基于小波变换拟瞬时吸收系数的计算方法

专利名称：基于小波变换拟瞬时吸收系数的计算方法
技术领域：
本发明涉及油气田勘探技术领域，属于地震资料解释范畴，具体地说是一种基于小波变 换拟瞬时吸收系数的计算方法。
背景技术：
地震时频分析源于Gabor和其他人在20世纪40年代中期发展起来的信号分析，它是信 号分析发展的一个产物。Gabor指出，诸如调频无线传输之类的信号并不能用传统的傅里叶 方法分析，因为它们的频率成分是随时间而变化。傅里叶分析将一个信号分解成它的正弦分 量，是以频率成分不随时间变化这个假设为基础的；因此，在傅里叶方法中， 一个信号既可 以用它的时间描述来表达，也可以用它的相位和振幅谱来表达。我们知道，地震道的谱成份 是随穿过地层的旅行时而变化的，最典型的就是高频成分首先被损耗。通常用多个小时窗内 估算的傅里叶谱分量，而不是用全道长的谱或者用时变反褶积和其它的时变谱变换算法，来 补偿谱成分随时间的变化。Gabor做更普遍的假设 一个信号可以同时是时间和频率的函数， 然后借助于复地震道分析来描述这种信号。当地震波经过地层后，当地层含流体后，地震波 的频率特征也将发生显著变换。
小波分析是当前数学中一个迅速发展的新领域，它同时具有理论深刻和应用十分广泛的 双重意义。小波变换的概念是由法国从事石油信号处理的工程师J.Morlet在1974年首先提出 的，通过物理的直观和信号处理的实际需要经验的建立了反演公式。它与Fourier变换、Gabor 变换相比，是一个时间和频率的局域变换，因而能有效的从信号中提取信息，通过伸縮和平 移等运算功能对函数或信号进行多尺度细化分析，解决了 Fourier变换不能解决的许多困难问 题，从而小波变化被誉为"数学显微镜"，它是调和分析发展史上里程碑式的进展。
小波分析的应用是与小波分析的理论研究紧密地结合在一起的。小波变换方法已经在石 油领域取得了令人瞩目的成就，己成为其重要的组成部分。
当地震波沿地层向下入射时，随深度的加深，高频成分被吸收，形成高频衰减的现象， 但这种高频衰减是线性递增的一种背景值。当地震波穿过油气层时，会形成局部高频衰减现 象，外国一些商用油藏描述软件也采用了上述方法来检测油气藏。目前商用软件中，主要采
用基于短时窗付氏变换求取拟吸收系数，该方法主要根据短时窗，时窗付氏变换相对付氏变 换具有较好的时间频率局部性质来实现的。通过短时窗付氏变换，更能有效的从信号当中提 取信息，从而对地震信号进行多尺度的细化分析。代表性的方法主要有1 ) M.P.Matherey等1995提出了用付氏变换求取异常谱，用高低频比计算高频衰减率，即拟吸收系数。2) 俄罗斯PANGEA也采用了类似的方法在小时窗内计算沿层拟吸收系数，并且在实际油气检 测应用过程中取得了一定效果。该方法的主要技术难点在于如何寻找优化的边界处理算法， 以消除短时窗截断函数所产生的截断效应。其主要缺陷是其时间一频率窗的宽度对观测所有 频率的谱是不变的，因此其对高低频信号的处理缺乏选择性，不适合于对地震资料进行高精 度的时频分析，而且基于短时付氏变换计算高频衰减时时窗选取存在问题，时窗太小，虽然 可以用扩边方法减小吉卜斯效应，但是容易造出人为异常；时窗太大，在整个时窗内具有平 均效应，很难准确刻画那一个砂层出现高频衰减。另外，付氏变换局部化特征很差，难以用 于微观分析。因此应用也受到限制。

发明内容
