自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法
【专利摘要】本发明公开了自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法，包括步骤：A、输入预处理后的所有CMP道集；B、设定扫描速度范围和扫描间距，并选取一个扫描速度依次对所有CMP道集进行正常时差校正扫描并得到校正后的所有CMP道集；C、从所述校正后的所有CMP道集中选取一个校正后CMP道集，并将所述一个校正后CMP道集划分为多个时窗，求取所述多个时窗中的一个时窗内道集的协方差矩阵，对所述一个时窗内道集的协方差矩阵进行规则化并通过设定信噪比系数的阈值获得所述一个时窗内所有样点的速度谱的值；D、滑动时窗，直至处理完所述多个时窗并获得所述一个校正后CMP道集的所有样点的速度谱的值。
【专利说明】自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油天然气地震勘探领域，更具体的讲，涉及一种应用于石油地震勘 探的野外地震资料处理解释的自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法。
【背景技术】
[0002] 高精度地震勘探技术是完成精细储层预测的基础。近年来，如何通过数据处理提 高地震资料分辨率是人们所关注的问题。由于影响地震资料分辨率的因素很多，对于不同 地区，不同目的层，其要求又有所不同，因此，必须具体问题具体分析。东部断裂发育，构造 复杂，而西部塔里木深层低幅度构造发育，提高地震资料的分辨率对于东部和西部地区中 深层地震勘探都十分重要。究其根本，地震波在地下岩层介质中的传播速度是地震资料数 字处理和解释中的非常重要的参数，速度参数提供关于构造和岩性的有价值的信息，因此， 获取高精度的速度参数是高精度地震勘探技术的关键问题。
[0003] 在地震资料处理中，叠加速度可以通过速度分析得到。一般叠加速度分析技术采 用的判别准则可分为两大类：叠加类和相关类，叠加类采用叠加能量来进行速度判别，相 关类则采用互相关系数进行速度判别。但是由于参与计算并获取速度谱的地震共中心点道 集（CMP)由于不可避免的拉伸原因，其振幅随偏移距变化的现象，即在地震记录上的振幅 随检波器到炮点距离的增加而增大的现象，使得远偏移距的振幅的畸变降低了速度谱的分 辨率，尤其当极性发生反转时，常规的谱分析结果是不准确的。
[0004] 基于上面两种叠加速度分析技术的局限性、山地地震资料地表地下情况复杂且地 震资料信噪比低的特点，有必要提供一种能够使地震资料处理更为精细和高效的速度分析 处理方法。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的不足，本发明的目的在于解决上述技术问题中的一个或多个。
[0006] 本发明的目的在于提供一种特别适用于低信噪比地震资料的速度分析处理且具 有计算步骤简便、计算效率高和处理效果好等特点的自适应高精度协方差规则化地震数据 叠加速度分析方法。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供了一种自适应高精度协方差规则化地震数据叠加 速度分析方法，所述方法包括以下步骤：A、输入预处理后的所有CMP道集；B、设定扫描速度 范围和扫描间距，并选取一个扫描速度依次对所有CMP道集进行正常时差校正扫描并得到 校正后的所有CMP道集；C、从所述校正后的所有CMP道集中选取一个校正后CMP道集，并将 所述一个校正后CMP道集划分为多个时窗，求取所述多个时窗中的一个时窗内道集的协方 差矩阵，对所述一个时窗内道集的协方差矩阵进行规则化并通过设定信噪比系数的阈值获 得所述一个时窗内所有样点的速度谱的值；D、滑动时窗，直至处理完所述多个时窗并获得 所述一个校正后CMP道集的所有样点的速度谱的值。
[0008] 根据本发明的自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法的一个实 施例，所述步骤C包括以下子步骤：
[0009] C1、构建具有振幅受偏移距变换化影响因子的速度分析模型；
[0010] C2、求取时窗中道集的协方差矩阵；
[0011] C3、对所述协方差矩阵进行规则化并通过规则化后的协方差矩阵的特征值获得此 时道集的信噪比系数和加权因子，通过设定信噪比系数的阈值并利用所述此时道集的信噪 比系数和加权因子求取所述时窗中所有样点的协方差量度值，即得到时窗内所有样点的速 度谱的值。
[0012] 根据本发明的自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法的一个实 施例，重复执行步骤C至D，直至处理完所述校正后的所有CMP道集并获得所述校正后的所 有CMP道集的速度谱的值。
