本發(fā)明涉及一種地震信號處理與解釋技術(shù)，更具體的說，本發(fā)明主要涉及一種通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法。

背景技術(shù)：

1、目前隨著煤炭技術(shù)的大力發(fā)展，煤礦企業(yè)對于斷層的識別精度要求也更高。為了進一步提高煤炭開采安全，提高煤炭資源開采效率，就需要進一步提高斷層檢測精度，提前避免安全問題的發(fā)生，尤其是對于小斷層的識別。目前較為常見的斷層檢測方式是通過地震勘探獲取高精度的地震數(shù)據(jù)，再結(jié)合解釋技術(shù)進行斷層的識別。在理論上利用高精度的三維地震勘探技術(shù)可以識別煤礦上的小斷層，但是在實際生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)，由于受到復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的影響，許多小斷層的特征會被噪音以及大斷層的強特征掩蓋，因此導(dǎo)致小斷層無法精準(zhǔn)識別，進而影響煤礦的安全高效開采。因而有必要針對三維勘探得到的地震數(shù)據(jù)的處理與解釋方法作進一步的研究和改進。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于針對上述不足，提供一種通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法，以期望解決現(xiàn)有技術(shù)中受到復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的影響，許多小斷層的特征會被噪音以及大斷層的強特征掩蓋，因此導(dǎo)致小斷層無法精準(zhǔn)識別，影響煤礦高效開采等技術(shù)問題。

2、為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明所提供的一種通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法，所述的方法包括如下步驟：

4、步驟a、獲取地震勘探得到的可解釋的地震數(shù)據(jù)。

5、步驟b、使用離散小波變換將所述地震信號進行時間域到頻率域的多分辨率分析，得到不同頻帶下的詳細信號和近似信號；所述時間域到頻率域的多分辨率分析為對時間域信號進行連續(xù)的高通和低通濾波，進而將時間域信號分解為不同頻段。

6、步驟c、在所述不同頻帶下的詳細信號和近似信號中，選擇地震主頻所在頻段的詳細信號，并與低頻近似信號組合，形成頻率域的地震特征信號。

7、步驟d、將所述頻率域的地震特征信號通過逆小波變換，重建為時間域的新地震數(shù)據(jù)。所述逆小波變換的公式為：

8、

9、式中，w(a，b)表示小波系數(shù)，a和b分別表示尺度參數(shù)和平移參數(shù)。f(t)是原始信號，ψ(t)是小波基函數(shù)，dt表示對時間變量t的積分微元，即對時間的積分。小波變換的原理可以通過對其公式進行解釋。對于逆變換，其公式可以表示為：

10、

11、式中，f(t)是時間姚中的原始信號。w(a，b)是小波變換得到的系數(shù)，它依賴于尺度參數(shù)a和平移參數(shù)b。ψ(t)是小波基函數(shù)。cψ是與小波基函數(shù)ψ相關(guān)的歸一化常數(shù)，確保小波變換是可逆的。表示對所有可能的尺度a和平移b進行積分。是尺度因子，用于調(diào)整小波函數(shù)的伸縮。da和db是積分微元，分別對應(yīng)尺度參數(shù)和位置參數(shù)的積分。

12、步驟f、對所述新地震數(shù)據(jù)進行斷層響應(yīng)特征屬性的提??；所述新地震數(shù)據(jù)的斷層響應(yīng)特征由下式分別計算方差進行表征。

13、

14、上式中，δ2當(dāng)前采樣點的方差值，t為當(dāng)前采樣點的時間位置，j為當(dāng)前采樣點的空間位置，wj-t為三角形權(quán)重函數(shù)，wij為窗口中第j個采樣點處的權(quán)重，i為采樣點的索引，xij為第j個采樣點的第i個振幅值，為第j個采樣點的振幅值的平均值，l為時窗的長度，i為每個采樣點的振幅值，為窗口中第j個采樣點處的振幅值xij的平方乘以對應(yīng)的權(quán)重wij。

15、作為優(yōu)選，進一步的技術(shù)方案是：所述步驟a中還對地震勘探得到的可解釋的地震數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，所述預(yù)處理為對野外采集的高密度地震單炮記錄，進行高分辨率疊前偏移地震數(shù)據(jù)處理，從而獲得處理后可解釋的地震數(shù)據(jù)；所述高分辨率疊前偏移地震數(shù)據(jù)處理為通過信號處理的方式，增強地震信號的信噪比和分辨率，消除地震信號中除地質(zhì)因素外的干擾因素。

