基于经验模态分解法的层序地层划分及对比研究.pdf

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1、第49卷第2期石油物探V01．49，No．22010年3月GEOPHYSICALPROSPECTINGFORPETR0LEUMMar．，2010文章编号：1000—1441(2010)02—0182—05基于经验模态分解法的层序地层划分及对比研究徐敬领，王贵文，刘洛夫，张春花(中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室，北京102249)摘要：测井资料是地层信息的集合体，测井信号的奇异性一般反映了地层边界信息。经验模态分解能检测信号的奇异性。为此，针对目前层序地层划分及对比缺乏统一的标准及存在人为性和多解性等问题，提出了利用基于测井资料的经验模态分解法进行地层划分

2、及对比。方法的基本原理是：①利用经验模态分解法对测井资料进行分解，得到不同频率成分的本征模态函数；②根据多级分解下的本征模态函数表现出的周期性振荡特征，将其与地质上划分的各级层序界面建立对应关系，即不同频率的周期对应不同规模的层序、各个频率段之间的突变点对应着层序界面，进而实现对各级层序的划分；③在各级层序格架控制下，进行等时地层对比。在长庆油田延长组的应用表明，该方法得到的结果比地质分层结果更精细，对比效果更好，为利用测井资料进行高分辨率层序地层研究提供了一种新的手段。关键词：测井数据；层序划分；本征模态函数；地层对比DOI：10．3969／j．issn．1000—1

3、441．2010．02．013中图分类号：P631．4文献标识码：A常规的地层划分及对比，是在观察分析露头和的，这使得它不仅具有很高的分解效率，同时也具岩心的基础上，以地震和测井资料为依据进行有良好的时频局部性。利用EMD进行层序划分的[1之]。其中，测井数据蕴含丰富的地质信息，具有及对比的基本思想是：①测井资料是地层信息的集分辨率高、连续性好的特点[3]。对测井数据进行合体，测井信号的奇异性一般反映了地层边界信适当的数学变换，能够提取其中包含的各种地质信息；②EMD能检测信号的奇异性；③通过EMD提息，特别是层序边界特征。前人在这方面做了大量取复杂信号在每一个时刻局部

4、的振荡模式，将复杂的方法研究，如：自相关函数功率谱法、周期图法、信号分解为有限个本征模态函数(Intrinsicmode最大熵谱法、波形分类法[5_6]及目前应用比较广泛function，简称IMF)之和，每一个IMF的信息反映的小波变换分析方法_7伽等。了不同级别层序的界面特征，可用于进行层序划分经验模态分解法(EmpiricalModeDecomposition，及对比研究。简称EMD)是由Huang等[】]1998年提出的一种信EMD的总体思路是利用深度(时间)序列上、号分析方法。其应用领域已经遍及地震、雷达和语下包络的平均值确定“瞬时平衡位置”，进而提取本音信号

5、处理及图像分析等_1。。该方法通过提取复征模态函数。其主要的算法原理为：杂信号在每一个时刻局部的振荡模式，按由高到低的1)找出原始数列S()的局部极大值和极小自适应频率分解模式寻找信号内蕴的高频信息。一值，利用3次曲线插值连接局部极大值和极小值，般隋况下，每个分解层的高频信息是具有时变频率特分别得到极大值包络Sma()和极小值包络s()；性的非线性高频信息。ENID的这些特性为获取测井2)对每个时刻的局部极大值s一()和极小值数据中包含的丰富地质信息而进行的非线性信号本S(￡)取平均，得到瞬时平均值re(t)，即征分解和地质分析提供了有效的信号处理手段。基于目前层序地层

6、划分及对比缺乏统一的标()一妻么(1)准及存在人为性和多解性等问题，我们以长庆油田3)用原始数列s()减去瞬时平均值re(t)，得为例，首次提出应用测井数据的EMD结果进行层到一个去掉低频的新数列(f)，即序地层划分及对比。h()一S()一re(t)(2)1基于测井数据的经验模态分解法收稿日期：2009—08—23；改回日期：2009—12—29。1．1方法原理墨一男'博士研究生’主要从事测井地质及EMD的基根据信号自适应产生，是不确定基金项目：国家科技重大专项(2oo8Zx05o2o)资助。第2期徐敬领等．基于经验模态分解法的层序地层划分及对比研究1834)检查()是

7、否为本征模态函数，判断依据内部变化特征；③每个边界信息刻画不同的层序格为：①极值点数目和过零点数目相等或最多相差1架及地层对比级别。个；②在任意点，由局部极大值点和局部极小值点1．2应用依据构成的两条包络线平均值为0。如果h()满足上依据前面论述内容，建立了经验模态分解法测述两个条件，将h()作为本征模态函数；若不满井层序划分及地层对比的应用依据。足，将()作为原始数列重复上述3个步骤，直到1)测井信号的突变点代表地层信息变化，经满足这两个条件为止。这样，我们得到第1个本征验模态分解可以检测信号的突变点，利用该特性提模态函数IMF1，记为