專利名稱：基于分?jǐn)?shù)階傅里葉域的子波提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地震勘探技術(shù)領(lǐng)域。更具體地講，涉及一種在地震勘探中使用的基于分?jǐn)?shù)階傅里葉(FRFT)域的子波提取方法。
背景技術(shù)：
地震勘探技術(shù)逐漸向高精度、高分辨率方向發(fā)展，精確地提取子波是反褶積、波阻抗反演以及正演模擬的基礎(chǔ)。近二三十年，人們提出了很多子波提取的算法，并取得了一定的效果，但是現(xiàn)有的地震子波提取方法均有各自的不足，且提取的子波精度不高，使得子波提取技術(shù)成為影響地震反演技術(shù)進(jìn)一步提高的關(guān)鍵因素之一。常規(guī)的算法都假設(shè)地層是個時不變系統(tǒng)，然而，由于地下地層信息隨著深度的變化而改變，因此它是個時變系統(tǒng)，所以用線性時不變系統(tǒng)來描述它必然不夠準(zhǔn)確，從而造成子波提取精度較差，波阻抗反演結(jié)果 與鉆井地質(zhì)不吻合，儲層預(yù)測困難。因此，要尋找一種方法，用時變系統(tǒng)來描述地下地層信息，彌補(bǔ)常規(guī)傅里葉域不能處理非時變、非平穩(wěn)過程的不足，提高子波提取的精度，提高進(jìn)行地震層位標(biāo)定的準(zhǔn)確性和地震反演的分辨率，更準(zhǔn)確地進(jìn)行初層預(yù)測和流體識別。目前地震子波的提取方法包括兩大類，第一類是確定性提取子波，第二類是統(tǒng)計(jì)性提取子波。第一類是指假設(shè)反射系數(shù)可有測井計(jì)算得到，結(jié)合井旁地震道，由褶積理論求出地震子波，即把地震記錄看成子波與反射系數(shù)的卷積。第二類是假設(shè)地震子波是時不變的，地下反射系數(shù)序列具有白噪聲隨機(jī)序列，不需要計(jì)算出反射系數(shù)序列，而根據(jù)地震道的統(tǒng)計(jì)信息(二階統(tǒng)計(jì)量，高階統(tǒng)計(jì)量)，估計(jì)出地震子波。常見的子波提取方法有(I)自相關(guān)算法該方法基于二階統(tǒng)計(jì)量(自相關(guān)函數(shù))方法提取地震子波，首先由Robinson(1975)提出，假設(shè)地震子波是時不變的，地下反射率是具有白噪譜的隨機(jī)序列，這些假設(shè)意味著地震數(shù)據(jù)的振幅譜與地震子波的振幅譜只相差一個常量，也就是可以求得地震子波的振幅譜，對于子波的相位譜，則必須給出一些假設(shè)(最小相位、零相位或最大相位)，再通過求反傅里葉變換即可求得子波，但是該方法不能提取子波的相位信息。(2)同態(tài)法該方法基本思想是對褶積信號進(jìn)行傅氏變換，得兩信號的乘積，再取對數(shù)為兩信號的和，也就是把時域中的非線性信號轉(zhuǎn)換成頻域中的線性信號，在頻域中將其分開。一個穩(wěn)定序列的復(fù)賽譜就是其傅里葉變換的對數(shù)。假定了地震子波是相對穩(wěn)定的，它所對應(yīng)的復(fù)賽譜也是近似不變的，地層反射系數(shù)認(rèn)為其是隨機(jī)變化的，對應(yīng)的復(fù)賽譜是變化。在進(jìn)行多道疊加時，因?yàn)槊康郎系牡卣鹱硬ǘ冀品€(wěn)定，所以在疊加時得到了加強(qiáng)，而反射系數(shù)是變化的，在疊加時就可能被近似的抵消掉，從而整個地震模型的復(fù)倒譜就變成了地震子波的復(fù)賽譜。該方法對噪聲很敏感，對信噪比較低的地震數(shù)據(jù)提取子波的效果較差。(3) Roy White子波提取方法該方法是一種采用標(biāo)定和使鉆井?dāng)?shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)互相關(guān)聯(lián)來獲取地震自子波最優(yōu)估計(jì)的方法，屬于確定性子波提取方法，它并不需要假設(shè)子波的相位。理想上，該算法分兩步確定提取子波所用井的最佳位置；在該位置上確定最佳的子波。它假定與地震數(shù)據(jù)有關(guān)的鉆井位置可能不是提取子波的最理想位置，地震掃描算法能有效地在已知井位置附近找到新的位置。由于該算法用到測井?dāng)?shù)據(jù)，所以提取子波的精度對測井?dāng)?shù)據(jù)的精度依賴很大。