專利名稱：由疊前時間偏移直接掃描確定地層疊加品質因子方法
技術領域：
本發明屬于油氣田和礦產資源地震勘探中反射地震資料處理技術領域，是獲取高分辨率疊前地震成像重要輸入參數場的一種技術手段。
背景技術：
疊加Q值是時域反Q濾波、粘性介質疊前時間偏移所需的一個重要參數，精確反演疊加Q值對現場的高分辨地震數據處理具有重要的應用價值。Q值反演方法很多，包括時域算法和頻域算法。時域算法Q值反演得精度較差，而頻域算法中最具代表性的兩種方法是對數譜比法和頻率移動法，二者都是建立在粘性吸收是地震反射波譜唯一的影響因素假設基礎上的。頻移法通常只使用峰值或平均頻率等一種頻率信息，因此其穩定性和有效性均受到質疑；對數譜比法是進行Q值估計的一種經典的方法，因為其與源的特征無關，可以消除一切與頻率無關的影響因素；但是對數譜比法對于噪聲和譜估計誤差十分敏感，通常也會受到能量泄露的影響，使得算法并不穩定。從數據來源看，Q值可由地震透射數據，如VSP (垂直地震剖面)資料、井間地震數據、聲波測井數據求取。但這些資料都要受到觀測井位置和數量的限制，無法給出整個工區的Q值場在時間和空間的變化情況。從實際應用的角度來講，由地面地震資料來反演Q值場更加具有意義。Dasgupta and Clark首次提出了基于對數譜比法由共中心點道集(CMP)地面數據反演Q值場；^iang and Ulrych采用頻移法反演CMP道集的Q值場，取得了一定的效果?，F有的由地面地震數據反演Q值場的方法存在諸多問題，首先，疊加后的共中心點道集是不同偏移距數據信號(其代表了不同的傳播路徑，傳播距離、入射角和不同炮-檢對)的一種折中效應，疊加后將導致疊加道出現不可逆轉的高頻損失；對于水平層狀地層， 其可以反映地下同一深度點的反射情況。但是當地下情況不滿足這一假設時，則不同偏移距的數據是來自不同反射點的反射衰減數據，疊加后的反射波譜并沒有真正反映地下同一反射點的真實衰減情況。其次，對于大多數沉積地層，薄層的調諧作用和短周期的層間多次波對反射波譜具有重要影響。當地層厚度小于1/4波長時，會由于建設性干涉作用和破壞性干涉作用而使振幅譜的幅值增大或者減小。除了幅度變化以外，反射地震波的視頻率和相位也要發生變化，在此種情況下，基于頻譜變化的對數譜比法和頻移法在Q值估計上都會存在很大的誤差。第三，相比于透射數據資料(如VSP資料)，反射數據具有更長的傳播路徑而使幅度進一步衰減，其數據更易受到噪聲的影響。第四，精確的信號譜估計是提高Q值反演精度的關鍵因素。以往地震波譜獲取是通過短時傅立葉變換來實現的，但實際地震數據是非平穩信號，使得該方法所獲取的頻譜與真實的子波譜相比產生很大扭曲。
對于由地面地震數據反演疊加Q值場所存在的問題，需要一種由疊前時間偏移直接掃描確定反演疊加Q值場的新方法，該方法需要克服現有疊加Q值分析方法的缺點，可以給出具有較高精度的、具有時變和空變特性的、適用于粘性介質疊前時間地震偏移成像處理的疊加Q值場。
發明內容
本發明的目的是提供一種由疊前時間偏移直接掃描確定地層疊加品質因子方法。 該方法通過采用地面疊前反射數據反演分析疊加Q值，可以克服由VSP資料、井間地震數據、聲波測井等資料無法給出整個工區的時變和空變Q值場的缺陷；通過采用補償成像后的共反射點道集，使不同偏移距數據能夠反映地下同一反射點的黏性吸收補償情況；采用廣義S變換精確表征非平穩地震信號的瞬時頻譜，保證算法可有效地處理局部拉伸校正、 局部頻譜濾波和薄層調諧作用的影響，克服傳統傅立葉譜在表征上述問題中的缺陷；采用掃描分析方法建立起掃描Q值和深層頻譜寬度恢復情況之間的對應關系；通過引入對數比值譜的平均導數，可有效克服噪聲和薄層調諧的影響，使算法對于實際地震資料更具魯棒性，適應性。本發明采用的技術方案是由疊前時間偏移直接掃描確定地層疊加品質因子方法，具體步驟包括
