一種基於地震記錄變子波模型提高地震資料解析度的方法

2023-05-19 14:19:41

專利名稱：一種基於地震記錄變子波模型提高地震資料解析度的方法
技術領域：
本發明屬於油氣勘探中地震資料分析與處理領域，涉及該領域的一種基於自適應時-頻變換的提高地震資料解析度處理的技術，具體地說，是關於一種基於地震記錄變子波模型提高非平穩地震資料解析度的方法。
背景技術：
常用的提高地震資料縱向解析度的方法(例如譜白化方法、各種反褶積方法)，其理論基礎是傳統的褶積模型。這一模型基於若干基本假設，其中之一就是假設子波是平穩的，即假設子波在地下傳播過程中不隨時間變化。然而，實際中子波常常是非平穩的，這使得以該模型為理論基礎的提高解析度的方法，在許多情況下難以取得好的效果。為此，一些學者提出了反射地震記錄的另一種模型，這種模型認為子波在地下傳播過程中隨著傳播時間發生變化，不同時刻到達檢波器的子波的波形是不同的，反射地震記錄是這些具有不同到達時的子波的疊加。這種模型被稱為非平穩地震記錄模型。地震記錄的非平穩性主要是由波前擴散和頻率衰減效應引起的，波前擴散可以用幾何擴散函數來校正。由頻率衰減引起的非平穩效應，即所謂的Q效應。反Q濾波和時變譜白化方法是常用的頻率衰減補償方法。但是，由於Q值較難求準，而限制了反Q濾波方法的應用；而時變譜白化方法處理的結果難以確保地震記錄局部能量相對關係。將地層視為單Q值的黏彈性介質，Margrave 禾口 Lamoureux(Margrave, G.F., Μ. P. Lamoureux, 2001, "Gabor deconvolution," CREffES Research Report, vol 13,pp. 241-276,pp. 252-253)給出了一個非平穩地震道模型的顯式表達式。以這一表達式為基礎，在假定反射係數序列滿足白噪假設的前提下，他們又提出了一種Gabor反褶積方法，直接將Wiener反褶積算法擴展到待分析信號為非平穩的情況。然而，由於按照單Q值模型同時求解不同時刻的反褶積算子，使得Gabor反褶積方法對地層Q 值隨深度變化的情況效果不佳。