针对常规短时窗付里叶变换方法对高低频信号的处理缺乏选择性，不适合对地震资料进 行高精度的时频分析，应用受到限制的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种基于小 波变换拟瞬时吸收系数的计算方法。应用该方法，能提高时频分析精度；能获得高精度拟吸 收系数，能提高利用地震资料进行储层流体识别的能力；具有一定的抗噪能力，适应性强。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是 一种基于小波变换拟瞬时吸收系数的计 算方法，包括下述步骤
1 ) 地震资料预处理，以拓宽地震资料有效频带宽度，提高地震资料信噪比；
2 ) 对地震资料精细频谱分析，确定地震资料有效频谱范围；
3 ) 地震资料层位解释，对地震数据进行层位解释，并对拾取的地震解释层位进行内
插、平滑等处理；
4 ) 对输入地震数据做小波变换，获得小波变换的实部和虚部；
5 ) 由下式计算不同尺度因子下的瞬时振幅，并获取不同频段的瞬时振幅；
式中，^("，^为小波变换的实部；^&,6)为小波变换的虚部； 6) 由下式沿层位计算小波高低频瞬时振幅比；
式中，C".为沿丄层)点的拟平均吸收系数；为/， J'点的拟吸收系数；W为
4一时窗宽度。
7 ) 由下式设计滤波器，获得表征油气异常形成拟吸收系数；
c", =&(c,)
式中，C。,.是油气异常形成拟吸收系数；尸￡是线性时变低频滤波器；
8 ) 对每一个地震道重复上述(4一7)过程，得到所有地震道对应目的层段的拟吸收
系数；
9) 对所求取拟吸收系数进行制图。 本发明的主要原理如下
根据小波函数的定义，可定义对应不同尺度因子[",，";+1]下的瞬时振幅，即相当于不同 频带下的瞬时振幅为
v4(fl，6) = "^5;j(a,6)2 + S/("，6)2 (1) ae[a,， a.+J
其中& ("》)为小波变换的实部；~ (a, 6)为小波变换的虚部。
当地震波传过油气层时，瞬时振幅的高频成份明显被吸收，而低频成份基本被保留。因
此，定义物理参数拟吸收系数为
C, "A (2)
式中，， A分别表示高、低频的瞬时振幅。/1,.为对应不同^^校正系数，C,.为吸收系数， ,为高频段的频数序号(ae[",， ",+1])。 AL为低频主频振幅(具体低频频率由试验确定，其 L为低频段频数序号("e[",， ",+,])。根据井旁道测井显示油气层标定井旁地震道吸收系数 的Xi校正系数。
气,[C,-C—]2 (3) 式中，C,.为对应的敏感频段吸收系数，C一为一时窗w内的吸收系数平均值。 由(2)式，可给出最敏感的吸收频段"e[",， a,+,];由(3)式，可给出用于油气藏检 测的瞬时吸收数据体。
由式(2)计算出的拟吸系数低值异常有两个组成部分，即油气形成异常C。,.和随地层加深吸收加强形成地层吸收异常cw
C, (4)
选择一个线性时变低频滤波器&
C^(C,) (5)
式中，C。,就是油气异常形成拟吸收系数。
由于拟吸收系数数据体异常差异太大，加上从浅到深低频成分加大，高频吸收增大，使 得很难直接从拟吸收系数数据体上分析和确定与油气有关的拟吸收系数低值异常区，为了便 于识别油气引起的拟吸收系数较低值异常，采用沿层提取的方法。
C"= IX, (6)
式中，C^.为沿丄层乂点的拟平均吸收系数；为f， 乂点的拟吸收系数；W为一时窗
宽度。(6)式，可给出沿层拟瞬时吸收系数的提取。
本发明主要利用小波域分频计算瞬时振幅，然后，利用高低频比来计算高频衰减，即拟 吸收系数。本发明该分辨率取决于原始地震剖面的分辨率。与现有技术相比，本发明主要优 点如下
1) 本发明主要利用小波域分频计算瞬时振幅，然后，利用高低频比来计算高频衰减，即 拟吸收系数。由于利用了小波分析局部化性优异特点，因此，计算出的瞬时拟吸收系 数，不存在平均效应，能准确的刻画出每一砂层高频衰减特征。
