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一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其包括步驟：1）收集地震信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理，得到地震的時(shí)域信號(hào)x(t)；2）將時(shí)域信號(hào)x(t)做曲波變換，得到曲波域信號(hào)ψj,l(ωj,Tk)；3）將曲波域信號(hào)ψj,l(ωj,Tk)進(jìn)行平滑處理得到曲波系數(shù)Φj,l(ωj,Tk)；4）對(duì)曲波系數(shù)Φj,l(ωj,Tk)進(jìn)行閾值迭代處理，得到去除噪聲后的信號(hào)Ψj,l(ωj,Tk)；5）逐點(diǎn)遞推求每一頻段補(bǔ)償角度內(nèi)去除噪聲后的信號(hào)Ψj,l(ωj,Tk)的深淺層能量比δj,ll(ωj,Tk)；6）求取補(bǔ)償角度內(nèi)的所有頻段補(bǔ)償因子系數(shù)矩陣Dj,ll(ωj,Tk)；7)將所有頻段補(bǔ)償角度內(nèi)的補(bǔ)償因子系數(shù)矩陣Dj,ll(ωj,Tk)的倒數(shù)加權(quán)，得到曲波域加權(quán)后的信號(hào)Cj,l(ωj,Tk)；8)對(duì)曲波域加權(quán)后的信號(hào)Cj,l(ωj,Tk)進(jìn)行反曲波變換，得到分頻定向補(bǔ)償后的時(shí)域信號(hào)xx(t)。本發(fā)明可以廣泛用于地震數(shù)據(jù)處理中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在石油勘探過(guò)程中使用的地震數(shù)據(jù)處理方法，特別是關(guān)于一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油勘探過(guò)程中，地層對(duì)地震波的吸收造成了震源子波時(shí)變，使資料的分辨率降低，特別是深層信號(hào)，由于地層的低通濾波作用，高頻信號(hào)衰減嚴(yán)重。因此，地表記錄到的不同深度反射信號(hào)及其頻帶，已經(jīng)不能反映地下的真實(shí)情況，影響了后續(xù)地震資料的處理和解釋工作，也影響了石油勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了提高地震資料的分辨率，就必須對(duì)地震波衰減進(jìn)行吸收補(bǔ)償處理。
[0003]目前，地震數(shù)據(jù)處理中采用的地震波衰減補(bǔ)償方法主要有常規(guī)球面發(fā)散與吸收補(bǔ)償方法(牟永光.地震資料數(shù)字處理方法.石油工業(yè)出版社.1981.3)、常規(guī)反Q濾波(Futterman W 1.Dispersive body wave [J].Geophysics Res.1962.67:5279-5291 )、常規(guī)譜白化和單道或多道反裙積(Robinson.E.A.Principles of digital Wiener filtering.Geophysical prospecting [J].1967.15(3):311-333)等。常規(guī)球面發(fā)散與吸收補(bǔ)償方法僅補(bǔ)償?shù)卣鸩ㄕ穹S時(shí)間變化的衰減，而不能補(bǔ)償隨頻率變化的衰減。常規(guī)反Q (Q為品質(zhì)因子，表示地層吸收的量)濾波盡管可以補(bǔ)償由于地震波衰減引起的振幅減弱與速度頻散，但要求品質(zhì)因子Q已知，而品質(zhì)因子Q值不易求準(zhǔn)，且反Q濾波降低了數(shù)據(jù)的信噪比。常規(guī)譜白化是在假設(shè)反射系數(shù)白噪的條件下，通過(guò)對(duì)分頻數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)增益來(lái)補(bǔ)償振幅隨時(shí)間和頻率的吸收衰減，因此難以保持子波和振幅能量的信息，而且會(huì)相應(yīng)增強(qiáng)炮間的干擾能量。單道或多道反褶積是基于時(shí)窗統(tǒng)計(jì)內(nèi)平均條件下的時(shí)頻補(bǔ)償，難以較好的逐點(diǎn)補(bǔ)償振幅衰減和頻率吸收。
