CN105093284A - 一种突出主频的振幅谱平滑方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种突出主频的振幅谱平滑方法，属于油气、页岩油气及煤层气地震勘探与开发领域。本方法包括：(1)对振幅谱平均划分数据间隔，并提取极值；(2)对步骤(1)提取的数据进行线性插值得到已插值数据；(3)对步骤(2)得到的已插值数据进行平滑处理。本发明通过划分区域寻找主频，在肯定不会漏掉整个数据最大值的情况下，也保留了其他区间的最大值，并使得结果数据大致体现了原数据的整体趋势。

Description

一种突出主频的振幅谱平滑方法

技术领域

本发明属于油气、页岩油气及煤层气地震勘探与开发领域，具体涉及一种突出主频的振幅谱平滑方法。

背景技术

在地震数据的处理与解释中时常会进行地震数据的时频转换，计算其频谱(时间域的信号在频率域下的表示方式)。所得的结果会是以分别以振幅及相位为纵轴，频率为横轴的两张图。振幅谱有时也称“振幅频谱”，表示振幅随频率变化的情形。

数据平滑是有效去除数据噪音以提高信噪比的技术手段。数据平滑的技术手段很多，如移动窗口平均法、移动窗口拟合多项式平滑、回归平滑等等。

地震资料的主频含义是指，已转换到频率域的信号中其极值主要集中的频段范围。

目前并没有突出主频的振幅谱平滑的相关技术。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种突出主频的振幅谱平滑方法，利用一定的技术手段对振幅谱进行平滑处理、得到突出体现振幅谱的主频信息平滑数据。利用此类数据绘制的振幅图有助于清晰的显示出相应地震数据的主频范围，并有一定的美观效果，为常规油气、页岩油气及煤层气的勘探、开发服务。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种突出主频的振幅谱平滑方法，包括：

(1)对振幅谱平均划分数据间隔，并提取极值；

(2)对步骤(1)提取的数据进行线性插值得到已插值数据；

(3)对步骤(2)得到的已插值数据进行平滑处理。

所述步骤(1)是这样实现的：

首先统计振幅谱的样点数据及个数，然后给定数据划分间隔值，把数据划分为若干个区间，提取每个区间的样点数据的最大值，并记录原样点坐标。

所述间隔值为把振幅谱的样点数据平均划分为5～10个区间的值。

所述步骤(2)是这样实现的：

利用线性插值法对步骤(1)提取的数据进行插值处理，插值的个数为原振幅谱的样点个数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过划分区域寻找主频，在肯定不会漏掉整个数据最大值的情况下，也保留了其他区间的最大值，并使得结果数据大致体现了原数据的整体趋势。

附图说明

图1是原振幅谱样点数据(共25个样点，等分为5区间，每个区间样点为5)。

图2是每个区间都提取一个最大值，并记住其在原样点数据中的位置。

图3是已知坐标(x0，y0)与(x1，y1)，要得到[x0，x1]区间内某一位置x在直线上的值的示意图。

图4是对已提取的数据进行线性插值(插值后的样点个数为原振幅谱的样点个数)

图5是对已插值的数据进行平滑处理。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明主要分为以下三个步骤：

(1)平均划分数据间隔、并提取极值：

首先统计振幅谱的样点数据及个数，然后给定一个数据划分间隔值(以把振幅谱数据平均划分为5～10个区间的间隔值为适宜)。把数据划分为若干个区间，提取每个区间的样点数据的最大值，并记录原样点坐标，如图1、图2所示。振幅谱数据体现的就是频率信息，每一个区间提取一个最大值，把全部区间得到的最大值做个统计，那么其中最大的一个值，可以理解为这个数据的主频。

(2)对已提取数据进行线性插值：

对第一步提取的数据进行插值处理，插值的个数为原振幅谱样点个数。利用简单的线性插值即可。线性插值法是指使用连接两个已知量的直线来确定在这两个已知量之间的一个未知量的值的方法。