[0013] 根据本发明的自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法的一个实 施例，重复执行步骤B至D，直至处理完所有扫描速度对应的校正后的所有CMP道集并获得 所有扫描速度对应的校正后的所有CMP道集的速度谱的值。
[0014] 根据本发明的自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法的一个实 施例，在步骤B中，按照扫描速度由小到大的顺序依次对所有CMP道集进行正常时差校正扫 描。
[0015] 本发明充分吸收速度谱相关系数计算方法的优点，采用分辨率更高的基于协方差 矩阵度量的思路，并通过协方差矩阵规则化的策略，不但保证了速度谱对输入有效信号的 高的分辨率，又突出了速度谱收敛的效率，形成了自适应高精度协方差规则化地震数据叠 加速度分析方法，为地震数据处理提供更精细和高效的速度分析处理方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明示例性实施例的自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分 析方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017] 在下文中，将结合附图详细说明本发明的自适应高精度协方差规则化地震数据叠 加速度分析方法。
[0018] 本发明的基本思路是通过构建具有振幅受偏移距变换化影响因子（AV0因子）的 速度分析模型，并通过在常规速度扫描道集的扫描时窗中求取该道集的协方差矩阵，然后 对协方差矩阵进行规则化以提升后期的收敛速度，通过规则化的协方差矩阵的特征值获得 此时道集的信噪比系数和加权因子，由所得的信噪比系数和加权因子可以求取协方差量度 值、道集所有常速扫描对应的所有样点的协方差量度值，并根据设定的信噪比阈值进行调 节，进而获得自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度谱，上述方法即为本发明的自 适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法。
[0019] 图1是本发明示例性实施例的自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分 析方法的流程图。
[0020] 如图1所示，根据本发明的示例性实施例，上述自适应高精度协方差规则化地震 数据叠加速度分析方法包括以下步骤：
[0021] 步骤A :输入预处理后的所有CMP道集。即对所有CMP道集进行预处理之后并将 其作为输入道集以进行后续的速度分析处理，其中，CMP道集即为共中心点道集，预处理是 指在地震数据处理过程中为了突出有效反射信号并剔除无效干扰的处理环节，具体可以包 括前期的数据格式转换、道编缉、观测系统定义与加载、静校正、噪声压制、振幅补偿、反褶 积等步骤，本发明不限于此。优选地，按照道集编号依次输入所有CMP道集。
[0022] 步骤B :设定扫描速度范围和扫描间距，并选取一个扫描速度依次对所有CMP道集 进行正常时差校正扫描并得到校正后的所有CMP道集。正常时差校正即为动校正，其作用 是把炮检距不同的各道上来自同一界面、同一点的反射波到达时间校正为共中心点处的回 声时间，从而使反射波的同相轴形象地反应反射界面的形态，正常时差校正处理通常是针 对共中心点道集的。由于在地震数据采集的过程中，为了压制反射随机干扰并突出有效信 号，通常采用多次覆盖的处理方式，即对同一地质位置采用不同的偏移距（通常为60?120 个偏移距，甚至更多）进行重复采集，则每个偏移距可以获得一道数据、根据水平层状理论 假设，这些道反射的是同一地质位置的反射信息，它们唯一的差别是由于偏移距不同引起 的同一深度反射存在时差，采用正常时差校正可以消除不同偏移距引起的同一深度反射的 时差，使得正常时差校正后的道集都是没有偏移距影响的反射信息，即零偏移距或自激自 收道集，该道集通过同相叠加形成一道数据后能够真实反映该位置的反射信息，且压制反 射随机干扰并突出有效信号。
[0023] 在进行正常时差校正之前，首先需要设定速度扫描的参数，即扫描速度范围和扫 描间距，扫描速度范围可以根据实际数据的可能速度范围略大来确定，扫描间距可以根据 速度谱拾取要求的精度来确定，例如扫描速度范围为3000m/s?8000 m/s，扫描间距为100 m/s。然后选取一个扫描速度依次对所有CMP道集进行正常时差校正扫描，优选地，按照扫 描速度由小到大的顺序依次对所有CMP道集进行正常时差校正扫描。其中，正常时差校正 扫描是常用速度分析的第一步处理方法，通过正常时差校正扫描可以获得地震资料的校正 后道集并进而可以进行后续速度谱的值的计算处理和分析。
