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摘 要：频谱分解成像反映储层的物理性能比其他地震属性更直接。其特定的思维方式是：第一是基于地震叠后数据体完成了研究区主要目的层的频谱分解处理，得到一系列离散频率调谐数据量，然后然后利用地质影像和动画解释技术来识别断裂体系、沉积环境、储层分布的地质现象。应用实例表明，该识别断裂系统，不仅可以指导剖面的断层解释和平面组合，而且可以做出详细的断层解释；在进行沉积环境分析时，不仅可以确定沉积相类型，而且可以确定沉积相的形态；可以在同一时间内，进行储层预测和确定砂体的展布和厚度。本文根据频谱分解技术的基本原理，进行了断裂系统识别、沉积环境分析和储层横向预测。
关键词：频谱分解 调谐体 傅氏变换
一、引言
频谱分解技术是一种频率域的解释方法，是地震属性分析中的重要组成部分。国内关于这方面的研究可追溯到990年代早期 ，到目前为止，用频率信息来研究储层仍然是地质、地球物理工作者关注的焦点。早期的研究主要是沿地震反射层位方向进行频谱分析，用频率随时间的变化关系来研究薄层结构、判断沉积环境。由于短时窗傅氏变换和研究结果显示方式等因素，限制和影响了该方法在储层研究中的推广应用。由Lopez 等人于1997 年提出的地震频谱分解技术是在短时窗内通过频谱分解研究薄层变化和地质体的不连续性的方法，该方法一经推出便引起人们的极大兴趣，该方法是最新发展起来的适用于三维地震解释并进行储层预测研究的地震属性解释的新技术。该技术可提取尼奎斯特频率范围内所有离散频率对应的调谐振幅，实现了以交互、动态方式研究薄层在横向上的连续变化，在识别构造断裂系统、确定油藏边界和储层预测等方面比传统的地震属性研究方法具有优势。地震数据体经分频处理后的解释分辨率高于常规地震主频所能达到的分辨能力。
二、方法原理
对地震数据的分析过程，传统频谱分析方法与频谱分解技术的主要差别之一是数据分析时窗的长短。采用短时窗（小于60ms） 对数据进行分析时，由于时窗短，可供分析的数据量小，无法满足傅氏变换条件的要求，所以频谱分析结果会产生较大的误差，导致分析结果失真。由于短时窗范围内反射系数只包括几个薄层反射界面，这时反射系数序列不再是随机的，其频谱也不呈白噪的特点，这些代表薄层顶、底反射界面的反射系数的干涉结果在振幅谱中出现了频陷，这正是频谱分解技术解决薄层问题的突破口。为了增加短时窗内DF T 算法的稳定性，在短时窗频谱分解计算过程中采用加时窗镶边斜坡的方法，不但可以压制由于时窗截断而产生的假高频成分（这对振幅谱计算效果影响很明显） ，还可以起到提高计算时窗精度的作用。由于分频处理后的每个单一频率对应的振幅都是调谐振幅，地层的时间厚度可根据Rayleigh 准则导出。频谱分解技术主要生成两种类型的体调谐数据体和离散频率能量数据体。
传统频谱分析方法要求信号在（ - ∞， + ∞） 上取值，因此对采用长时窗进行数据分析而言（一般大于100ms） ，傅氏变换所带来的误差很小，可以获得较为理想的效果。但反射系数序列和噪声都呈随机分布，因此其频谱具有白噪的特点（为常数） ，而地震数据频谱的形态则由子波的形态决定，为梯形，因而长时窗频谱分解无法得到薄层的反射信息。
1.调谐数据体
所谓调谐数据体是沿层或对两层之间进行短时窗离散傅氏变换，生成在垂向上频率连续变化的振幅数据体。它表示在相同的研究时窗内，调谐数据体在垂向上为连续变化的频率，在平面上为单一频率对应的经归一化之后的调谐振幅，这样就得到了同一短时窗内（对应某一目的层段） 不同频率的调谐振幅的平面图集。而传统属性分析方法通常只能得到主频率对应的地震属性。
调谐数据体的实现过程：首先，对时间域地震数据体中的目的层进行解释，然后在包含目的层段的短时窗内把时间域数据转换到频率域，转换后形成的目的层谐振体可以在平面（普通频率切片） 和剖面上进行观察分析。频率切片允许解释员在平面上观测薄层干涉模式，捕捉到指示地质过程的纹理和模式的信息。振幅谱/ 相位谱与频率表现/ 调谐的关系通过整个频率范围（即通过所有频率切片） 的动画显示来表达。调谐数据体中包含了三个分量：薄层干涉、子波重叠及噪声。因为地质响应是解释员最感兴趣的分量，所以需要在不降低地质信息品质情况下对子波进行平衡处理。经过白化处理减小子波的影响后，谐数据体保留了两个分量：薄层干涉和噪声。