2) 本发明计算时可通过测井数据进行标定，因此，其精度较现在常用方法高。
3) 具有一定的抗噪能力，适应性强。


图1 ( a )是实施例1原始地震剖面， 图1 ( b)是实施例1小波计算地震低频瞬时振幅剖面， 图1 ( c)是实施例1小波计算地震高频瞬时振幅剖面， 图1 ( d)是实施例1计算的地震瞬时吸收系数剖面， 图1 ( e)是实施例1沿层计算的拟平均吸收系数曲线， 图2 ( a)是实施例2沿目的层段拉平地震剖面，
图2 ( b )是实施例2过Fu4井和Fu2井的拟吸收系数检测结果，图2 ( c )是实施例2过Fu4井和Fu 7井的拟吸收系数检测结果， 图2 (d)是实施例2在T」b-20 T^的时窗内进行拟吸收系数分析结果。
具体实施例方式
实施例1 本实施例是本发明在辽河油田某井的实施实例。基于小波变换拟瞬时吸收系数
的计算方法，步骤如下
O对按常规方法得到的地震资料预处理，以拓宽地震资料有效频带宽度，提高地震资料信 噪比；2)对地震资料精细频谱分析，确定地震资料有效频谱范围；3)地震资料层位解释， 对地震数据进行层位解释，并对拾取的地震解释层位进行内插、平滑等处理；4)以地震数 据、解释的地震层位为输入，采用小波分析技术对输入地震数据做小波变换，获得小波变换 的实部和虚部；5)由式(1)计算不同尺度因子下的瞬时振幅，并获取不同频段的瞬时振幅； 再由式(6)沿层位计算小波高低频瞬时振幅比；6)由式(5)设计滤波器，获得表征油气 异常形成拟吸收系数。7)对每一个地震到重复上述4一6过程，得到所有地震道对应目的层 段的拟吸收系数。8)对所求取拟吸收系数进行制图，提供给地震资料解释人员，用于储层 流体识别研究。
图l(a)是本实施例的原始地震剖面。该线过A、 B井。图(a)中所示，s31、 s33、 s34在该 井为含油气储层。储层S31、 S33、 S34横向分布在CDP6200至6950之间。
图l(b)为本实施例的低频剖面，是利用小波计算的地震低频瞬时振幅，从地震剖面上明 显看到同相轴宽，显示低频信息。
图l(c)为本实施例的高频剖面，是利用小波计算地震高频瞬时振幅，从地震剖面上明显 看到同相轴细，显示高频信息。
图l(d)为计算的地震瞬时吸收系数剖面，M指向的是含油气层。该图很明显在S31至S33 之间拟吸收系数低，指白色区域。其中，S33上覆泥岩也显示出拟吸收系数低，即高频衰减 快。拟吸收系数低的异常范围在S31至S34， CDP6200至6900之间，这与实际情况相符。 但是由于地震信号从浅到深存在一个高频衰减背景，因此在深层，也就是2.6秒以下也存在 拟吸收系数低异常。在断层之间的断裂破碎带也是拟吸收系数低异常。
图l (e)为沿S31、 S33、 S34层的拟瞬时吸收系数曲线。S31 (图上)在CDP6430至 CDP6940存在一个低值区Al,拟吸收系数低这与储层发育相吻合。S33 (图中)低值异常 不明显,在CDP6580至CDP6820存在一个低值区A2。 S34 (图下)在CDP6300至CDP6900 存在明显低值异常A3，这与所发现该区间岩性油藏相吻合，并且已被近期钻井所证实。总之，用小波变换得到瞬时振幅计算拟吸收系数，不存在付氏变换计算出的拟吸收系数 具有平均化性质，易于准确刻画出某一砂层高频袞减特征；采用一定时窗(小时窗)沿层计 算拟吸收系数，可以不用消除背景异常，直接检测油气藏；否则，必须考虑如何消除背景异 常的问题。这也就是目前国外软件全部采用小时窗计算拟吸收系数的原因；该方法用计算的 拟吸收系数体与沿层计算的拟平均吸收系数和拟瞬时吸收系数综合使用，并结合地质资料如 断裂、地层等信息，可最大程度的降低由断裂破碎带，深层高频吸收，泥岩高频吸收造成的 拟吸收系数低异常带来的多解性。
