基于地震數(shù)據(jù)的多道匹配追蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于地震數(shù)據(jù)的多道匹配追蹤方法，該方法包括：基于與一組地震道{f1(t),f2(t),…,fL(t)}中的單個(gè)地震道fl(t)相鄰的該組地震道{f1(t),f2(t),…,fL(t)}中的其他地震道按照等式（2）對(duì)該單個(gè)地震道fl(t)進(jìn)行多次分解以得到多個(gè)子波：<img file="DDA00002248523900011.TIF" wi="782" he="163" />其中，<img file="DDA00002248523900012.TIF" wi="106" he="55" />是第n次分解得到的且在該組地震道{f1(t),f2(t),…,fL(t)}內(nèi)的所有地震道共享的基本子波，且為Morlet子波形式，L是該組地震道中地震道的個(gè)數(shù)，N是分解次數(shù)，n是1到N的整數(shù)，al，n是第n次分解得到的小波的振幅，R(N)fl(t)是最終的剩余地震道；其中，第n次分解包括：1）采用單道匹配方法計(jì)算一個(gè)初始的基本子波；2）采用多道匹配追蹤方法對(duì)初始的基本子波進(jìn)行精細(xì)計(jì)算；3）計(jì)算子波的振幅。
【專利說明】基于地震數(shù)據(jù)的多道匹配追蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油地球物理勘探領(lǐng)域中對(duì)地震信號(hào)處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]追蹤匹配技術(shù)是通過迭代方法(追蹤)選取子波，將地震道分解成一系列與其時(shí)頻特征相匹配的子波。對(duì)于地震反射信號(hào)而言，通常選取Morlet小波，它能較好地表征彈性波在孔隙介質(zhì)中傳播所產(chǎn)生的能量衰減和速度頻散。首先進(jìn)行初步的子波參數(shù)估計(jì)，再進(jìn)行局部優(yōu)化選取參數(shù)，以提高小波自適應(yīng)選取的效率；該方法計(jì)算中也同樣需要應(yīng)用復(fù)地震道及其屬性的相應(yīng)的解析表達(dá)式。對(duì)于連續(xù)小波而言，重要參數(shù)之一就是小波分解尺度，它控制了小波的時(shí)域長度和頻域帶寬。對(duì)追蹤匹配分解所得到的地震時(shí)頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將分解后尺度極小或者極大的數(shù)據(jù)刪除，能夠有效地壓制脈沖或者正弦信號(hào)。最后，利用時(shí)頻分解并處理后的時(shí)頻譜來進(jìn)行巖性分析，例如檢測氣藏。而且，經(jīng)實(shí)際數(shù)據(jù)測試表明，在經(jīng)過高頻振幅進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆碤濾波之后，低頻的含氣區(qū)會(huì)有明顯的烴類顯示。
[0003]近年來，追蹤匹配技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用到地震信號(hào)分析中(Wang&Pann,1996 ; Castagna 等，2003; Liu 等，2004; Liu&Marfurt, 2005)。將一個(gè)地震道分解為一系列子波，這些子波在子波時(shí)頻分解中被稱為時(shí)頻單位?？梢圆捎媚軌蜉^好刻畫地震波能量衰減和速度頻散的Morlet小波做為時(shí)頻分解的子波單位。