2.离散频率能量数据体
调谐数据体强调了局部目标尺度的调谐问题，而对较大尺度的地震数据体要求采用不同的方法。离散频率能量体是频谱分解技术表征储层特征的另一种方法，它是沿短滑动时窗生成一系列离散频率的调谐振幅数据。与调谐数据体的区别在于该数据体在垂向上与常规数据体相同均为时间，但每个生成的数据体中只包含单一的频率成分，这种频率分析方法既可采用等时窗分析的方法避开层位的控制和影响，也可用沿层位滑动时窗的方法进行计算，以消除构造形态对解释带来的影响。通常，在用目的层谐振体进行目的层段检测之后，再使用离散频率能量体进行目的层段之外的储层预测。它是以一个地震数据作为输入，输出多个离散的频率和相位体，通过在滑动时窗内进行谱分析，对地震数据体内的每个样点都计算振幅谱和相位谱，然后所有的频谱成分重新排列成一系列的同频率时间数据体。对于4D 时间—频率数据体，频谱分解同样是用滑动时窗方法计算，但其数据是按相同样本重新组织。这种数据体允许解释员使用传统解释工作站软件浏览任何频率的任何深度切片，其输出数据是输入数据的很多倍，但允许解释员在（ x ， y ，t ， f ） 空间浏览和可视化数据。
三、结语
综上所述，在三维地震资料解释和储层预测中，以地震叠后数据体为基础，利用频谱分解技术得到一系列离散频率的调谐数据体，然后采用地质成像和动画解释技术，识别断裂体系、地层沉积、储层分布等地质现象是完全可行的。通过频谱分解技术识别和预测的结果正确、精度较高。与其他地震属性相比，频谱分解成像显示的地质现象（如构造、沉积、储层等） 更为明显，与油藏物理属性的关系也更加直接。频谱分解技术是一种有助于分辨薄层和地质不连续地震成像的技术，允许解释员快速有效地研究大块三维工区内的薄层干涉和检测细微不连续处。
参考文献
[1]崔凤林，管叶君. 时频分析———薄互层结构研究的新途径. 石油物探，2010.
[2]董臣强，王军，张金伟. 时频分析技术在三角洲层序分析中的应用. 断块油气藏，2008.
[3]张奎凤，蓝晖. 短时窗地震信号谱分析方法. 石油物探，2009.
关键词：频谱分解 调谐体 傅氏变换
一、引言
频谱分解技术是一种频率域的解释方法，是地震属性分析中的重要组成部分。国内关于这方面的研究可追溯到990年代早期 ，到目前为止，用频率信息来研究储层仍然是地质、地球物理工作者关注的焦点。早期的研究主要是沿地震反射层位方向进行频谱分析，用频率随时间的变化关系来研究薄层结构、判断沉积环境。由于短时窗傅氏变换和研究结果显示方式等因素，限制和影响了该方法在储层研究中的推广应用。由Lopez 等人于1997 年提出的地震频谱分解技术是在短时窗内通过频谱分解研究薄层变化和地质体的不连续性的方法，该方法一经推出便引起人们的极大兴趣，该方法是最新发展起来的适用于三维地震解释并进行储层预测研究的地震属性解释的新技术。该技术可提取尼奎斯特频率范围内所有离散频率对应的调谐振幅，实现了以交互、动态方式研究薄层在横向上的连续变化，在识别构造断裂系统、确定油藏边界和储层预测等方面比传统的地震属性研究方法具有优势。地震数据体经分频处理后的解释分辨率高于常规地震主频所能达到的分辨能力。
二、方法原理
对地震数据的分析过程，传统频谱分析方法与频谱分解技术的主要差别之一是数据分析时窗的长短。采用短时窗（小于60ms） 对数据进行分析时，由于时窗短，可供分析的数据量小，无法满足傅氏变换条件的要求，所以频谱分析结果会产生较大的误差，导致分析结果失真。由于短时窗范围内反射系数只包括几个薄层反射界面，这时反射系数序列不再是随机的，其频谱也不呈白噪的特点，这些代表薄层顶、底反射界面的反射系数的干涉结果在振幅谱中出现了频陷，这正是频谱分解技术解决薄层问题的突破口。为了增加短时窗内DF T 算法的稳定性，在短时窗频谱分解计算过程中采用加时窗镶边斜坡的方法，不但可以压制由于时窗截断而产生的假高频成分（这对振幅谱计算效果影响很明显） ，还可以起到提高计算时窗精度的作用。由于分频处理后的每个单一频率对应的振幅都是调谐振幅，地层的时间厚度可根据Rayleigh 准则导出。频谱分解技术主要生成两种类型的体调谐数据体和离散频率能量数据体。
