時頻分析方法分類

㈠ 請高人詳細介紹下什麼是EMD分解,謝謝了

EMD時頻分析方法作為一種新的處理非線性非平穩信號的方法，從根本上有
別於傳統的信號時頻分析方法，並在實際應用中取得了很好的效果。

EMD分解演算法通過層層篩選，得到信號不同時間特徵尺度的IMF分量。EMD
分解的主要目的是為了將信號進行平穩化處理，對IMF分量進行Hilbert變換，進
一步得到IMF分量對應的瞬時頻率成分，這樣得到的瞬時頻率有了合理的物理意
義。通過Hilbert得到的的Hilbert/Huang頻譜圖是時間和頻率的二變數函數，從中
可以得到任意時刻的頻率信息，包括頻率的大小和幅度以及出現的對應時刻，能
夠詳細的刻畫非平穩非線性信號的時頻特性。

㈡ 什麼是線性調頻信號的時頻分析方法

1. 線性調頻信號指持續期間頻率連續線性變化的信號，是一種常用的雷達信號。

2. 線性調頻信號的時頻分析方法，就是利用有雷達信號分析的方法去分析信號。

3. 線性調頻信號可以採用如下數學表達式表示：

4. 其中：f0為中心頻率；k=B/為調頻頻率；B為頻率變化范圍；tao為脈沖寬度；a(t)為線性調頻脈沖的包絡。

5. 線性調頻信號通過對載波頻率進行調制以增加信號的發射帶寬並在接收時實現脈沖壓縮。由於線性調頻信號具有較高的距離分辨力，當在速度上無法區分多目標時，可以通過增加目標距離測試解決多目標的分辨問題；同時在抗干擾方面，線性調頻信號可以在距離上區分干擾和目標，因而可以有效地對抗拖曳式干擾，這使得線性調頻信號在雷達波形設計中得到了廣泛的應用。由於線性調頻信號是通過一個發射脈沖實現距離高分辨的，因此該信號對目標多普勒頻移不敏感，即使回波信號有較大的多普勒頻移，脈沖壓縮系統仍能起到壓縮的作用。這將大大簡化信號處理系統。

6. 線性調頻脈沖壓縮技術的主要缺點是存在距離和多普勒頻移的耦合。此外，線性調頻信號的匹配濾波器的輸出壓縮脈沖包絡近似為sinc(x)函數形狀，旁瓣電平較高，為了提高分辨多目標的能力，必須採用旁瓣抑制技術或簡稱加權技術，即採用時域數字加權技術或頻域數字加權技術實現。降低旁瓣電平是以增大主瓣寬度為代價的，並且將在一定程度上降低系統的靈敏度。

7. 傳統的模擬方法通常是採用表面波器件、壓控振盪器等器件產生線性調頻信號，具有設計難度大、開發周期長等問題。[1]文章中研究了一種基於FPGA的線性調頻信號產生方法，突出了該方法的優點。