[0004]追蹤匹配技術(shù)的發(fā)展主要著眼于克服窗式傅立葉變化和小波變換中的種種弊端(Mailat&Zhang，1993; Qian&Chen，1994)。窗式傅立葉變化不能描述變尺度的信號(hào)結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗行〔ǖ某叨圈叶际且粋€(gè)常量，與其時(shí)窗大小成比例。與之相反，小波變換能夠?qū)⒁粋€(gè)信號(hào)分解為不同變尺度的小波簇。然而，構(gòu)建這些小波時(shí)，設(shè)定其頻率參數(shù)與尺度σ成反比的，因而在這種小波架構(gòu)中，其膨脹系數(shù)不能精確地估計(jì)某一確定頻率的波形，尤其是高頻更是如此，然而傅立葉變換卻能夠很好地定位某一確定頻率。追蹤匹配技術(shù)中，通過一系列的與地震道時(shí)頻特征相符的小波來刻畫原始信號(hào)。因此，該技術(shù)能較好地應(yīng)用于信號(hào)分析中(Rebollo-Neria&Lowe, 2002; Capobianco, 2003; Andrle 等，2004;Andrle&Rebollo-Neira，2006)。在追蹤匹配過程中，為了合理地表征連續(xù)小波，需要利用以下五個(gè)參數(shù):振幅Amp，時(shí)移U，尺度σ，平均頻率和相位φ。常規(guī)的追蹤匹配方法是一個(gè)很麻煩地迭代過程，需要從大量豐富的小波字典中選取出合適參數(shù)的子波(Mollet&Zhang,1993)。
[0005]對(duì)于連續(xù)小波而言，重要參數(shù)之一就是尺度σ，它控制了頻域帶寬和時(shí)域子波長波。然而基于窗式傅式變換或者Gabor變換時(shí)進(jìn)行譜分解卻忽略了這個(gè)可調(diào)參數(shù)，甚至于在一些追蹤匹配技術(shù)應(yīng)用中也被忽略不計(jì)了。比如Liu&Marfurt(2005)則將小波寬度當(dāng)作時(shí)中心頻率的函數(shù)，在這種情況下實(shí)際就是常規(guī)小波變換。將σ當(dāng)作一個(gè)自由可調(diào)參數(shù)，不僅意味著可以減少分解的殘差，同時(shí)也能極大地豐富追蹤匹配中的小波字典。在進(jìn)行完追蹤匹配后，刪除一些極小或者極大的σ值，能夠有效地壓制一些脈沖或者正弦信號(hào)。
[0006]匹配追蹤方法可以自適應(yīng)地將地震道分解成一系列連續(xù)的子波(Mallat和Zhang，1993 ;Wang，2007)，每一個(gè)子波從由豐富的小波(也叫小波原子)字典中獲得，該子波與地震道有著最佳的相關(guān)系數(shù)，其目的是為了克服現(xiàn)有的一些時(shí)頻轉(zhuǎn)換分析方法的不足，比如Gabor變換和小波變換。在Gabor變換中沿地震道的滑動(dòng)時(shí)窗都是事先定義好的，通常情況下都是一個(gè)常數(shù)，然后用有高斯函數(shù)進(jìn)行鑲邊的(Gabor，1946)，因此，其時(shí)頻譜依賴于事先定義好的窗口的大小(如圖1所示)。在小波變換中，子波的時(shí)間延續(xù)性反比于頻率域的子波長度，因此，在匹配真實(shí)地震道的子波信號(hào)時(shí)，子波長度靈活性不夠。相反，在匹配追蹤方法中，子波長度是自適應(yīng)的，因此，可以從地震道精確地提取子波，時(shí)頻譜分析的結(jié)果顯示無論在時(shí)間還是頻率域軸上，子波都有明顯的延續(xù)。但當(dāng)匹配追蹤方法應(yīng)用于實(shí)際的地震數(shù)據(jù)時(shí)，仍然存在分解的非唯一性問題，由于存在解的非唯一性使得噪聲嚴(yán)重地影響分解結(jié)果。圖2a顯示的是一地震剖面，每一道都用匹配追蹤單獨(dú)分解，圖2b是子波求和的剖面，它顯示出用單道匹配追蹤方法提取的相鄰地震道的子波缺乏空間連續(xù)性，這使得沿地震剖面時(shí)頻譜缺乏空間的連續(xù)性。而多道的匹配追蹤方法在進(jìn)行子波分解時(shí)可增強(qiáng)地震同相軸的橫向的連續(xù)性，同時(shí)可壓制噪聲的影響(Durka等,2005; Studer等,2006)。如此，多道的匹配追蹤方法就可部分地克服解的非唯一性問題。圖2c是多道匹配追蹤方法分解后重構(gòu)的剖面，據(jù)此可精確地重構(gòu)地震剖面。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的基于地震數(shù)據(jù)的多道匹配追蹤方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于地震數(shù)據(jù)的多道匹配追蹤方法，該方法包括:基于與一組地震道...，&(〖)}中的單個(gè)地震道&(0相鄰的該組地震道{^0，4(0，一，4(0}中的其他地震道按照等式(2)對(duì)該單個(gè)地震道&(0進(jìn)行多次分解以得到多個(gè)子波:
N
[0009]ft (O = X at ngYn (O + Rim ft (O
