强反射屏蔽下薄层弱反射地震能量恢复方法及装置与流程

本发明涉及地球物理勘探技术领域，特别涉及一种强反射屏蔽下薄层弱反射地震能量恢复方法及装置。

背景技术：

通常而言，地震纪录上看到的某个地震反射同相轴，其并不是简单来自一个界面一个反射波，而是来自一组靠得很近的多个界面的许多地震反射子波迭加的结果。因此，地震记录上的一个反射波组通常并不严格对应于地质意义上的一个地层分界面。

在一组靠得很近的界面中，往往都会存在一个主界面，该主界面的两侧波阻抗差异最大、反射波能量最强，其对地震波的能量、波形起到主要的控制作用。主界面附近薄层和围岩波阻抗差异小、反射波能量弱，远远低于主界面产生的强反射能量，如此，迭加在一起后，薄层弱反射被掩盖，强反射对弱反射形成强烈屏蔽作用。在这种情况下提取的地震属性，主要也是反映主界面的特征，其它界面的信息往往被掩盖、难以进行有效的识别。

针对强反射屏蔽下的薄层问题，目前主要采用多子波分解技术，通过对某个主频子波分解消除屏蔽作用并突出弱信号特征的方式处理。多子波分解技术思路是在时间域把地震道分解成不同形态子波的叠加。该方法在实际运用中的地震道分解和重构过程为：首先对叠后数据进行分解，将地震道中某个目标层段地震波分解成不同主频和能量的雷克子波；其次将所有分解得到的雷克子波重构再得到和原始地震到极为相似的地震道；从原地震道中去除某些不必要的主频的雷克子波，最后用剩下的雷克子波重构得到新的数据体，最终用以反映目标地质体的反射系数所产生的地震波。但是，雷克子波与实际地震子波存在一定的偏差，其只能作为对实际地震子波的最佳模拟，所以采用多子波分解技术分解和重构后的地震道精度不高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例中提供了一种强反射屏蔽下薄层弱反射地震能量恢复方法及装置，其能够使地震属性更有效地反映薄层的地球物理特征，提高储层预测精度。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种强反射屏蔽下薄层弱反射地震能量恢复方法，它包括：

获取地震数据和所述地震数据相对应的时间构造层位；

对于所述地震数据中的主界面周围的地震数据频谱进行分析生成用于地震正演的地震子波；

基于所述时间构造层位和所述地震数据得到反射系数；

对所述反射系数和所述地震子波进行褶积得到主界面的单反射系数合成地震记录；

基于所述地震数据和所述主界面的单反射系数合成地震记录生成消除屏蔽后的地震数据。

优选地，在所述对于所述地震数据中的主界面周围的地震数据频谱进行分析生成用于地震正演的地震子波的步骤之前，还包括以下步骤：

对所述地震数据进行地震相位判断，若所述地震数据存在一定的剩余相位，则对所述地震数据进行零相位化处理。

优选地，在所述对所述地震数据进行地震相位判断，若所述地震数据存在一定的剩余相位，则对所述地震数据进行零相位化处理的步骤中，对所述地震数据进行零相位化处理具体为对所述地震数据进行相应的相位旋转校正，使所述地震数据的子波零相位化将所述地震数据转换为零相位剖面。

优选地，在所述对于地震数据中的主界面周围的地震数据频谱进行分析生成用于地震正演的地震子波的步骤中，具体为对于地震数据中的主界面周围的地震数据频谱采用雷克子波法或者多道地震自相关统计法进行分析，进而生成地震正演的地震子波。

优选地，在所述对于地震数据中的主界面周围的地震数据频谱采用雷克子波法或者多道地震自相关统计法进行分析，进而生成地震正演的地震子波步骤中，具体包括以下步骤：

采用希尔伯特变换计算地震数据的瞬时频率，沿地震层位统计分析瞬时频率横向变化范围；

根据瞬时频率的变换程度采用雷克子波法或者多道地震自相关统计法之一的分析方法计算生成地震正演的地震子波。

优选地，采用雷克子波法的过程如下，选择满足预设要求的线道范围和时窗范围，采用傅立叶变换将所述地震数据变换到频率域得到地震主频F₀，再根据如下公式计算得到地震子波：