㈢ 齒輪箱故障檢測

1. 經典譜分析方法，又可分為時域分析法和頻域分析法。
時域分析法通常指用時域波形計算出參數指標，它是最簡單的分析方法，通常適用於明顯的周期信號、瞬態沖擊信號、簡諧振動信號。該法實用性較強，但對復雜結構和故障耦合信號處理能力較差，屬於故障處理的初級階段。
頻域分析法是基於1807年傅立葉提出的傅立葉變換（Fourier transform，FT）的最基本的信號處理方法。FT的缺點是缺乏信號局部信息，只適合線性平穩信號的分析。主要有包絡分析（enveloping analysis）、全息譜分析（holospectrumanalysis）、細化譜分析（zoom spectrum analysis）、倒譜分析（cepstrum analysis）、高階譜分析（higher orderspectrum analysis）等。
當齒輪箱出現故障時，其振動信號中包含的故障信息通常以調制的形式出現，提取故障信息就是將故障信號從高頻調制信號中解調出來。包絡解調又叫解調譜分析，常用方法有希爾伯特變換解調、循環平穩解調、能量運算元解調、絕對值分析解調、平方解調、檢波濾波解調等。
1989年，L.S.Qu等提出了全息譜分析。它是基於FT，將求得的不同通道信號的振幅、頻率、相位信息進行集成的方法，觀察更直觀。
細化譜分析是增加頻譜中某些部分頻率解析度的分析方法。
倒譜是信號的FT譜經對數運算後再進行傅立葉反變換的分析方法，它對信號傳遞路徑的影響不敏感。
高階譜是分析非平穩信號的一種方法，是處理非線性、非高斯信號的一種有力的頻域處理工具，它能夠定量描述信號中的非線性相位耦合特徵，理論上有降噪作用，是近年來研究熱點之一。
頻域解調分析的局限性：（1）多故障診斷中的比較接近的高頻成分相互交叉；（2）解調過程中，會將不包含故障信息的兩個頻率之差作為調制頻率解調出來；（3）檢波濾波解調易造成混頻效應。這些現象都易造成誤診。
2. 時頻分析法
FT的目的是將時域信號轉換到頻域進行分析，其中時域和頻域是相互獨立的，主要適用於平穩信號。FT不能反應信號頻率的時間特性。所以時頻分析是齒輪箱故障分析的有效方法。主要時頻分析方法有Wigner-Ville分布、短時傅立葉變換、小波分析、局部特徵尺度分解、局域均值分解、經驗模態分解、Hilbert-Huang變換、最小熵反褶積等。
1932年E.P.Winger提出時頻聯合分析概念，並應用於量子力學。1948年J.Ville提出Wigner-Ville分布（Wigner-Ville Distribution，WVD）,WVD具有較好的時頻聚集性和很好的時頻解析度，但WVD存在交叉項，給信號的識別帶來困難。如何消除交叉項是WVD研究的重點。
1947年R.K.Potter、G.Kopp和H.C.Green等提出短時傅立葉變換（shot time Fourier transform，STFT）。STFT本質上是一個加窗的FT，使用滑動窗截取信號，然後對截取的信號再進行FT,這樣可以得到任意時刻的頻譜。通過加窗可以將時變的非平穩信號在一小段時間內看作近似不變的，所以適用於緩變的非平穩限號。STFT是最小熵反褶積線性時頻變換。
1977年Ralph Wiggins提出最小熵反褶積法（minimum entropydeconvolution，MED）,對卷積求解具有劃時代意義，2007年N.Sawalhi首先將該方法應用與故障診斷。它是以最大峭度作為迭代終止條件尋找一個最優的逆濾波器，進而提高信號的信噪比。
1984年法國地球物理學家Morlet在研究地球物理信號時首次提出小波變換（wavelet transformation，WT）。WT本質上是在信號上加一個變尺度滑動窗截取信號進行頻譜分析，這克服了STFT的窗寬度不變到來的缺陷。WT的主要缺點是小波基函數的選擇至今沒有一個合適的判斷標准和選擇依據，這可能會歪曲原信號本來的物理特徵。
1998年N.Huang、Z.Shen、S.R.Long提出經驗模態分解法（empirical mode decomposition，EMD）,適用於非線性和非平穩信號的分析,之後進一步提出Hilbert-Huang變換。它從局部時間尺度出發，得到不同尺度的本徵模態函數，且能獲得比WT更高的時頻解析度。EMD主要問題是模態混淆、端點效應、欠包絡和過包絡等問題。解決這些問題是目前的研究方向之一。

㈣ 時頻岩相分析——對頻率信息的進一步思考

張有江周祖翼陳煥疆

（同濟大學海洋地質與地球物理系，上海200092）

【摘要】地震反射系數序列的頻譜含豐富的岩性及沉積相信息，而由於受到地震子波的影響，這些信息很難直接檢測到。時頻岩相分析方法由時頻分析引申而來，它分離子波和反射系數序列頻譜的變化，利用功率譜的變化來確定不同地震序列的頻率成分差異，再利用這一差異分析反射系數序列結構以達到沉積學分析的目的，這也就是我們所說的旋迴分析。利用旋迴變化可進一步在平面上確定出地質構造層系的沉積相及沉積微相、岩性展布，從而成為一種高效的三維地震資料沉積學分析及儲層預測的輔助工具。文中通過ARMA功率譜的垂向變化分析識別出旋迴韻律，將旋迴結果與研究區內先驗的沉積相認識綜合得到沉積相的平面預測，並利用功率譜峰態特徵和時頻岩相剖面預測目的層段的儲層展布規律。

【關鍵詞】時頻分析；ARMA；功率譜；旋迴；沉積微相；儲層預測

Mail等人指出，對於砂泥岩地層，砂岩碎屑成分較粗，反映較強的水動力條件，沉積速率快，單層厚度大；泥岩屬細粒沉積，反映弱的水動力條件和緩慢的沉積過程，故單層厚度較小。對砂泥岩互層來說，砂岩段岩性成分相對單一，泥岩段岩性成分縱向分布很不均一，因此我們可以得出結論，砂泥岩互層韻律既是岩性韻律又是層厚度變化的韻律。層厚的縱向變化反映波阻抗曲線的變化，進而反映反射系數序列頻率成分的縱向變化；而這一變化無法從地震資料的時間域和頻率域上觀察出來，這使得我們不得不從波阻反演結果來研究與之並不明顯對應的岩性序列。時頻分析採用分時窗功率譜（頻譜）估計方法，得到功率譜隨傳播時的變化關系F（t，ω）。它反映地震序列頻率成分隨傳播時的變化關系，並間接反映了層的更迭頻度也即層厚的垂向分布。將功率譜分析結果和地質認識結合起來，就是時頻分析的基本內容。