16、更進一步的技術(shù)方案是：上述步驟b中的離散小波變換的離散小波為合適的母小波，且所述離散小波變換分解的最大級數(shù)與地震信號的長度成正比。

17、更進一步的技術(shù)方案是，上述步驟b中的地震信號的長度為2的冪次方。

18、更進一步的技術(shù)方案是：上述步驟c中的頻率域的地震特征信號通過上述逆小波變換的公式重構(gòu)新地震數(shù)據(jù)的新詳細信號和新近似信號。

19、更進一步的技術(shù)方案是：上述新詳細信號為與地震主頻符合的小波頻段的詳細信號，所述新近似信號為最大尺度下的近似信號。

20、更進一步的技術(shù)方案是：所述方差計算以采樣點為中心，分別向四周選取1/2時窗長度的樣點數(shù)，計算采樣點的振幅值與選取樣本點的振幅均值的方差和。

21、更進一步的技術(shù)方案是：所述步驟f中的方差值由方差和乘以上權(quán)重函數(shù)，再歸一化得到。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少是如下之一：利用小波變換將地震數(shù)據(jù)從時間域變換到頻率域，并利用小波變換的多分辨率分析的優(yōu)勢，在獲得頻率特征的同時保留信號的時間信息。

23、通過對頻率信息的整合刪減，保留地震主頻信息，進而突出小斷層的特征，過濾噪聲以及其他干擾信號的特征。

24、通過將小斷層的特征在頻率域放大，以及在頻率域壓制噪聲的特征，使得小斷層的特征得以突出，再通過結(jié)合地震屬性顯示，以達到增強小斷層特征響應(yīng)得目的。

技術(shù)特征：

1.一種通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法，其特征在于所述的方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法，其特征在于：所述的方法還包括對地震勘探得到的可解釋的地震數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，所述預(yù)處理為對野外采集的高密度地震單炮記錄，進行高分辨率疊前偏移地震數(shù)據(jù)處理，從而獲得處理后可解釋的地震數(shù)據(jù)；所述高分辨率疊前偏移地震數(shù)據(jù)處理為通過信號處理的方式，增強地震信號的信噪比和分辨率，消除地震信號中除地質(zhì)因素外的干擾因素。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法，其特征在于：所述離散小波變換的離散小波為合適的母小波，且所述離散小波變換分解的最大級數(shù)與地震信號的長度成正比。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法，其特征在于：所述地震信號的長度為2的冪次方。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法，其特征在于：所述頻率域的地震特征信號通過逆小波變換的公式重構(gòu)新地震數(shù)據(jù)的新詳細信號和新近似信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法，其特征在于：所述新詳細信號為與地震主頻符合的小波頻段的詳細信號，所述新近似信號為最大尺度下的近似信號。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法，其特征在于：所述方差計算以采樣點為中心，分別向四周選取1/2時窗長度的樣點數(shù)，計算采樣點的振幅值與選取樣本點的振幅均值的方差和。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法，其特征在于：所述方差值由方差和乘以上權(quán)重函數(shù)，再歸一化得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種通過融合小波變換增強煤巖小斷層響應(yīng)特征的方法，屬一種地震信號處理與解釋技術(shù)，其包括獲取地震數(shù)據(jù)并進行一定的預(yù)處理；使用離散小波變換將地震信號進行多分辨率分解；對多級詳細信號進行篩選，選取地震激發(fā)主頻段的詳細信號作為特征信號；將特征信號與低頻近似信號相加，重構(gòu)時間域地震數(shù)據(jù)；對重構(gòu)地震數(shù)據(jù)進行響應(yīng)特征屬性提取等步驟。本發(fā)明通過利用小波變換的多分辨率分析，能夠直接突出地震數(shù)據(jù)的主頻信息，壓制數(shù)據(jù)噪聲，進而增強小斷層的響應(yīng)特征，提升小斷層特征識別的精確性，進而使煤礦的開采更為安全與高效。

技術(shù)研發(fā)人員：鄒冠貴,韓成陽,許獻磊
受保護的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17