?=ι(2)
[0010]其中，是第η次分解得到的且在該組地震道內(nèi)的所有地震道共享的基本子波，且為Morlet子波形式，L是該組地震道中地震道的個(gè)數(shù)，N是分解次數(shù)，η是I到N的整數(shù)，a1>n是第η次分解得到的小波的振幅，Rf) fx (t)是最終的剩余地震道；其中，第η次分解包括:1)采用單道匹配方法計(jì)算一個(gè)初始的基本子波；2)采用多道匹配追蹤方法對(duì)初始的基本子波進(jìn)行精細(xì)計(jì)算；3)計(jì)算子波的振幅。
[0011]通過上述技術(shù)方案，用相鄰道的橫向相干進(jìn)行約束可克服解的非唯一性，運(yùn)行穩(wěn)定并且在分解時(shí)極大改善了空間連續(xù)性，可利用運(yùn)算中的時(shí)頻譜進(jìn)行含氣性檢測。
[0012]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0014]圖1a示出了單個(gè)地震道；
[0015]圖1b是從Gabor變換得到的時(shí)頻譜；[0016]圖1c是小波變換得到的時(shí)頻譜；
[0017]圖1d是匹配跟蹤方法得到的時(shí)頻譜；
[0018]圖2a是用于匹配跟蹤方法的地震剖面；
[0019]圖2b是用單道匹配追蹤方法重構(gòu)的地震剖面；
[0020]圖2c是用多道匹配追蹤方法重構(gòu)的地震剖面；
[0021]圖3是過6 口井的連井剖(彎曲)；
[0022]圖4是多道匹配追蹤方法得到的時(shí)頻譜分布；以及
[0023]圖5是某地JS24儲(chǔ)層泊松比屬性同高頻與中頻拉梅系數(shù)差解釋的含氣有利區(qū)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0025]本文中提到的“地震道”、“地震數(shù)據(jù)”或“地震信號(hào)”可以具有相同的含義，在一般情況下可以互換使用。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種基于地震數(shù)據(jù)的多道匹配追蹤方法，該方法包括:
[0027]基于與一組地震道中的單個(gè)地震道&(0相鄰的該組地震道...，&(〖)}中的其他地震道按照等式(2)對(duì)該單個(gè)地震道&(0進(jìn)行多次分解以得到多個(gè)子波:
【權(quán)利要求】
1.一種基于地震數(shù)據(jù)的多道匹配追蹤方法，該方法包括: 基于與一組地震道...，&(〖)}中的單個(gè)地震道4(0相鄰的該組地震道 中的其他地震道按照等式(2)對(duì)該單個(gè)地震道&(0進(jìn)行多次分解以得到多個(gè)子波:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟I)包括: 根據(jù)等式(4)利用所述一組地震道 生成一個(gè)剩余地震道R(Iri)y (t):
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在所述基本子波是Morlet子波的情況下，IlIl的解析表達(dá)式如等式(6)所示:
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述步驟2)包括: 利用等式(7)對(duì)所述步驟I)中得到的ωη，φη,πη, ση進(jìn)行精細(xì)化，以得到精細(xì)化后的基本子波:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述步驟3)包括: 根據(jù)等式(8)計(jì)算所述振幅a1>n:

6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述gy{l))滿足等式(12):
【文檔編號(hào)】G01V1/28GK103728660SQ201210387421
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】甘其剛, 許多, 楊克明, 唐建明, 謝剛平, 李曙光, 徐天吉, 胡治權(quán), 胡斌, 孔選林, 喻勤, 肖維德, 王金龍, 文雪康 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司