1方法原理

時間序列S（t）功率譜密度函數（又稱功率譜、頻譜）的定義由下式給出：

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或：

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式中S（ω）是S（t）的付立葉變換，R（t）是S（t）的自相關函數，F（ω）就是序列S（t）的功率譜。

依據地震記錄與子波和反射系數積關系

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對應有

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而反射系數與波阻抗存在對應關系：

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令z（t）=z（t）-z（0），得：

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將（7）式代入（4）式，利用付氏變換變換微分特性，有：

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在地震信號處理解釋中認為子波隨傳播時變化梯度較小，這樣，我們選微小滑動的相鄰兩時窗，它們的功率譜之差為：

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可見，功率譜差值反映兩記錄反射系數序列頻譜的差值，而反射系數頻譜的變化受地質反射層更迭的頻度即層厚的影響。在地震剖面上，這種影響是無法識別出的。這樣，我們就可以利用功率譜來研究地震序列的地質屬性，這就是時頻分析的基本出發點。

在功率譜求取方面，我們設計了ARMA模型譜估計法。ARMA的數學模型為：

式中s為信號序列，a_k為k階自回歸系數，b_k為k階滑動平均系數，e_k為k階滑動平均誤差。（10）式的付立葉變換為：

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令序列e_n為自噪序列，e_n～Wn（0，σ₂），其自相關函數為：

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則S（t）的功率譜為：

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令

則

故

由付氏變換理論得：

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由此可得：

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式中R（i）為自回歸系數a_k的自相關函數。這樣我們就可以使用BURG法、MARPLE法等最大熵法計算出自回歸系數a_k和方差，再由（18）式計算出滑動平均序列譜，代回（13）式便可以得到序列S（t）的功率譜F（ω）。

ARMA法保留了最大熵法的高解析度，同時使用自回歸系數的自相關約束來削弱干擾的影響，可在較小時窗內准確估計功率譜。計算表明，ARMA法既有較高的靈敏度又具相當的抗噪能力，是一種有效的時間序列譜估計方法。

2地震資料時頻岩相分析方法

從（9）式可以看出，具有相同子波函數的地震記錄功率譜變化能反映出反射系數序列頻譜的變化，亦可反映出波阻抗頻譜的變化（圖1）。垂向上看，由深至淺功率高頻成分減少則反映極性反轉次數變小、反射系數頻譜由高頻向低頻過渡，進而反映出層厚逐漸加大，屬逆旋迴。從沉積角度來說，沉積的單層厚度受水動力條件控制。在近物源處，水動力作用強，屬高能環境，沉積物以顆粒較粗的砂岩為主，堆積快，單層厚度大，可以與漏斗型測井相相對應，可判別為三角洲前緣沉積；而在遠物源或遠岸端（深湖、半深湖、封閉湖灣等環境），水動力作用弱，沉積物以粘土質成分為主，屬泥、頁岩，沉積緩慢，單層厚度小。把時頻旋迴與沉積旋迴結合起來，由深至淺功率高頻成分減少與漏斗型測井相相對應，可作為判別三角洲前緣沉積的依據；反之，則反映水進的正旋迴過程，是河流相沉積的典型特點。這樣，就可以根據功率譜垂向變化的平面展布清晰地勾繪出沉積相（沉積體系）的平面展布圖（圖2）。

圖1剖面上的時頻響應

圖2時頻沉積相預測平面圖

功率譜頻率成分變化的平面分布所表現的旋迴特徵既適用於大套地層沉積相變化研究，也適用於沉積微相研究。在1-2相位的時窗內作時頻分析後統計正、逆旋迴所佔比重，結合沉積相分析結果，在不同的相帶內可確定出河口壩、灘壩、點砂壩，濁積砂等有利微相儲層，從而為儲層預測提供豐富的直觀信息。

功率譜隨傳播時的變化在垂直剖面的分布也有助於我們迅速劃分沉積等時面。由於地震反射層是岩性界面，它往往是穿時的，所以我們利用地震剖面尤其是高解析度剖面劃分等時面往往存在很大風險。而時頻響應反映的是旋迴韻律的變化，是等時的，在剖面上很容易利用其橫向形態特徵准確劃分等時面。

圖3時頻岩相與井、井旁道對比

功率譜特徵的另一應用是薄層分析。由於薄層厚度與頻譜峰值頻率、峰值頻率之差存在對應關系，平面上可利用沿層主頻變化及功率譜峰值頻率間隔來確定薄層厚度。

另外，由（7）式，令上下兩相鄰時窗功率譜最大互相關最大，則：

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式中τ為滑動頻率。可以得到：

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可見，滑動頻率可代表真實反射系數，它消除了子波的影響。

對τ剖面做波阻抗處理，我們稱之為時頻岩相剖面。由於它不需要井約束，且解析度高（較原剖面提高1倍以上），可廣泛應用於儲層預測（圖3）。

3應用實例

南翼山地區隨著南10井鑽遇

地層陸相碎屑岩沉積，地質任便轉移到

地層砂岩儲層預測上來。據區域地質及鑽井資料，分析南翼山地區

地層沉積的古地理環境。第三紀早期（E₁₊₂:-

），隨著昆侖山與阿爾金山的相繼隆起，第三系生油湖泊形成，此時湖區范圍較小，南翼山地區水深較淺，屬強氧化環境。據鑽井資料揭示，該區及周緣除獅子溝獅20井、獅30井鑽遇

