，建立用于地震信号非平稳性特征信息提取的基础方法，实现对复杂储层的定性以及一定程度的定量分析、提高油气检测精度。主要创新工作有：用于挖掘地震信号时变谱信息的基于粒子群最优地震子波提取的快速匹配投影分解、用于地震波形中几何结构特征信息提取的三维多尺度波形相似性体曲率分析、多种不同角度道集瞬时谱差异信息提取的油气检测、瞬时谱方法检测油气的可行性和敏感性分析。

本项目研究达到了预期研究目标和考核指标，取得了一系列研究成果：⑴ 建立了新的地震信号时频分析方法——最优地震子波提取的快速匹配投影分解及时频分布的直接映射方法，形成了地震信号瞬时时变谱信息提取的基础方法；⑵ 构建了三维波形相似性多尺度体曲率分析方法，可作为精细提取复杂的储层结构、岩性差异、相带边界和构造信息的基础方法，另外，构建了保持地震波形特征的构造方向滤波噪声压制方法，可作为三维波形相似性多尺度体曲率分析的预处理方法；⑶ 构建了三维弥散粘滞型波动方程及其数值计算方法，可用于储层在全频带内不同频率（尤其是低频）地震响应特征的数值模拟，为定量研究储层内部特征与其依赖频率的地震响应间的关系提供了一种新途径；⑷ 形成了基于叠前多角度道集的瞬时谱差异信息提取的油气检测方法，成为叠前流体识别方法的重要补充，提高了油气检测精度；⑸ 上述方法全部形成了具有自主知识产权的模块化程序集，已移植到现有地震软件平台上，实现了成果的转化与应用。