[0004]近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者提出幾種基于時(shí)頻分析的地層吸收補(bǔ)償方法，如基于短時(shí)傅立葉變換地層吸收補(bǔ)償方法(白樺，李鯤鵬.基于時(shí)頻分析的地層吸收補(bǔ)償[J].石油地球物理勘探.1999，34 (6):642-648)、基于小波包分解的地層吸收補(bǔ)償方法(李鯤鵬，李衍達(dá)，張學(xué)工.基于小波包分解的地層吸收衰減[J].地球物理學(xué)報(bào).2000.43(4):542-549)和基于廣義S變換的地層吸收補(bǔ)償方法(劉喜武，年靜波，劉洪.基于廣義S變換的吸收衰減補(bǔ)償方法[J].石油物探.2006.45 (1):9-14)等。這三種方法利用時(shí)頻分析和地震波衰減特性求得地層吸收系數(shù)，可以一定程度上消除地震波衰減對(duì)地震記錄的時(shí)變影響，改善地震資料的分辨率，但是上述幾種方法對(duì)信號(hào)信噪比有一定要求，在補(bǔ)償?shù)卣鸩ㄋp的同時(shí)也增強(qiáng)了噪聲和隨機(jī)干擾的能量。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)地震波衰減補(bǔ)償?shù)奶幚砭胁蛔阒帲绯Ｒ?guī)球面發(fā)散與吸收衰減補(bǔ)償方法僅能補(bǔ)償隨時(shí)間變化的能量衰減，而不能補(bǔ)償隨頻率的吸收衰減；常規(guī)反Q濾波方法Q值不易求準(zhǔn)，且處理的同時(shí)降低了地震信號(hào)的信噪比；常規(guī)譜白化方法難以保持振幅；單道或多道反褶積方法不能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)補(bǔ)償吸收衰減變化；基于時(shí)頻分析的吸收補(bǔ)償方法對(duì)地震數(shù)據(jù)信噪比有一定要求，而且在補(bǔ)償?shù)卣鸩ㄋp的同時(shí)相應(yīng)提高了噪聲和隨機(jī)干擾的能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種受地震數(shù)據(jù)信噪比限制較小且只針對(duì)有效信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，使得不同深度反射波的波形基本一致的曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其包括以下步驟:
[0008]I)收集地震信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理，得到地震的時(shí)域信號(hào)χ (t)，其中t為二維空間中時(shí)域信號(hào)X(t)的空間位置變量； [0009]2)將時(shí)域信號(hào)x(t)做曲波變換，得到曲波域信號(hào)并逐點(diǎn)補(bǔ)償?shù)卣鸩ㄋp，其中，j是曲波變換的尺度因子且j = 1，2，...，N ;1是曲波變換的角度因子且I =I, 2,..., N, ω j是頻帶，Tk是反射時(shí)間；
[0010]3)將曲波域信號(hào)U^1(OjJk)進(jìn)行平滑處理得到曲波系數(shù)減小反射波相互重疊的影響；
[0011]4)對(duì)曲波系數(shù)進(jìn)行閾值迭代處理，得到去除噪聲后的信號(hào)Ψ^(ω j, Tk)，減少隨機(jī)噪聲干擾；
[0012]5)逐點(diǎn)遞推求每一頻段補(bǔ)償角度內(nèi)去除噪聲后的信號(hào)Ψ」Λ(ω」，Tk)的深淺層能量比Tk)，使高低頻信號(hào)具有相同的深淺層能量比；
[0013]6)求取補(bǔ)償角度內(nèi)的所有頻段補(bǔ)償因子系數(shù)矩陣I11(G^Tk),使得補(bǔ)償角度系數(shù)范圍內(nèi)的各頻段深淺層能量的比值相同；