实施例2 本实施例是本发明在新疆准噶尔实施实例。基于小波变换拟瞬时吸收系数的计
算方法，步骤与实施例l相同，为简洁起见，不再重复。 图2 (a)是本实施例沿目的层段拉平地震剖面。
图2 ( b )是本实施例过Fu4井和Fu2井的拟吸收系数检测结果，其中，Bl是能量剖 面，B2是频率剖面，B3是拟吸收系数剖面。在目的层段，Fu4井附近明显低频强吸收；而 Fu2井吸收系数低，也不处于低频。
图2 ( c )为过Fu4井和Fu7井的拟吸收系数检测结果，其中Bl是能量剖面，B2是 频率剖面，B3是拟吸收系数剖面。在目的层段，Fu4井附近明显强吸收，低频，高能量；而 Fu7井吸收系数低，也不处于低频区，附近的强吸收可能是由含油气引起的。
图2 ( d )为针对三维地震数据，在目的层段取2ms的时窗内进行拟吸收系数分析结果， 根据吸收系数的强弱确定有利的含油气范围。从提取的吸收系数平面图即图2 (d)上可以 看到，在低吸收系数(指图中的蓝色和绿色)背景上可以划分出三个高吸收系数(指图中的 红色)区。Fu4井以北，条带状分布的区域。该区域有包括三个相互独立的强吸收系数区， 以Fu4井以北，Crosslinell20以南的区域最大。工区中部，块状分布的区域；分布的大概范 围Inline 100-200， Crossline700-900 。 Full井西北方强吸收系数区；分布的大概范围 Inline 100-260， Crossline450-650;形态为近东西向的锥形。
权利要求
1、一种基于小波变换拟瞬时吸收系数的计算方法，包括下述步骤1)地震资料预处理，以拓宽地震资料有效频带宽度，提高地震资料信噪比；2)对地震资料精细频谱分析，确定地震资料有效频谱范围；3)地震资料层位解释，对地震数据进行层位解释，并对拾取的地震解释层位进行内插、平滑等处理；4)对输入地震数据做小波变换，获得小波变换的实部和虚部；5)由下式计算不同尺度因子下的瞬时振幅，并获取不同频段的瞬时振幅；a∈[ai，ai+1]式中，sR(a，b)为小波变换的实部；sI(a，b)为小波变换的虚部；6)由下式沿层位计算小波高低频瞬时振幅比；式中，CL，j为沿L层j点的拟平均吸收系数；Cai，j为i，j点的拟吸收系数；w为一时窗宽度。7)由下式设计滤波器，获得表征油气异常形成拟吸收系数；Cai＝FL(Ci)式中，Cai是油气异常形成拟吸收系数；FL是线性时变低频滤波器；8)对每一个地震道重复上述(4—7)过程，得到所有地震道对应目的层段的拟吸收系数；9)对所求取拟吸收系数进行制图。
全文摘要
一种基于小波变换拟瞬时吸收系数的计算方法，包括下述步骤1)地震资料预处理；2)输入地震数据和对应解释层段的地震解释层位；3)对输入地震数据做小波变换，获得小波变换的实部和虚部；4)用式A(a，b)＝S_R(a,b)²+S_I(a,b)²计算不同尺度因子下的瞬时振幅，并获取不同频段的瞬时振幅；5)用式C_L，j＝∑C_ai，j沿层位计算小波高低频瞬时振幅比；6)由式C_ai＝F_L(C_i)设计滤波器，获得表征油气异常形成拟吸收系数；7)对每一个地震道重复上述4-6过程，得到所有地震道对应目的层段的拟吸收系数；8)对所求取拟吸收系数进行制图。本发明计算出瞬时拟吸收系数，不存在平均效应，能准确的刻画出每一砂层高频衰减特征。
文档编号G01V1/32GK101545985SQ20091013838
公开日2009年9月30日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者刘军迎, 杨午阳, 王西文, 苏明军 申请人:中国石油集团西北地质研究所