地層為深湖相沉積外，乾柴溝咸化泉油泉子等區

地層均為紅色碎屑岩沉積。從南10井測井資料上可以看出，

地層層序以多個逆韻律形式出現，單層砂層自然伽馬曲線表現為漏斗型特徵，表明沉積粒序由細變粗的特點。結合

地層等厚圖分析，我們認為南翼山地區

時期應屬多物源的三角洲前緣亞相沉積。

地層時頻沉積相分析顯示，南翼山地區該地層粒序逆韻律分布較廣，代表三角洲前緣沉積特點，這與地質分析結論一致。

此外，利用時頻岩相分析技術，對南10井

地層做縱向岩相分析。在先期的實驗中發現，岩相分析剖面能細致地反映砂泥岩互層的韻律關系，而相對波阻抗波面只能反映其低頻背景。在QH135線的時頻岩相分析剖面上，紅色區（偏砂）與南10井砂岩層段十分吻合，於是由井出發，我們分別對T₄層以下20～60ms（南10井可疑氣層段）、60～80ms和80～112ms（南10井

下部砂岩層段）進行了平面岩相分布預測。由各圖可以看出，

砂岩全區分布較廣，主要以水下分流河道砂及河口砂壩為主，支間灣泥交錯其中。

通過對全區T₄-T₅相位之間的綜合分析，共發現4個砂岩異常體，由此編制

上段及底部砂岩分布及油氣預測圖。

4結論

ARMA法保留了最大熵法的高解析度，同時使用自回歸系數的自相關約束來削弱干擾的影響，是一種有效的時間序列譜估計方法。

它將旋迴結果與研究區內先驗的沉積相認識綜合，得到沉積相和沉積微相的平面展布；使用功率譜峰態特徵進行薄層厚度預測；利用時頻岩相分析方法進行儲層預測。該理論新穎，在實際分析中取得了良好的效果，具有較高的推廣使用價值。

參考文獻

[1]楊叔子.時間序列分析的工程應用[M].武漢：華中理工大學出版社，1991.

[2]李樂天.層系結構解釋中地震資料時間譜分析的方法[J].國外油氣勘探，1990,（1）.

[3]Makarov.3D頻率-時間分析：地質應用[A].67屆SEG年會論文集[C].1990:124～126.

[4]陳兆國.時間序列及其譜分析[M].北京：科學出版社，1998.

[5]崔鳳林，管葉君.時頻分析——薄互層結構研究的新途徑[J].石油物探，1992,31（2）.

[6]Partyka G.Interpretational applications of spectral decomposition in reservoir characterization[J].The Leading Edge,1999,18（30:353～360.

㈤ 圖解經驗模態分解(EMD)

經驗模態分解 (Empirical Mode Decomposition，EMD)是由美國工程師黃鍔於1998年提出的一種信號的時頻分析方法，這里的信號指的是時序信號。

常見的時序信號處理方法可以分為三類：時域、頻域和時頻域。時域分析特徵包括均值、方差、峭度、峰峰值等；頻域特徵包括頻率、能量等；而時頻域分析有小波變換等。經驗模態分解就屬於一種時頻分析方法。

黃鍔認為所有的信號都是由有限個 本徵模函數 (Intrinsic Mode Function, IMF )組成。IMF分量包含了原信號的不同時間尺度的局部特徵信號。經驗模態分解法能使非平穩數據進行平穩化處理，然後進行希爾伯特變換獲得時頻譜圖，得到有物理意義的頻率。 [1]

這和快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)有些像，FFT假設所有信號都是由很多周期性的正弦信號組成，這些信號有著不同的幅頻和相位。使用FFT可以將時域信號轉換到頻域，但EMD分解後的信號還在時域，並且它沒有假設信號是周期的且由很多基本的正弦信號組成。 [2]

但是EMD的使用存在一些限制條件：
⑴函數在整個時間范圍內，局部極值點和過零點的數目必須相等，或最多相差一個；
⑵在任意時刻點，局部最大值的包絡（上包絡線）和局部最小值的包絡（下包絡線） 平均必須為零。