(4)高階統(tǒng)計(jì)量方法高階統(tǒng)計(jì)量(高階譜)與二階統(tǒng)計(jì)量(功率譜)相比，除了包含信號的更豐富的信息量(如完整相位信息)外，還有任意高斯噪聲信號盲目的特性，可在任意強(qiáng)度下的有色高斯噪聲中提取非高斯信號的相位信息，擺脫了子波相位和加性噪聲的一些假設(shè)，這解決了很多用其它方法所不能解決的問題。該算法的缺點(diǎn)是計(jì)算量很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明使用時變系統(tǒng)(分?jǐn)?shù)階傅里葉變換FrFT)來描述地層信息，更加符合實(shí)際 的地層地質(zhì)系統(tǒng)的真實(shí)介質(zhì)情況，可以提高地震子波提取的精度，進(jìn)一步提高地震反演、儲層預(yù)測的分辨率和精度。本發(fā)明的方法利用地震記錄、測井?dāng)?shù)據(jù)的FrFT 二階累積量提取地震子波，避免了使用計(jì)算繁雜，運(yùn)算量巨大的高階累積量算法來提取地震子波。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于分?jǐn)?shù)階傅里葉域的子波提取方法，包括建立地層信息初始模型；利用輸入子波和地層信息初始模型的反射系數(shù)合成地震記錄；計(jì)算輸入子波和合成的地震記錄數(shù)據(jù)的互相關(guān)矩陣以及地震記錄數(shù)據(jù)的自相關(guān)矩陣，并對所述互相關(guān)矩陣和自相關(guān)矩陣進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換；對所述互相關(guān)矩陣和自相關(guān)矩陣應(yīng)用分?jǐn)?shù)階傅里葉域的最優(yōu)濾波算法來計(jì)算均方誤差最小的最優(yōu)階和最優(yōu)濾波算子；基于所述最優(yōu)濾波算子和最優(yōu)階提取子波，其中，最優(yōu)算子f(m)由以下等式表示

權(quán)利要求
1.一種基于分?jǐn)?shù)階傅里葉域的子波提取方法，包括 建立地層信息初始模型； 利用輸入子波和地層信息初始模型的反射系數(shù)合成地震記錄； 計(jì)算輸入子波和合成的地震記錄數(shù)據(jù)的互相關(guān)矩陣以及地震記錄數(shù)據(jù)的自相關(guān)矩陣，并對所述互相關(guān)矩陣和自相關(guān)矩陣進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換； 對所述互相關(guān)矩陣和自相關(guān)矩陣應(yīng)用分?jǐn)?shù)階傅里葉域的最優(yōu)濾波算法來計(jì)算均方誤差最小的最優(yōu)階和最優(yōu)濾波算子；
2.如權(quán)利要求I所述的子波提取方法，還包括 將提取的子波與原始的輸入子波進(jìn)行比較。
3.如權(quán)利要求I或2所述的子波提取方法，其中，所述地層信息初始模型是時變的地層信息初始模型。
4.如權(quán)利要求I或2所述的子波提取方法，其中，所述輸入子波是理論子波或?qū)嶋H地震資料和測井資料中提取的真實(shí)子波。
5.如權(quán)利要求I或2所述的子波提取方法，其中，在(_2，2)的范圍內(nèi)搜索最優(yōu)階P。
全文摘要
提供了一種基于分?jǐn)?shù)階傅里葉域的子波提取方法，包括建立地層信息初始模型；利用輸入子波和地層信息初始模型的反射系數(shù)合成地震記錄；計(jì)算輸入子波和合成的地震記錄數(shù)據(jù)的互相關(guān)矩陣以及地震記錄數(shù)據(jù)的自相關(guān)矩陣，并對所述互相關(guān)矩陣和自相關(guān)矩陣進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換；對所述互相關(guān)矩陣和自相關(guān)矩陣應(yīng)用分?jǐn)?shù)階傅里葉域的最優(yōu)濾波算法來計(jì)算均方誤差最小的最優(yōu)階和最優(yōu)濾波算子；基于所述最優(yōu)濾波算子和最優(yōu)階提取子波。
文檔編號G01V1/28GK102928875SQ20121044005
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者洪余剛, 鄒文, 周晶晶, 彭真明, 袁圓, 黃東山, 張洞君, 陳小二 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司