$w\left(t\right)=\[1-2{\left({\mathrm{\πF}}_{0}t\right)}^2\]\×e^{-{\left({\mathrm{\πF}}_{0}t\right)}^2}$

其中，w(t)表示地震子波，F₀表示地震主频，t表示时间，i表示虚数单位。

优选地，采用多道地震自相关统计法的过程如下，以单个地震道为中心，提取某一线道范围和时窗范围下的地震数据，根据如下公式计算地震数据的自相关：

$r\left(t\right)=x\left(t\right)*\stackrel{\‾}{x(-t)}$

其中，x(t)表示地震数据，r(t)表示自相关，“*”表示褶积，表示取共轭运算，t表示时间；

对地震数据的自相关进行傅立叶变换计算得到平均振幅谱，其具体公式如下：

$X\left(f\right)={\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{\mathrm{\∞}}r\left(t\right)e^{-i2\mathrm{\π}ft}df$

其中，r(t)表示自相关，X(f)为振幅谱，f表示频率；

对振幅谱进行傅立叶反变换得到地震子波，具体公式如下：

$w\left(t\right)=\frac{1}{2\mathrm{\π}}{\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{\mathrm{\∞}}\left|X\left(f\right)\right|e^{i2\mathrm{\π}f}df$

其中，w(t)表示地震子波，X(f)表示振幅谱，f表示频率。

优选地，在所述基于所述时间构造层位和所述地震数据得到反射系数的步骤中，具体为：

根据实际工区的所述时间构造层位、地质构造复杂程度和地震匹配程度选择得到主反射界面的搜索时窗大小；

在选定搜索时窗大小范围内确定波峰或波谷的幅值和时间得到主界面时间T，进而根据如下公式得到反射系数：

其中，R(t)表示反射系数，T表示主界面时间，t表示时间，R表示某一常数。

优选地，在所述对所述反射系数和所述地震子波进行褶积得到主界面的单反射系数合成地震记录的步骤中，其具体计算公式如下：

Sy(t)＝w(t)*R(t)

其中，Sy(t)表示主界面的单反射系数合成地震记录，w(t)表示地震子波，R(t)表示反射系数。

优选地，在所述基于原始地震道和所述主界面的单反射系数合成地震记录生成消除屏蔽后的地震数据的步骤中，具体为将所述地震数据和所述主界面的单反射系数合成地震记录相减进而生成消除屏蔽后的地震数据。

一种强反射屏蔽下薄层弱反射地震能量恢复装置，它包括：

获取模块，用于获取地震数据和所述地震数据相对应的时间构造层位；

地震子波生成模块，用于根据所述地震数据中的主界面周围的地震数据频谱进行分析生成用于地震正演的地震子波；

反射系数计算模块，用于根据所述时间构造层位和所述地震数据得到反射系数；

合成地震记录生成模块，用于对所述反射系数和所述地震子波进行褶积得到主界面的单反射系数合成地震记录；

消除屏蔽后的地震数据合成模块，用于根据所述地震数据和所述主界面的单反射系数合成地震记录生成消除屏蔽后的地震数据。

本发明实施例具有如下有益效果：

1、本发明能够有效简化产生主界面的合成地震记录，同时克服了子波重构过程繁琐、复杂等方面的不足，最终使得弱信号(薄层弱反射能量)得到有效恢复，从而能够使地震属性更有效地反映薄层的地球物理特征，提高储层预测精度。

2、本发明可以采用多道地震自相关统计法进行主界面合成地震记录重构，如此能够更加符合实际地层非均质的特点。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明在实施例中的流程图。