第一條什麼意思呢，看看下面的圖就明白了，它只能是下面這種情況：

假如我們有如下信號，它是由頻率為1hz和4hz的正弦信號疊加而成：

我們發現得到的這個IMF同樣滿足EMD的兩個條件，我們可以對該IMF從第一步開始計算第二個IMF，直到最終得到的信號是一個常數、單調或者只有一個極值為止。

㈥ 時頻分析的主要方法

時頻分析
時頻分析（jtfa）即時頻聯合域分析（joint
time-frequency
analysis）的簡稱，作為分析時變非平穩信號的有力工具，
成為現代信號處理研究的一個熱點，它作為一種新興的信號處理方法，近年來受到越來越多的重視。時頻分析方法提供了時間域與
頻率域的聯合分布信息，清楚地描述了信號頻率隨時間變化的關系。
時頻分析的基本思想是：設計時間和頻率的聯合函數，用它
同時描述信號在不同時間和頻率的能量密度或強度。時間和頻率的這種聯合函數簡稱為時頻分布。利用時頻分布來分析信號，能在
每一時間指示出信號在瞬時頻率串附近的能量聚集情況，並且能夠進行時頻濾波和時變信號綜合。
信號時頻分析的重要性
（1）時間和頻率是描述信號的兩個最重要的物理量。
（2）信號的時域和頻域之間具有緊密的聯系。
時頻分析的主要方法
（1）窗口傅立葉變換（gabor變換）；
（2）連續小波變換；

㈦ 最新的信號處理時頻分析方法有哪些呢除了小波，EMD之外的

提升小波分析，基於主從粒子群的模糊神經網路方法等

㈧ 麻煩通俗解釋下 時頻分析 小波變換 的作用，優缺點，謝謝！

小波變換是時頻分析的一種方法。
小波變換時將一個時間信號變換到時間頻率域，可以更好的觀察信號的局部特性，可以同時觀察信號的時間和頻率信息，這是傅里葉變換達不到的；小波變換的冗餘度很大

㈨ 模態參數識別方法是時域法還是頻域法

在什麼域內對模態參數進行識別就是什麼方法，（比如在時域內，也就是坐標軸X軸是時間，進行模態參數識別就屬於時域法）具體包括三種大的方法時域法模態參數識別、頻域法模態參數識別和聯合時頻法模態參數識別，其中時域法主要有ITD法、LSCE法、時域總體模態參數辨識法和RFP法；我們比較熟悉的傅里葉變換屬於一種頻域識別模態參數的方法。模態參數識別方法比較多建議去看《結構動力學》這本書，講的很好。

㈩ 地震沉積學分析技術

地震沉積學是近年來新興學科，它是一門在地質模型指導下利用地震信息和技術研究有關沉積體的三維構成及其形成過程的學科。其研究基於三維地震、環境分析、露頭、岩心聯合反饋，識別沉積單元的三維幾何形態、內部構成和沉積過程，是繼地震地層學、層序地層學之後出現的一門新的邊緣交叉學科。曾洪流等（1998）在對墨西哥灣北部中新世地層Tiger淺灘地區高頻層序研究中，首次提出了地震沉積學是利用地震資料來研究沉積體三維構成及其形成過程的一門學科；Schlager（2000）、Eberli、Masaferro和Sarg（2004）等進一步完善了地震沉積學概念；2005年2月，在美國休斯頓召開了地震沉積學國際會議，2006、2007年國際沉積學大會，地震沉積學都是會議的主要議題之一。繼地震地層學、層序地層學之後，地震沉積學作為一門新的學科越來越受到人們的關注。

地震沉積學是基於高精度地震資料、現代沉積環境和露頭古沉積環境模式的聯合反饋以識別沉積單元的三維幾何形態、內部結構和沉積過程。精細沉積建模是地震沉積學研究的基礎，尤其在高精度等時框架中動態地恢復沉積體系的三維空間展布及其演化，是當今沉積學研究的主要方向。高精度層序地層學方法幫助解決儲集體在多重控制因素下的演化，具動態建模的意義。首先，高精度層序地層學提供了建立精細的等時格架和分層手段，為儲層建模提供了一個高解析度的等時地層框架。運用高精度層序地層學方法，沉積體系分析是隨著時間的變化而進行的動態分析，不僅可以揭示沉積體系的內部構成要素的基本特徵（Lamers和Carmichael，1999）、古地形和地貌變化（Smallwood和Gill，2003；Morgan，2004），還可以揭示各種沉積體系在等時格架中的空間分布和隨時間的遷移變化規律（Long等，2004；Cartwright 和Huuse，2005）。這些動態的概念模式對儲集體的展布及其儲集物性提供了更好的預測。此外，由於層序識別解析度的提高，對儲集相帶劃分也日益精細。

總體說來，地震沉積學是在高解析度地震資料支持下對典型沉積體進行精細刻畫的過程，目的是更為精細的、更為精確的描述沉積體三維空間展布。因此，地震沉積學應用體現在對高級別層序界面、高頻單元、高精度沉積體的識別和刻畫。

