时频分析方法是处理阵列声波测井数据的有效手段,但不同时频分析方法特性不同,处理数据的效果也存在差异。为此,用经验模态分解(EMD)将单点的实测声波全波列分解为有限个固有模态函数(IMF)分量,用短时傅里叶变换、Choi-Williams分布、平滑伪Wigner-Ville分布及重排谱图处理原始的声波全波列的前3个IMF分量,并从时间分辨率、频率分辨率和交叉项干扰三方面对比这四种方法的优缺点。结果表明:阵列声波测井信号通过EMD分解得到的IMF1分量主要包含纵波、横波信息,IMF2分量主要包含高频的斯通利波和伪瑞利波信息,IMF3分量主要包含低频的斯通利波信息。与对阵列声波测井信号直接进行时频分析处理相比,对EMD分解得到的IMF分量做时频分析处理可获得不同分辨尺度的信息,能更大程度地挖掘阵列声波测井信号中蕴含的信息;四种方法均无交叉项干扰影响识别模式波的问题,而重排谱图的时间分辨率、频率分辨率最高。通过时频边缘进行井段处理,对比了 IMF1、IMF2、IMF3分量的四种时频分布,进一步验证重排谱图的优势,且分析了不同流体性质储集层和不同类型裂缝地层的时频特征。由于时频边缘是通过累加时频分布值计算得到的,对识别能量偏低的纵波不利。因此,引入重排谱图的时间切片和频率切片,用于处理不同流体性质储集层和不同类型裂缝地层的前三个IMF分量。与时频边缘相比,综合分析不同时刻的时间切片和不同的频率切片,可得到时频边缘特征图中显示不出的信息,更细致地了解时频特征的变化。论文得到不同流体性质储集层以及不同裂缝类型地层的阵列声波测井信号时频特征:1、以干层波列的纵波、横波、高频斯通利波、低频斯通利波对应的波峰时间、主频、能量为基准,水层的纵波、横波能量衰减明显,高频斯通利波、低频斯通利波能量均有一定的衰减;油水同层的纵波和横波能量衰减的程度介于水层、油层之间,低频斯通利波衰减严重;油层的纵波、横波能量也出现衰减,但衰减程度没有水层大,高、低频斯通利波能量衰减则十分严重。2、与干层相比,水层的纵波、横波波峰时间有一定的滞后,油水同层的纵波波峰时间滞后、横波波峰时间延后,而油层纵波波峰时间滞后、横波波峰时间则无明显变化,水层和油层的高、低频斯通利波波峰时间变化均不明显。水层纵波、横波主频无显著变化,而油层的纵波主频无明显变化、横波主频降低,水层、油层的高、低频斯通利波波峰主频变化均不明显。由此可见,与干层相比,水层、油水同层和油层具有不同的时频边缘特征,可以利用本文的方法达到区分不同流体性质储集层的目的。3、与致密地层相比,发育中低角度裂缝的地层的纵波波峰时间滞后明显、主频变化不明显、能量下降;横波波峰时间延后明显、主频降低,能量发生衰减;高、低频斯通利波波峰时间基本无延后、主频基本未变、能量略有降低。4、与致密地层相比,发育高角度裂缝的地层的纵波、横波的波峰时间均有一定程度的延后,但没有中低角度裂缝地层明显。纵波主频无明显变动、横波主频降低。纵波、横波能量有所降低。高频斯通利波波峰时间延后,主频无明显变动,能量降低的程度高于中低角度裂缝地层。低频斯通利波波峰时间基本没有延后,主频基本无变化,能量变化不明显。由此可见,高角度裂缝对斯通利波中的高频成分影响更大。