图2为本发明实施例中在某区一个主界面强反射地震剖面。

图3为本发明实施例中主界面地震正演剖面图。

图4为本发明实施例中薄层弱反射能量恢复后地震剖面图。

图5为本发明实施例中强反射屏蔽下薄层弱反射地震能量恢复装置的结构示意图。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

图1为本发明在实施例中的流程图，如图1所示，本申请人提出了一种强反射屏蔽下薄层弱反射地震能量恢复方法，其包括以下步骤：

S101：获取地震数据和地震数据相对应的时间构造层位。

获取地震数据和地震数据相对应的时间构造层位，时间构造层位一般可以是强反射地震层位，其为相对应地震数据上解释完成的时间层位。对于层位和地震数据不匹配或者没有收集到时间层位的情况，可以开展地震资料构造解释得到强反射界面的时间构造层位。举例而言，图2为本发明实施例中在某区一个主界面强反射地震剖面，如图2所示，从图中可见1850MS附近存在一个强反射主界面，该强反射能量远远高于下部地层反射。储层紧邻主界面下方，厚度小于10米，储层底面的反射能量不到主界面反射能量的十分之一。由于该强反射屏蔽影响，沿主界面下具有50～60MS空白微弱反射段，薄储层弱振幅特征不清楚，连续性较差。

S102：对地震数据进行地震相位判断，若地震数据存在一定的剩余相位，则对地震数据进行零相位化处理。

开展测井地震合成记录标定，进行相位扫描，确定地震数据的相位，具体可以如下操作：利用声波时差曲线开展初始井震标定，确定井、震的时深关系；采用多角度相位扫描方法计算不同相移量的地震子波，得到不同相位的测井合成地震记录；将不同相位的测井合成地震记录和井旁地震道相关对比分析，二者相关系数最高时所对应的地震子波相位即为地震数据的相位。

对地震数据进行地震数据的相位判断，若地震数据存在一定的剩余相位，则对地震数据进行零相位化处理。若地震数据不存在一定的剩余相位，则可以不进行该步骤。零相位化处理可以为对地震数据进行零相位化处理具体为对地震数据进行相应的相位旋转校正，使地震数据的子波零相位化将地震数据转换为零相位剖面。

S103：对于地震数据中的主界面周围的地震数据频谱进行分析生成用于地震正演的地震子波。

对于地震数据中的主界面周围的地震数据频谱采用雷克子波法或者多道地震自相关统计法进行分析，进而生成地震正演的地震子波，具体可以为：采用希尔伯特变换计算地震数据的瞬时频率，沿地震层位统计分析瞬时频率横向变化范围；根据瞬时频率的变换程度采用雷克子波法或者多道地震自相关统计法之一的分析方法计算生成地震正演的地震子波，其中，瞬时频率横向变化小的情况可选择采用雷克子波法，反之采用多道地震自相关统计法求取地震正演的地震子波。

若采用雷克子波法，则其过程如下，选择满足预设要求的线道范围和时窗范围，预设要求的线道范围和时窗范围可以为较大的线道范围和时窗范围，采用傅立叶变换将地震数据变换到频率域得到地震主频F₀，再根据如下公式计算得到地震子波：

$w\left(t\right)=\[1-2{\left({\mathrm{\πF}}_{0}t\right)}^2\]\×e^{-{\left({\mathrm{\πF}}_{0}t\right)}^2}$

其中，w(t)表示地震子波，F₀表示地震主频，t表示时间。

若采用多道地震自相关统计法，则其过程如下，以单个地震道为中心，提取某一线道范围和时窗范围下的地震数据，根据如下公式计算地震数据的自相关：

$r\left(t\right)=x\left(t\right)*\stackrel{\‾}{x(-t)}$

其中，x(t)表示地震数据，r(t)表示自相关，“*”表示褶积，表示取共轭运算，t表示时间；

对地震数据的自相关进行傅立叶变换计算得到平均振幅谱，其具体公式如下：

$X\left(f\right)={\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{\mathrm{\∞}}r\left(t\right)e^{-i2\mathrm{\π}ft}df$