（一）高級別界面的識別技術——構築地質體界面

1.多元參數精細標定

多元標定是地震沉積學研究的基礎，其目的是為儲集砂體的精細解釋提供標准格架，所用關鍵技術是多元標定技術。其實質是將地質、測井、鑽井等多種信息與高品質三維地震剖面結合，實現「點-線」的統一。

2.相位轉換

在地震數據體中，零相位數據體在地震解釋中具有子波的對稱性、主瓣中心（最大振幅）與反射界面一致以及較高的解析度等優點，但這些優點只有在海底、主要不整合面、厚層塊狀砂岩頂面等單一反射界面情況下才能體現出來。而且，零相位地震數據中岩性地層與地震相位間不存在必然的對應關系。尤其是存在許多薄地層互層時，要建立地震數據和岩性測井曲線間的聯系很困難。常用的方法主要是90°相位轉換，但是，在特殊的地區相位角的轉換度數要根據目的層位高頻層序界面對應的地震相位角來決定。

(二）高頻單元劃分技術——構築地質體序次

1.分頻技術

研究表明，低頻地震資料中的反射同相軸更多地反映岩性界面信息，而高頻資料中的同相軸更多地反映時間界面信息。基於這一認識，採用分頻解釋的方法，針對不同的地質目的使用不同頻段的地震數據。地震沉積學中使用的分頻解釋是基於地震資料的頻率成分控制了地震反射同相軸的傾角和內部反射結構這一原理。一般而言，地震子波的頻率越高，相應的地震資料與測井信息就吻合得越好，此為分頻解釋的基本依據。因此，運用分頻解釋技術是地震沉積學對地震頻率控制同相軸傾角和內部反射結構這一認識的一個反映。

2.時頻三原色技術

地震資料中連續的頻率變化本身蘊含了豐富的地質信息，不同級別的地質層序體對應著地震剖面上的不同頻率特徵，僅採用分頻解釋方法還不能將這類信息充分利用起來，而時頻分析方法恰好彌補了這一缺陷。時頻分析即頻率時間掃描，它通過快速傅里葉變換將時間域的地震記錄轉化到頻率域，利用時頻分析技術按不同頻率進行掃描分析可以識別出由大到小的各級層序體，從而得到一些地震剖面上沒有的信息。由於縱向上頻率變化的方向性代表了岩性粗細的變化，所以時頻分析不但可以用於地層層序解釋，還可以用於劃分沉積旋迴和推斷水體變化規律及沉積環境變化。因此在地震沉積學的研究中，分頻解釋與時頻分析技術應結合起來使用。

（三）高精度沉積體系精細刻畫技術——構築地質體空間配置關系

1.測井約束反演技術

測井約束反演技術在地震儲層預測和砂體描述中是不可缺少的技術，在砂岩岩性油藏描述中發揮了非常重要的作用。地球物理學家李慶忠院士曾指出「波阻抗反演是高解析度地震資料處理的最終表達形式」。目前，測井約束反演處理已經成為處理常規目標的一種手段。這項技術在實際應用中涉及測井曲線校正及歸一化處理、合成地震記錄與地震子波提取、建立低頻模型等相關方法。

2.地層屬性分析技術

地震屬性是從地震數據中推導出來的幾何學、運動學、動力學、統計學特徵的具體（特殊）測量值。儲層物性和充填在其中的流體性質的空間變化，會造成地震反射速度、振幅、頻率等的相應變化。當目標地區的地震地質確定的情況下，只要儲層或流體性質變化的特徵參數達到某一相應的限度，地震剖面就會有表現為波形、能量、頻率、相位等一系列基於幾何學、運動學、動力學的地震屬性的明顯的變化。盡管目前研究人員尚無法找到地震屬性與地質目標間一一對應的成因聯系，但通過大量油氣勘探實踐和經驗的統計結果表明，井點處的儲層性質與地震屬性之間往往存在某種線性或非線性統計關系。據此可以推斷，在某一特定的范圍內，井之間儲層性質和地震屬性也同樣符合這種統計關系，這也是利用地震屬性進行儲層預測的前提條件。該技術目前已廣泛應用於地震構造解釋、地層分析、油藏特徵描述以及油藏動態檢測等各個領域，在油氣勘探與開發中所發揮的作用越來越大。目前常用的屬性有振幅屬性（波阻抗、反射系數、速度、吸收）和相位屬性，同時近年來還發展了相干分析結束、頻譜分解技術、AVO技術和波阻抗反演技術。在實際操作過程中，一般遵循「建立地震解釋和屬性分析的工區→進行層位解釋和閉合→依據研究任務篩選和提取相關的地震屬性→地震屬性優化」流程。