[0024] 步骤C :从所述校正后的所有CMP道集中选取一个校正后CMP道集，并将所述一个 校正后CMP道集划分为多个时窗，求取所述多个时窗中的一个时窗内道集的协方差矩阵， 对所述一个时窗内道集的协方差矩阵进行规则化并通过设定阈值获得所述一个时窗内所 有样点的速度谱的值。在本步骤中，可以按照CMP道集的编号依次进行处理，每次处理一个 校正后CMP道集。
[0025] 根据本发明，步骤C具体是通过以下子步骤实现的：
[0026] 子步骤C1 :构建具有振幅受偏移距变换化影响因子的速度分析模型。
[0027] 即本发明首先构建具有振幅受偏移距变换化影响因子（AV0因子）的速度分析模 型：
[0028] fjj = WijSi+riij-式 1
[0029] 式中，j是道号（1彡j彡M，Μ是记录道数），i是样点号（1彡j彡N，N是样点 数），和k分别是第j道第i个样点实际所接收的地震信号、AV0因子和附加噪声， Si是第i个样点的激发的理论地震信号。其中，AV0是Amplitude Versus Offset的缩写， 即振幅随偏移距的变化，通常是偏移距越大，地震波的传播路径越长并且地震波受地层衰 减的影响越明显，采集的地震信号t通常简化为地震有效信号 Si和附加噪声nij之和，弓丨 入AVO因子就是考虑偏移距对反射信号的影响，并通过该因子改善远偏移距道数据对速度 谱的贡献率。
[0030] 式1用向量表示为：
[0031] fj = WjS+rij-式 2
[0032] 对任意两道地震信号&和其自相关系数为：
[0033] Rl：lj = j\* f +(〇jRsll! +(〇βη" --式 3
[0034] 子步骤C2 :求取时窗中道集的协方差矩阵。
[0035] 式3中附加噪声信号和激发的理论地震信号互不相关，且均值为0,其方差分别为 σ52和^4，则式3展开为协方差矩阵：
【权利要求】
1. 一种自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法，其特征在于，所述方 法包括以下步骤： A、 输入预处理后的所有CMP道集； B、 设定扫描速度范围和扫描间距，并选取一个扫描速度依次对所有CMP道集进行正常 时差校正扫描并得到校正后的所有CMP道集； C、 从所述校正后的所有CMP道集中选取一个校正后CMP道集，并将所述一个校正后CMP 道集划分为多个时窗，求取所述多个时窗中的一个时窗内道集的协方差矩阵，对所述一个 时窗内道集的协方差矩阵进行规则化并通过设定信噪比系数的阈值获得所述一个时窗内 所有样点的速度谱的值； D、 滑动时窗，直至处理完所述多个时窗并获得所述一个校正后CMP道集的所有样点的 速度谱的值。
2. 根据权利要求1所述的自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法，其 特征在于，所述步骤C包括以下子步骤： C1、构建具有振幅受偏移距变换化影响因子的速度分析模型； C2、求取时窗中道集的协方差矩阵； C3、对所述协方差矩阵进行规则化并通过规则化后的协方差矩阵的特征值获得此时道 集的信噪比系数和加权因子，通过设定信噪比系数的阈值并利用所述此时道集的信噪比系 数和加权因子求取所述时窗中所有样点的协方差量度值，即得到时窗内所有样点的速度谱 的值。
3. 根据权利要求1或2所述的自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方 法，其特征在于，重复执行步骤C至D，直至处理完所述校正后的所有CMP道集并获得所述校 正后的所有CMP道集的速度谱的值。
4. 根据权利要求1或2所述的自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方 法，其特征在于，重复执行步骤B至D，直至处理完所有扫描速度对应的校正后的所有CMP道 集并获得所有扫描速度对应的校正后的所有CMP道集的速度谱的值。
5. 根据权利要求4所述的自适应高精度协方差规则化地震数据叠加速度分析方法，其 特征在于，在步骤B中，按照扫描速度由小到大的顺序依次对所有CMP道集进行正常时差校 正扫描。
【文档编号】G01V1/30GK104111475SQ201410364709
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】罗红明, 沈平, 何光明, 李忠, 杨海涛, 刘鸿, 金德刚, 张华
申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司