1)用拖纜或測線記錄由人工震源激發的經地下地層反射的地震信號，記錄到磁帶上；
2)從磁帶上讀取地震信號，根據地層性質和地震信號衰減特征初步確定Q值掃描步長和待掃描Q值；
3)對于每一個掃描Q值，應用常Q反Q濾波快速補償疊前地震數據，時變地拓寬地震波頻帶；
4)對補償后的疊前地震數據進行保幅疊前時間偏移，形成與該掃描Q值相對應的粘性補償偏移后的數據體；
5)對于每一個粘性補償數據體，沿著空間方向，抽取彼此相鄰的3或5個共反射點道集，疊加后形成超道集；
6)對于每個超道集，沿著偏移距方向，按照近、中、遠分別抽取彼此相同道數的地震數據進行水平疊加，形成沿偏移距方向分布的疊加道；
7)采用廣義S變換對每個疊加道進行時頻分析，獲取疊加道中每一個反射界面處的瞬時頻譜，然后選定了海水界面或者是淺層、近偏移距疊加數據道的第一個強反射界面處的瞬時頻譜作為參考譜；
8)采用頻譜修正技術對每一個反射界面處的瞬時頻譜進行頻譜修正，再與參考譜相除，并計算平均導數；
9)以時間方向和偏移距方向的平均導數達到雙重最小作為正確疊加Q值選取準則，對于每一個目標反射層，在所有掃描Q值計算出的平均導數中搜索，最小平均導數所對應的掃描Q值即為該反射界面處的疊加Q值；
10)分別沿著時間和空間對疊加Q值進行插值、平滑，形成與成像空間相匹配的疊加Q 值場，并作為粘性介質疊前時間偏移的輸入數據文件。方案中步驟2、所述，從磁帶上讀取地震信號，根據地層性質和地震信號衰減特征初步確定Q值掃描步長和待掃描Q值是這樣實現的從地震數據體中分別抽取一道近偏移距和一道遠偏移距數據，利用廣義S變換分別求取其瞬時頻譜，分別考察其瞬時頻譜的峰值頻率大小和頻帶寬度變化情況，如果峰值頻率隨著傳播距離的增加，向低頻移動較大，且頻帶迅速變窄，代表吸收強烈，反之則代表吸收較弱，借此來確定地層粘性吸收的強弱。結合已知的地層速度信息，利用地震波速度與品質因子的經驗關系——Q= 14v22(李慶忠.《走向精確勘探的道路》，石油工業出版社，1993 第38頁)給出時變的疊加Q值掃描范圍和掃描步長。方案中步驟4)所述，對補償后的疊前地震數據進行保幅疊前時間偏移，形成與該掃描Q值相對應的粘性補償偏移后的數據體是這樣實現的令Vms為成像點處的疊加速度，T為成像點處的時間深度(單程旅行時)，x為炮點或檢波點到成像點的水平距離，對于炮點求解方程(董春暉，張劍鋒.起伏地表下的直接疊前時間偏移.地球物理學報，2009， 52(1) :239-244)
權利要求
1.一種由疊前時間偏移直接掃描確定地層疊加品質因子方法，其特征在于采用以下步驟A)用拖纜或測線記錄由人工震源激發的經地下地層反射的地震信號，記錄到磁帶上； B)從磁帶上讀取地震信號，根據地層性質和地震信號衰減特征初步確定Q值掃描步長和待掃描Q值。C)對于每一個掃描Q值，應用常Q反Q濾波快速補償疊前地震數據，時變地拓寬地震波頻帶。D)對補償后的疊前地震數據進行保幅疊前時間偏移，形成與該掃描Q值相對應的粘性補償偏移后的數據體。E)對于每一個粘性補償數據體，沿著空間方向，抽取彼此相鄰的3或5個共反射點道集，疊加后形成超道集。F)對于每個超道集，沿著偏移距方向，按照近、中、遠分別抽取彼此相同道數的地震數據進行水平疊加，形成沿偏移距方向分布的疊加道。G)采用廣義S變換對每個疊加道進行時頻分析，獲取疊加道中每一個反射界面處的瞬時頻譜。