3.地層切片分析技術

通過三維地震的水平成像（即時間切片）可以產生高解析度的沉積相圖像。常用的切片類型包括時間切片和沿層切片。時間切片是沿某一固定地震旅行時對地震數據體進行切片顯示，切片方向是沿垂直於時間軸的方向，它切過的不是一個具有地質意義的層面；沿層切片是沿著或平行於地震層位進行切片，它更傾向於具有地球物理意義。

要注意的是，切片和屬性分析必須要具有地質含義，不但可最大限度地識別並刻畫沉積砂體的時空分布，且可證實砂體的物源方向。

（四）典型沉積體地震沉積學研究實踐

利用前文所述的地震沉積學方法技術，對東營凹陷發育的東營-永安鎮三角洲進行解剖，嘗試從更精細的角度刻畫儲集體空間展布形態。在前文的地層格架構建過程中，沙河街組三段中亞段識別出9個進積單元（圖3-14），10個層序界面（2個三級層序界面，8個4級層序界面）。

圖3-14 東營三角洲進積體刻畫剖面圖

在研究過程中，發現東營三角洲區受多物源影響（濰北凸起物源、青坨子凸起物源、北部物源），斷層多且交互影響，如果採用傳統的沉積學研究手段，很難將多個方向的物源體系解剖清楚，在實際操作中採用分區統計、精細解釋手段，對不同的物源區進行單獨解剖和分析，闡明各物源區的變化特徵；屬性分塊時盡量避開斷層復雜區域；同時利用分頻技術、時頻三原色技術、小波變換、地層切片技術、地震正演等地球物理方法，建立不同層位地震反射特徵平面變化與沉積環境之間的關系。

1.關鍵層序界面的識別

利用區域層序地層分析中合成記錄建立的速度場，精確標定了研究層位的兩個關鍵界面——T₄、T₆。T₄、T₆是沙河街組三段中亞段的頂、底界面，也是一個三級層序的頂、底界面。T₄界面在東營凹陷西北部表現為連續性好的強振幅反射特徵，向東逐漸演變為連續性差的弱振幅反射，表現出「北強南弱、西強東弱、整體上移」的特徵；T₆界面由於油頁岩的大面積出現，在整個工區內都非常穩定，表現出連續性好的強振幅反射，至東—東南部，接近物源供給區，為一系列進積反射的底界面，界面之上下超特徵明顯。

2.高頻單元識別與劃分

（1）常規地震剖面識別方法。常規地震剖面中，四級層序界面用內部強軸反射特徵、頂底接觸關系、上下結構差異、內部進積結構等4個原則進行四級層序界面的識別。常規變面積剖面中，強軸的出現意味著波阻抗差異的增大，而在三角洲進積區，則可能意味著上下進積期次岩性上的差異性，分布較穩定的強軸可將進積體劃分為多個單元（圖3-15）。

圖3-15 利用穩定的強反射同相軸進行進積單元的劃分

（2）分頻技術在四級層序界面識別中的應用。地震分頻技術是一種基於頻譜分析的地震成像方法，可揭示地層的縱向整體變化規律、沉積相帶的空間演變模式，並能描繪與分析儲集層厚度分布，定量檢測單砂體級別的薄互層砂體。

東營凹陷內的東部疊前三維工區的主頻為20Hz，帶寬為10～40Hz，在研究中將原始剖面進一步細化為10Hz、20Hz、30Hz和40Hz的剖面（圖3-16），對比發現：低頻剖面中，地震同相軸數量減少，三級層序界面（如T₁，T₂，T₃等）強振幅、連續性好的特徵被進一步地凸顯出來，且每一期進積單元的頂底界面處頂超和下超特徵清晰；高頻剖面中，地震同相軸與原始剖面相比增多，對於界面的識別具有干擾的作用。

在分頻的基礎上，利用10Hz剖面進行沙三中層序內部進積單元的識別和劃分，通過與原始剖面對比研究發現，10Hz的分頻結果，能濾去弱軸、短軸的干擾影響，界面連續，內部進積特徵清晰，可將東營三角洲砂體進積形態完美地刻畫出來（圖3-17）。

圖3-16 原始剖面、分頻剖面與時頻三原色剖面的對比（T1842測線）

如前所述，高頻剖面（如40Hz剖面）中地震反射同相軸數量增多，則意味著地震剖面的解析度得到「相應的增強」。本次研究中，通過對40Hz剖面進積單元的同相軸劃分與單井岩性、鑽井資料及測井的對比，發現三者對應關系良好，因此認為東營三角洲進積主體區域可運用40Hz高頻剖面進行高頻層序的劃分（圖3-18）。

（3）時頻三原色技術在四級層序界面識別中的應用。為了有效利用地震頻率信息，合理顯示每個樣點的優勢頻率，研究中使用Geoscope軟體中的RGB模塊，分別用紅、綠、藍3種顏色，表示低、中、高分頻信息，然後按照小波分頻能量比較結果做色彩疊加顯示，時頻三原色剖面中三角洲進積特徵也非常清晰。