假设已知坐标(x0，y0)与(x1，y1)，要得到[x0，x1]区间内某一位置x在直线上的值。根据图3中所示，得到

$\frac{y-y_0}{y_1-y_0}=\frac{x-x_0}{x_1-x_0}$

假设方程两边的值为α，那么这个值就是插值系数-从x0到x的距离与从x0到x1距离的比值。由于x值已知，所以可以从公式得到α的值

$\mathrm{\α}=\frac{x-x_0}{x_1-x_0}$

同样，

$\mathrm{\α}=\frac{y-y_0}{y_1-y_0}$

这样，在代数上就可以表示成为：

y＝(1-α)y0+αy1

或者，

y＝y0+α(y1-y0)

这样通过α就可以直接得到y。实际上，即使x不在x0到x1之间并且α也不是介于0到1之间，这个公式也是成立的。在这种情况下，这种方法叫作线性外插。已知y求x的过程与以上过程相同，只是x与y要进行交换。如图4所示。

(3)对已插值数据进行平滑处理：

对第二步得到的插值后的数据进行平滑处理。利用常规平滑算法即可，例如可用五点三次平滑，如下：

设已知n个等距点x₀＜x₁＜…＜x_n-1上的观测数据(或实验数据)为y₀，y₁，…，y_n-1，则可以在每个数据点的前后各取两个相邻的点，用三次多项式y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³进行逼近。

根据最小二乘原理确定出系数a₀，a₁，a₂，a₃，最后可得到五点三次平滑公式如下：

${\stackrel{\‾}{y}}_{i-2}=({69y}_{i-2}+{4y}_{i-1}-{6y}_i+{4y}_{i+1}-y_{i+2})/70$

${\stackrel{\‾}{y}}_{i-1}=({2y}_{i-2}+{27y}_{i-1}+{12y}_i-{8y}_{i+1}+{2y}_{t+2})/35$

${\stackrel{\‾}{y}}_i=({-3y}_{i-2}+{12y}_{i-1}+{17y}_i+{12y}_{i+1}-{3y}_{i+2})/35$

y_i+1＝(2y_i-2-8y_i-1+12y_i+27y_i+1+2y_i+2)/35

${\stackrel{\‾}{y}}_{i+2}=({-y}_{i-2}+{4y}_{i-1}-{6y}_i+{4y}_{i+1}+{69y}_{i+2})/70$

其中表示y_i的平滑值，如图5所示。

本发明涉及的方法技术是一项适用于常规油气的勘探开发和非常规(煤层气和页岩油气)油气的勘探开发，其方法技术的关键点包括将振幅谱样点按一定的间隔提取区间最大值并记录原样点坐标，然后对此组样点进行插值处理(插满原始样点个数)，最后进行平滑处理。利用此类数据绘制的振幅图有助于清晰的显示出相应地震数据的主频范围，并有一定的美观效果，为常规油气、页岩油气及煤层气的勘探、开发服务。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (4)

1.一种突出主频的振幅谱平滑方法，其特征在于：所述方法包括：

(1)对振幅谱平均划分数据间隔，并提取极值；

(2)对步骤(1)提取的数据进行线性插值得到已插值数据；

(3)对步骤(2)得到的已插值数据进行平滑处理。

2.根据权利要求1所述的突出主频的振幅谱平滑方法，其特征在于：所述步骤(1)是这样实现的：

首先统计振幅谱的样点数据及个数，然后给定数据划分间隔值，把数据划分为若干个区间，提取每个区间的样点数据的最大值，并记录原样点坐标。

3.根据权利要求2所述的突出主频的振幅谱平滑方法，其特征在于：所述间隔值为把振幅谱的样点数据平均划分为5～10个区间的值。

4.根据权利要求1所述的突出主频的振幅谱平滑方法，其特征在于：所述步骤(2)是这样实现的：

利用线性插值法对步骤(1)提取的数据进行插值处理，插值的个数为原振幅谱的样点个数。