然后選定了海水界面或者是淺層、近偏移距疊加數據道的第一個強反射界面處的瞬時頻譜作為參考譜。H)采用頻譜修正技術對每一個反射界面處的瞬時頻譜進行頻譜修正，再與參考譜相除，并計算平均導數。I)以時間方向和偏移距方向的平均導數達到雙重最小作為正確疊加Q值選取準則，對于每一個目標反射層，在所有掃描Q值計算出的平均導數中搜索，最小平均導數所對應的掃描Q值即為該反射界面處的疊加Q值。J)分別沿著時間和空間對疊加Q值進行插值、平滑，形成與成像空間相匹配的疊加Q值場，并作為粘性介質疊前時間偏移的輸入數據文件。
2.根據權利要求1所述的一種由疊前時間偏移直接掃描確定地層疊加品質因子方法， 其特征在于在B步驟中，從磁帶上讀取地震信號，根據地層性質和地震信號衰減特征初步確定Q值掃描步長和待掃描Q值是這樣實現的從地震數據體中分別抽取一道近偏移距和一道遠偏移距數據，利用廣義S變換分別求取其瞬時頻譜，分別考察其瞬時頻譜的峰值頻率大小和頻帶寬度變化情況，如果峰值頻率隨著傳播距離的增加，向低頻移動較大，且頻帶迅速變窄，代表吸收強烈，反之則代表吸收較弱，借此來確定地層粘性吸收的強弱。結合已知的地層速度信息，利用地震波速度與品質因子的經驗關系Q = 14v2 2給出時變的疊加Q值掃描范圍和掃描步長。
3.根據權利要求1所述的一種由疊前時間偏移直接掃描確定地層疊加品質因子方法， 其特征在于在D步驟中，對補償后的疊前地震數據進行保幅疊前時間偏移，形成與該掃描 Q值相對應的粘性補償偏移后的數據體是這樣實現的令Vrms為成像點處的疊加速度，T為成像點處的時間深度，χ為炮點或檢波點到成像點的水平距離，對于炮點求解方程TvrmsPx +x = oKpI得到g = PxVnns,代入下式可以得到炮點到成像點處的走時ts與幅值As ts = ^72T + gxlvrmsA =卜(λ/ ^)3s V Tv-同理，可得到檢波點到成像點的走時tr與幅值Ar。令f(t)為該檢波點的地震記錄，則應用深度偏移反褶積成像條件得到保幅疊前時間偏移的成像幅值I(T)I(T) = ^rUtAK)式中fh(t)在二維情況下為f(t)的半導數，即
4.根據權利要求1所述的一種由疊前時間偏移直接掃描確定地層疊加品質因子方法， 其特征在于在H步驟中，采用頻譜修正技術對每一個待拾取反射界面處的瞬時頻譜進行頻譜修正，再與參考譜相除，并計算平均導數。是這樣實現的1)首先采用頻域動校拉伸校正技術消除偏移過程中對中淺層遠偏移距瞬時頻譜所造成的線性壓縮作用，其校正公式如下
全文摘要
本發明涉及一種由疊前時間偏移直接掃描確定地層疊加品質因子方法，該方法通過定義等效的疊加品質因子，發展利用疊前反射地震數據掃描反演地層疊加品質因子的建模方法，選取一系列常Q反Q濾波結合疊前時間偏移高效補償地面反射數據，獲取共反射點道集，采用廣義S變換精確求取疊加道的瞬時頻譜，以對數譜比后的最小平均導數作為正確疊加Q值自動選擇標準，實現了地層疊加Q值的快速、自動反演分析；建立了一套基于粘性補償偏移后共反射點道集的疊加Q值反演分析方法。該方法應用于地震勘探中反射地震資料處理，為高分辨率地震成像提供重要輸入參數，對我國深部隱蔽油氣、礦產資源勘探有重要應用價值。
文檔編號G01V1/36GK102305941SQ20111013682
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者李雪英 申請人:東北石油大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