從時頻三原色剖面中發現：斷層的形態更加清晰，地震同相軸形態清晰，一些特殊的地質現象凸現出來，如T₄界面處的下切河道、呈波狀反射特徵富含油的濁積體以及T₆界面的油頁岩等特徵均可明顯地觀察到。

3.基於屬性分析技術的沉積體刻畫

由於東營凹陷中央受北部物源、東營三角洲物源和永安鎮三角洲物源的共同影響，整體屬性提取效果較差，因此，研究工作需要分區進行，分別提取各物源影響范圍內的地震屬性並進行分析（圖3-19），以期獲得比較可信的沉積信息。通過對圈定的范圍內提取的屬性對比，發現總均方根振幅（Total ABS Amplitude）屬性對該區域的沉積環境具有良好的對應性。下面將以第4套進積單元（Z4）為例進行說明。

圖3-17 利用低頻剖面（10Hz）進行進積單元的劃分（T1842測線）

圖3-18 利用高頻剖面（40Hz）進行高頻層序的劃分（T1842測線）

圖3-19 東營三角洲沉積區內2個區塊屬性提取

1）東營三角洲屬性特徵分析

在該區層間總均方根振幅屬性圖上能夠清晰地識別出東營三角洲前緣范圍（主進積區）（圖3-20）。沿三角洲進積方向可進一步劃分出三角洲平原區和三角洲前緣區（圖3-20）。在三角洲前緣的前端，存在一些范圍不大的異常體（圖3-21），通過對比鑽井資料（圖3-22），認為這些異常體均為濁積體。

圖3-20 東營三角洲區沙三中第4套進積單元東營三角洲三角洲平原與前緣的劃分

圖3-21 東營三角洲區沙三中第4套進積單元濁積體平面范圍

圖3-22 沙三中第4套進積單元濁積體鑽井特徵

左邊為官116井，右邊為史128井

此外，通過其他屬性特徵在三角洲前緣中可識別出一套異常體，初步認為該異常體為三角洲前緣水下分流河道。通過將水下分流河道的平面位置與第4套進積體的時間厚度圖相疊加，平面范圍位於時間厚度60ms左右，因此，研究人員選擇沿第4套進積體頂界面向下開50ms時窗的方式進行屬性提取，這樣，就能將水下分流河道特徵更加清晰地刻畫出來。鑽井的岩性和測井曲線特徵也進一步證實該區域為三角洲前緣水下分流河道。在以上分析的基礎上，建立東營三角洲區屬性綜合劃分和沉積相平面分布圖（圖3-23）。

2）永安鎮三角洲屬性特徵分析

利用層間 Total ABS Amplitude屬性圖能夠清晰地識別出永安鎮三角洲范圍，從其剖面特徵上可以看出其差別，向南表現出高角度進積-加積特徵，向西進積特徵明顯（圖3-24）。

永安鎮三角洲主體進積區在地震剖面和鑽井上都可進一步劃分為4個進積單元。在進積體內部等比例內插了3個界面，劃分出4個進積單元分別提取平面屬性，這樣可以清晰的觀察三角洲朵體遷移特徵（圖3-25）。在以上分析的基礎上，即可獲得永安鎮三角洲區屬性綜合劃分和沉積相平面分布圖（圖3-26）。

3）區域沉積體系拼接

在單獨分析了東營三角洲區和永安鎮三角洲區各自的沉積相平面展布後，需要將不同區塊的沉積體拼接在一起，構成一個完整的區域沉積格局。利用反演剖面作為紐帶，鏈接起各區塊的沉積體。

圖3-23 東營三角洲區屬性綜合劃分和沉積相平面分布圖

圖3-24 沙三中第4套進積單元永安鎮三角洲區屬性（層間Total ABS Amplitude）及剖面特徵

研究中採用測井約束反演技術。目前，測井約束反演處理已經成為處理常規目標的一種手段，它綜合應用測井資料在垂向上的分辨力和地震資料在橫向上的連續性以及所包含的豐富的岩性和物性信息，研究儲層特徵的空間變化，描述儲層的分布特徵。東營三角洲區存在大量灰質泥岩，由於灰質泥岩的聲波速度與砂岩的聲波速度十分接近，導致常規流程的反演結果無法區分開灰質泥岩和砂岩層段。因此研究中利用自然電位曲線代替聲波曲線，利用初始模型產生的低頻數據體和約束稀疏脈沖反演產生的高頻數據體代替波阻抗類型數據體進行約束稀疏脈沖反演。研究過程中選取三條反演剖面（EW3，NS1，NS2）建立假三維立體圖，反演結果顯示第4套進積體與沉積平面圖的沉積相非常吻合（圖3-27，圖3-28）。

利用本次研究所得反演剖面，將自不同物源區的沉積相圖拼接起來，得到最終的東營凹陷區域上的沉積體系展布圖（圖3-28）。