發明內容
基於現有技術中所存在的上述問題，本發明目的是提出一種基於地震記錄變子波模型提高地震資料解析度的方法。為實現上述發明目的，本發明採用了以下技術方案一種基於地震記錄變子波模型提高地震資料解析度的方法，其特徵在於，包括以下步驟1)構造分子-Gabor窗，將非平穩地震記錄自適應地劃分為若干平穩的片段，每個片段中擁有一個近似不變的等效子波，且所述等效子波易於從該片段中提取出來；2)用第1)步構造得到的分子-Gabor窗生成分子-Gabor標架，將非平穩地震記錄變換到分子-Gabor域；3)在分子-Gabor域，對每個分子-Gabor窗內的地震記錄片段所對應的分子-Gabor係數進行拓頻和能量補償處理；4)將處理後的分子-Gabor係數反變換到時間域，得到提高解析度後的地震記錄。
所述步驟1)中，分子-Gabor窗通過單位分解法構造，具體分為三個步驟①生成滿足單位分解的原子窗族選擇基本原子窗函數G (t)為Lamoureux函數，用= G(t-jAt)表示中心位於第j個採樣點上的原子窗，對原子窗族:1^ N}按下式歸一化
/ N / 「N為地震道採樣點的個數，由(1)式可得一組滿足單位分解的原子窗族{^(t) 1 ^ j ^ N}；②構造初始分子-Gabor窗首先定義地震信號s (t)的瞬時頻率如下f (t) = 1/2 π {[s (t) ds*(t)/dt-s*(t) ds (t)/dt]/[a(t)2+ξ2]} (2)這裡s*(t)為 s(t)的 Hilbert 變換，a(t) = [s (t) 2+s* (t)2] 「2 為 s (t)的包絡，ξ 為無量剛的小常數；其次用加權瞬時頻率f' (t)代替局部均值頻率來表徵地層的吸收效應，加權瞬時頻率定義如下m=\:Tmw_I\:Twm(3)這裡W(t)取為s (t)包絡幅值的平方；然後，採用保邊緣平滑擬合的方法消除子波幹涉對加權瞬時頻率的影響選取信號包絡峰值處的加權瞬時頻率，對它們作保邊緣平滑擬合，檢驗出偏離擬合曲線較遠的數據點，將這些較遠的數據點去掉，然後用線性插值去填充這些去掉的點，如此反覆迭代直到擬合曲線上的值不再有大的變化，從而得到最終擬合的曲線；最後根據擬合曲線上相鄰兩點之間的差值和距離計算各分子窗的分割點，然後將相鄰分割點間的小原子窗疊加起來就得到了自適應分子窗，設第k個分子窗的起點和終點分別為Μ15—1和Mk，則第k個分子窗可以表示為
Mk-IΨ人 = Σ Sj {
w(4)③對初始分子-Gabor窗進行能量歸一化，得到分子-Gabor窗令&表示第k個分子窗的能量，則有
-η /2盡=|仏I=[匚I仏⑴|2叫(5)能量歸一化以後第k個分子窗· )/Ek即為我們所構造的分子-Gabor窗。所述步驟2~)中，由步驟1)中得到的分子-Gabor窗構造分子-Gabor標架，相應的分子-Gabor變換定義如下5,(/) = ^1dt(6)
^k -O0將非平穩地震記錄s (t)按照(6)式變換到分子-Gabor域。 所述步驟幻中，在分子-Gabor域對每個地震記錄片段進行頻帶拓寬和振幅校正， 方法之一是保持原始地震記錄相對能量關係的拓頻
對於第k個分子窗截出的地震記錄片段，採用下式拓寬該片段的頻帶
權利要求
1.一種基於地震記錄變子波模型提高地震資料解析度的方法，其特徵在於，包括以下步驟1)構造分子-Gabor窗，將非平穩地震記錄自適應地劃分為若干平穩的片段，每個片段中擁有一個近似不變的等效子波，且所述等效子波易於從該片段中提取出來；2)用第1)步構造得到的分子窗生成分子-Gabor標架，將非平穩地震記錄變換到分子-Gabor 域；3)在分子-Gabor域，對每個分子-Gabor窗內的地震記錄片段所對應的分子-Gabor係數，進行拓頻和能量補償處理；4)將處理後的分子-Gabor係數反變換到時間域，得到提高解析度後的地震記錄。
2.如權利要求1所述的一種基於地震記錄變子波模型提高地震資料解析度的方法，其特徵在於，所述步驟1)中，分子-Gabor窗通過單位分解法構造，具體分為三個步驟①生成滿足單位分解的原子窗族選擇基本原子窗函數G (t)為Lamoureux函數，用(^.(t) = G(t-jAt)表示中心位於第 j個採樣點上的原子窗，對原子窗族IGj (t) j ^Nj按下式歸一化/ NS人^ = G1W J4G人 (1)/ i=lN為地震道採樣點的個數，由(1)式可得一組滿足單位分解的原子窗族 1 ^ j ^ N}；②構造初始分子-Gabor窗首先定義地震信號s (t)的瞬時頻率如下f (t) = 1/2 π {[s (t) ds*(t)/dt-s*(t) ds (t)/dt]/[a(t)2+ξ2]} (2)這裡 s*(t)為 s(t)的 Hilbert 變換，a(t) = [s (t) 2+s*(t)2] 「2 為 s (t)的包絡，ξ 為無量剛的小常數；其次用加權瞬時頻率f' (t)代替局部均值頻率來表徵地層的吸收效應，加權瞬時頻率定義如下m=\:T mw_ I \:Twm(3)這裡w(t)取為s(t)包絡幅值的平方；然後，採用保邊緣平滑擬合的方法消除子波幹涉對加權瞬時頻率的影響選取信號包絡峰值處的加權瞬時頻率，對它們作保邊緣平滑擬合，檢驗出偏離擬合曲線較遠的數據點， 將這些較遠的數據點去掉，然後用線性插值去填充這些去掉的點，如此反覆迭代直到擬合曲線上的值不再有大的變化，從而得到最終擬合的曲線；最後根據擬合曲線上相鄰兩點之間的差值和距離計算各分子窗的分割點，然後將相鄰分割點間的小原子窗疊加起來就得到了自適應分子窗，設第k個分子窗的起點和終點分別為他―1和Mk，則第k個分子窗可以表示為Mk-\ΨAt)= Σ & (OJ=Mt-1(4)③對初始分子-Gabor窗進行能量歸一化，得到分子-Gabor窗令&表示第k個分子窗的能量，則有
3.如權利要求1或2所述的一種基於地震記錄變子波模型提高地震資料解析度的方法，其特徵在於，所述步驟幻中，由步驟1)中得到的分子-Gabor窗構造分子標架，相應的分子-Gabor變換定義如下
4.如權利要求1所述的一種基於地震記錄變子波模型提高地震資料解析度的方法，其特徵在於，所述步驟幻中，在分子-Gabor域對每個地震記錄片段進行頻帶拓寬和振幅校正，方法之一是保持原始地震記錄相對能量關係的拓頻對於第k個分子窗截出的地震記錄片段，採用下式拓寬該片段的頻帶
5.如權利要求4所述的一種基於地震記錄變子波模型提高地震資料解析度的方法，其特徵在於，所述步驟幻中，在分子-Gabor域對每個地震記錄片段進行頻帶拓寬和振幅校正，方法之二是帶衰減補償的拓頻對於第j個分子窗截出的地震記錄片段，把由參考子波到第j個分子之間的介質視為均勻粘彈性介質，介質的等效品質因子記為％，令參考子波從震源傳播到中心為j的分子窗處所用的時間為Ir則平面波在頻率域滿足因果律的傳播算子表示為
6.如權利要求1或5所述的一種基於地震記錄變子波模型提高地震資料解析度的方法，其特徵在於，所述步驟4)中，分子-Gabor逆變換定義如下
全文摘要
本發明涉及一種基於地震記錄變子波模型提高地震資料解析度的方法，其特徵在於，包括以下步驟1)構造分子-Gabor窗，將非平穩地震記錄自適應地劃分為若干平穩的片段，每個片段中擁有一個近似不變的等效子波，且所述等效子波易於從該片段中提取出來；2)用第1)步構造得到的分子窗生成分子-Gabor標架，將非平穩地震記錄變換到分子-Gabor域；3)在分子-Gabor域，對每個分子-Gabor窗內的地震記錄片段所對應的分子-Gabor係數，進行拓頻和能量補償處理；4)將處理後的分子-Gabor係數反變換到時間域，得到提高解析度後的地震記錄。該方法以現代擬微分算子理論為基礎，以自適應時-頻分析方法為工具，處理後的地震資料具備高解析度和相對保持振幅特性。
文檔編號G01V1/36GK102183787SQ201110053739
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月7日 優先權日2011年3月7日
發明者印海燕, 姜秀娣, 安琪, 宋亮, 張兵, 朱偉林, 李麗霞, 汪玲玲, 翁斌, 趙偉, 高靜懷 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 西安交通大學