[0014]7)將所有頻段補(bǔ)償角度內(nèi)的補(bǔ)償因子系數(shù)矩陣D111(G^Tk)的倒數(shù)加權(quán)，得到曲波域加權(quán)后的信號(hào)Tk)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)頻段相應(yīng)角度信號(hào)的分頻定向補(bǔ)償；
[0015]8)對(duì)曲波域加權(quán)后的信號(hào)Cja(G)j, Tk)進(jìn)行反曲波變換，得到分頻定向補(bǔ)償后的時(shí)域信號(hào)XX (t)。
[0016]所述步驟I)中，時(shí)域信號(hào)x(t)通過(guò)以下方法獲得:對(duì)疊前地震資料進(jìn)行處理得到二維疊加剖面數(shù)據(jù)，將所得二維地震數(shù)據(jù)按照共中心點(diǎn)記錄方式排列，得到地震的時(shí)域信號(hào) x(t)。
[0017]所述步驟2)中，曲波域信號(hào)通過(guò)以下方法得到:
[0018]在二維空間中，設(shè)時(shí)域信號(hào)x(t)的空間位置變量是t，頻率域變量是ω，對(duì)應(yīng)的極
坐標(biāo)是(r，Θ)，半徑窗是W(r)，角時(shí)窗是V(t);半徑窗W(r)在rE(|，2>范圍內(nèi)支撐，角時(shí)窗V(t)在t e (-1, I)范圍內(nèi)支撐，且滿足容許性條件:
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其包括以下步驟: O收集地震信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理，得到地震的時(shí)域信號(hào)X(t)，其中t為二維空間中時(shí)域信號(hào)x(t)的空間位置變量； 2)將時(shí)域信號(hào)x(t)做曲波變換，得到曲波域信號(hào)U^1(OyTk),并逐點(diǎn)補(bǔ)償?shù)卣鸩ㄋp，其中，j是曲波變換的尺度因子且j = 1，2，...，N ;1是曲波變換的角度因子且I =I, 2,..., N, ω j是頻帶，Tk是反射時(shí)間； 3)將曲波域信號(hào)進(jìn)行平滑處理得到曲波系數(shù)Oja(OjJk),減小反射波相互重疊的影響； 4)對(duì)曲波系數(shù)Ojil(WyTk)進(jìn)行閾值迭代處理，得到去除噪聲后的信號(hào)Wjil(G^Tk),減少隨機(jī)噪聲干擾； 5)逐點(diǎn)遞推求每一頻段補(bǔ)償角度內(nèi)去除噪聲后的信號(hào)Wu(OyTk)的深淺層能量比δ ,η(ω^ Tk)，使高低頻信號(hào)具有相同的深淺層能量比； 6)求取補(bǔ)償角度內(nèi)的所有頻段補(bǔ)償因子系數(shù)矩陣Tk)，使得補(bǔ)償角度系數(shù)范圍內(nèi)的各頻段深淺層能量的比值相同； 7)將所有頻段補(bǔ)償角度內(nèi)的補(bǔ)償因子系數(shù)矩陣I11(G^Tk)的倒數(shù)加權(quán)，得到曲波域加權(quán)后的信號(hào)Cu (ω j, Tk)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)頻段相應(yīng)角度信號(hào)的分頻定向補(bǔ)償； 8)對(duì)曲波域加權(quán)后的信號(hào)Cu(G^Tk)進(jìn)行反曲波變換，得到分頻定向補(bǔ)償后的時(shí)域信號(hào)XX (t)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其特征在于:所述步驟I)中，時(shí)域信號(hào)x(t)通過(guò)以下方法獲得:對(duì)疊前地震資料進(jìn)行處理得到二維疊加剖面數(shù)據(jù)，將所得二維地震數(shù)據(jù)按照共中心點(diǎn)記錄方式排列，得到地震的時(shí)域信號(hào)x(t)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其特征在于:所述步驟2)中，曲波域信號(hào)USu(OyTk)通過(guò)以下方法得到: 在二維空間中，設(shè)時(shí)域信號(hào)X(t)的空間位置變量是t，頻率域變量是ω，對(duì)應(yīng)的極坐標(biāo)是(r, Θ)，半徑窗是W(r)，角時(shí)窗是V(t);半徑窗W(r)在r ∈(1/2,2)范圍內(nèi)支撐，角時(shí)窗V(t)在t e (-1，I)范圍內(nèi)支撐，且滿足容許性條件:
4.如權(quán)利要求2所述的一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其特征在于:所述步驟3)中，曲波系數(shù)UojJk)通過(guò)以下方法得到: 采用Parzen窗作為一維平滑窗函數(shù):
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其特征在于:所述步驟4)中，去除噪聲后的信號(hào)通過(guò)以下方法得到: 利用曲波域閾值迭代衰減隨機(jī)噪聲影響的基本原理描述為求解如下的優(yōu)化反演問(wèn)題:

6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其特征在于:所述步驟5)中，深淺層能量比δ U1(G^Tk)通過(guò)以下方法得到: 去除噪聲后的信號(hào)W11(OyTk)在曲波域中的地震記錄為Ψ(ω):
7.如權(quán)利要求5所述的一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其特征在于:所述步驟6)中，補(bǔ)償因子系數(shù)矩陣I11 (ω」，Tk)通過(guò)以下方法得到:補(bǔ)償因子系數(shù)矩陣I11(G^Tk)是高頻信號(hào)(j = 3，4，5)特定補(bǔ)償角度內(nèi)的深淺層能量比Sjai(G^Tk)同基準(zhǔn)頻帶信號(hào)對(duì)應(yīng)補(bǔ)償角度內(nèi)的深淺層能量比Sjj lll(G)jj, Tk)之比:
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其特征在于:所述步驟7)中，曲波域加權(quán)后的信號(hào)Cu(c^，Tk)通過(guò)以下方法得到: 曲波域加權(quán)后的信號(hào)為qn(c^，Tk)，補(bǔ)償角度系數(shù)之外的信號(hào)為T(mén)k)，曲波變換的角度因子I為曲波變換的尺度因子j上O~2π方向，經(jīng)過(guò)分頻定向補(bǔ)償處理后的曲波域加權(quán)后的信號(hào)Cj，! (ω J, Tk):
9.如權(quán)利要求5所述的一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其特征在于:所述步驟8)中，分頻定向補(bǔ)償后的時(shí)域信號(hào)xx(t)通過(guò)以下方法得到: 對(duì)曲波域加權(quán)后的信號(hào)Cu (ω j, Tk)進(jìn)行反曲波變換，得到分頻定向補(bǔ)償處理后的時(shí)域信號(hào)XX (t)； 由曲波變換原理得到反曲波變換的實(shí)現(xiàn)過(guò)程:
10.如權(quán)利要求6所述的一種曲波域中地震波衰減補(bǔ)償方法，其特征在于:所述步驟8)中，分頻定向補(bǔ)償后的時(shí)域信號(hào)xx(t)通過(guò)以下方法得到: 對(duì)曲波域加權(quán)后的信號(hào)Cu (ω j, Tk)進(jìn)行反曲波變換，得到分頻定向補(bǔ)償處理后的時(shí)域信號(hào)XX (t)； 由曲波變換原理得到反曲波變換的實(shí)現(xiàn)過(guò)程:
【文檔編號(hào)】G01V1/28GK103645502SQ201310674626
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】趙偉, 王德利, 翁斌, 郝振江, 王小六, 張?jiān)迄i, 糜芳, 朱振宇, 丁繼才, 薛東川, 劉永江, 楊俊 , 孫文博, 彭利麗, 孫佳林, 孟大江 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油研究總院, 吉林大學(xué)