传统频谱分析方法要求信号在（ - ∞， + ∞） 上取值，因此对采用长时窗进行数据分析而言（一般大于100ms） ，傅氏变换所带来的误差很小，可以获得较为理想的效果。但反射系数序列和噪声都呈随机分布，因此其频谱具有白噪的特点（为常数） ，而地震数据频谱的形态则由子波的形态决定，为梯形，因而长时窗频谱分解无法得到薄层的反射信息。
1.调谐数据体
所谓调谐数据体是沿层或对两层之间进行短时窗离散傅氏变换，生成在垂向上频率连续变化的振幅数据体。它表示在相同的研究时窗内，调谐数据体在垂向上为连续变化的频率，在平面上为单一频率对应的经归一化之后的调谐振幅，这样就得到了同一短时窗内（对应某一目的层段） 不同频率的调谐振幅的平面图集。而传统属性分析方法通常只能得到主频率对应的地震属性。
调谐数据体的实现过程：首先，对时间域地震数据体中的目的层进行解释，然后在包含目的层段的短时窗内把时间域数据转换到频率域，转换后形成的目的层谐振体可以在平面（普通频率切片） 和剖面上进行观察分析。频率切片允许解释员在平面上观测薄层干涉模式，捕捉到指示地质过程的纹理和模式的信息。振幅谱/ 相位谱与频率表现/ 调谐的关系通过整个频率范围（即通过所有频率切片） 的动画显示来表达。调谐数据体中包含了三个分量：薄层干涉、子波重叠及噪声。因为地质响应是解释员最感兴趣的分量，所以需要在不降低地质信息品质情况下对子波进行平衡处理。经过白化处理减小子波的影响后，谐数据体保留了两个分量：薄层干涉和噪声。
2.离散频率能量数据体
调谐数据体强调了局部目标尺度的调谐问题，而对较大尺度的地震数据体要求采用不同的方法。离散频率能量体是频谱分解技术表征储层特征的另一种方法，它是沿短滑动时窗生成一系列离散频率的调谐振幅数据。与调谐数据体的区别在于该数据体在垂向上与常规数据体相同均为时间，但每个生成的数据体中只包含单一的频率成分，这种频率分析方法既可采用等时窗分析的方法避开层位的控制和影响，也可用沿层位滑动时窗的方法进行计算，以消除构造形态对解释带来的影响。通常，在用目的层谐振体进行目的层段检测之后，再使用离散频率能量体进行目的层段之外的储层预测。它是以一个地震数据作为输入，输出多个离散的频率和相位体，通过在滑动时窗内进行谱分析，对地震数据体内的每个样点都计算振幅谱和相位谱，然后所有的频谱成分重新排列成一系列的同频率时间数据体。对于4D 时间—频率数据体，频谱分解同样是用滑动时窗方法计算，但其数据是按相同样本重新组织。这种数据体允许解释员使用传统解释工作站软件浏览任何频率的任何深度切片，其输出数据是输入数据的很多倍，但允许解释员在（ x ， y ，t ， f ） 空间浏览和可视化数据。
三、结语
综上所述，在三维地震资料解释和储层预测中，以地震叠后数据体为基础，利用频谱分解技术得到一系列离散频率的调谐数据体，然后采用地质成像和动画解释技术，识别断裂体系、地层沉积、储层分布等地质现象是完全可行的。通过频谱分解技术识别和预测的结果正确、精度较高。与其他地震属性相比，频谱分解成像显示的地质现象（如构造、沉积、储层等） 更为明显，与油藏物理属性的关系也更加直接。频谱分解技术是一种有助于分辨薄层和地质不连续地震成像的技术，允许解释员快速有效地研究大块三维工区内的薄层干涉和检测细微不连续处。
参考文献
[1]崔凤林，管叶君. 时频分析———薄互层结构研究的新途径. 石油物探，2010.
[2]董臣强，王军，张金伟. 时频分析技术在三角洲层序分析中的应用. 断块油气藏，2008.
[3]张奎凤，蓝晖. 短时窗地震信号谱分析方法. 石油物探，2009.