其中，r(t)表示自相关，X(f)为振幅谱，f表示频率，t表示时间；

对振幅谱进行傅立叶反变换得到地震子波，具体公式如下：

$w\left(t\right)=\frac{1}{2\mathrm{\π}}{\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{\mathrm{\∞}}\left|X\left(f\right)\right|e^{i2\mathrm{\π}ft}df$

其中，w(t)表示地震子波，X(f)表示振幅谱，f表示频率，t表示时间，i表示虚数单位。

S104：基于时间构造层位和地震数据得到反射系数。

根据实际工区的时间构造层位、地质构造复杂程度和地震匹配程度选择得到主反射界面的搜索时窗大小；

在选定搜索时窗大小范围内确定波峰或波谷的幅值和时间得到主界面时间T，进而根据如下公式得到反射系数：

其中，R(t)表示反射系数，T表示主界面时间，t表示时间，R表示某一常数。

S105：对反射系数和地震子波进行褶积得到主界面的单反射系数合成地震记录。

对反射系数和地震子波进行褶积得到主界面的单反射系数合成地震记录，其采用的具体计算公式如下：

Sy(t)＝w(t)*R(t)

其中，Sy(t)表示主界面的单反射系数合成地震记录，w(t)表示地震子波，R(t)表示反射系数，t表示时间。

图3为本发明实施例中主界面地震正演剖面图，如图3所示，由于地震子波影响，主界面反射上下两侧都存在较强能量的子波旁瓣，并且，随着主反射界面地震反射能量不同，对应旁瓣能量和时间也会有所不同。该旁瓣能量如果和强反射界面上下附近其它地层界面的地震反射叠加在一起，会产生调谐作用，使地震振幅不能有效反映储层特征。

S106：基于地震数据和主界面的单反射系数合成地震记录生成消除屏蔽后的地震数据。

将地震数据和主界面的单反射系数合成地震记录相减进而生成消除屏蔽后的地震数据。对地震数据中所有地震道进行上述操作，如此便可以得到弱信号(薄层弱反射能量)恢复后的地震数据，即消除强反射能量对薄层弱反射能量屏蔽后的地震数据。图4为本发明实施例中薄层弱反射能量恢复后地震剖面图，如图4所示，消除主界面强能量之后，主界面下部储层段的地震反射振幅变强、连续性变好，储层的地震反射能量得到有效恢复。

本方法能够有效简化产生主界面的合成地震记录，同时克服了子波重构过程繁琐、复杂等方面的不足，最终使得弱信号(薄层弱反射能量)得到有效恢复，从而能够使地震属性更有效地反映薄层的地球物理特征，提高储层预测精度。其次，本方法可以采用多道地震自相关统计法进行主界面合成地震记录重构，如此能够更加符合实际地层非均质的特点。

本申请人还提出了一种强反射屏蔽下薄层弱反射地震能量恢复装置，图5为本发明实施例中强反射屏蔽下薄层弱反射地震能量恢复装置的结构示意图，如图5所示，其包括：获取模块，用于获取地震数据和地震数据相对应的时间构造层位；地震子波生成模块，用于根据地震数据中的主界面周围的地震数据频谱进行分析生成用于地震正演的地震子波；反射系数计算模块，用于根据时间构造层位和地震数据得到反射系数；合成地震记录生成模块，用于对反射系数和地震子波进行褶积得到主界面的单反射系数合成地震记录；消除屏蔽后的地震数据合成模块，用于根据地震数据和主界面的单反射系数合成地震记录生成消除屏蔽后的地震数据。

本装置能够有效简化产生主界面的合成地震记录，同时克服了子波重构过程繁琐、复杂等方面的不足，最终使得弱信号(薄层弱反射能量)得到有效恢复，从而能够使地震属性更有效地反映薄层的地球物理特征，提高储层预测精度。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。该计算机软件产品可以包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。该计算机软件产品可以存储在内存中，内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括短暂电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。