线性与非线性相结合的地震子波相位校正方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于地震勘探信号处理领域。
【背景技术】：
[0002] 如今油气田勘探和开发正向小规模、薄储层的方向发展，对地震勘探的精度要求 越来越高。为适应油气藏的动态预测和寻找复杂构造和岩性油气藏，要求地震处理后的剖 面具有高信噪比、高分辨率和高保真度的"三高"特点。
[0003] 地震勘探包括野外采集、室内处理和地震资料解释三大环节。要提高地震记录的 分辨率就必须从采集、处理及解释各个环节上下功夫，挖掘各个环节的能力，使各个环节上 都达到高质量，最后才能获得具有"三高"特点的地震剖面。而如果已知地震子波，将该子 波与地震记录作反褶积，就可求得地层的反射系数，从而可得一个高分辨率的地震剖面。地 震子波估计（子波提取）作为地震资料反褶积处理、地震波阻抗反演和地震正演模型的基 础，其提取精度直接影响后续地震资料处理和地震资料解释的可靠性和准确性。
[0004] 在地震信号处理的发展过程中，子波相位经历了零相位、最小相位和混合相位的 假设，目前通常认为叠后地震子波相位应当为接近零相位的混合相位。传统的子波提取方 法和反褶积方法中，为了方便处理，往往将子波相位假设为最小相位。虽然相关学者研究出 了多种针对混合相位子波的提取方法，但由于方法本身假设过于严苛，且提取过程中受算 法误差和计算工具精度影响，提取结果往往与实际不符。由于子波相位提取的不准确，在后 续反射系数序列反演（反褶积）结果中残留的子波相位易造成误差的放大和假象的产生， 严重影响后续地震解释工作的进行。
[0005] 为消除子波相位提取不准确对后续处理的影响，需要对反褶积后的地震记录实施 相位校正。传统的子波相位校正方法一般假设反褶积后残留的子波相位为常相位或最小相 位，但实际处理过程中子波相位残余并不满足以上假设条件，校正对象特征认识不足严重 影响了子波相位校正结果的精度。传统子波相位校正方法一般采用相位扫描寻优或迭代法 实现，但受寻优范围和迭代误差的限制，校正结果往往不能令人满意。
[0006] 针对目前子波相位校正技术中存在的问题，本发明提出一种线性（高阶谱矩阵方 程法）与非线性（纯相位滤波器寻优法）相结合的地震子波相位校正方法，以提高地震记 录的分辨率。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提出一种线性与非线性相结合的地震子波相位校正方法，其 中包括线性的高阶谱矩阵方程法；纯相位滤波器的构造方法；纯相位滤波器非线性寻优方 法。
[0008] 本发明的特征之一在于采用线性的高阶谱矩阵方程法预估地震子波残余相位。
[0009] 高阶统计量方法在地震信号处理中的应用已经较为成熟，其中基于高阶累积量的 矩阵方程法由于较高的运算效率一直受到研究者的青睐。但高阶累积量矩阵方程法存在 固有缺陷：由于仅采用高阶累积量的特殊切片组建矩阵方程和矩阵运算过程中的误差等原 因，基于高阶累积量的矩阵方程法的求解精度难以满足高精度地震资料处理的需求。但相 对于其它方法该方法具有较高的运算效率，基于高阶累积量的矩阵方程法常常作为高精度 处理方法的预处理过程。本发明采用高阶谱（三谱）矩阵方程的相关运算实现子波相位残 余相位谱的初步估计。
[0010] 假设反褶积处理已经完全消除子波振幅的影响，反褶积后地震记录的模型可以表 示为：
[0011] d(n) =p(n)*r(n) (1)
[0012] 其中，d(n)为反裙积后的地震记录；p(n)为反裙积后的子波相位残余（纯相位滤 波器）；r(n)为地层反射系数序列，满足独立同分布假设。
[0013] 将反褶积后地震记录和反射系数序列的三谱分别表示为《2,《3)和 《 2,《3)，将反褶积后地震记录中残存的纯相位滤波器视为单输入单输出的时不变 系统，其频率响应表示为P(?) = |P(?)|eH(u)，根据高阶统计量的BBR公式，以上参数关 系可以表示为：
【主权项】
1. 线性与非线性相结合的地震子波相位校正方法，其特征在于将线性的高阶谱矩阵方 程法和纯相位滤波器非线性寻优法共同应用于子波相位校正方法中；采用高阶谱矩阵方程 法预估子波残余相位；采用纯相位滤波器非线性寻优法实现子波残余相位的精确寻优；在 保证校正精度的前提下提高校正效率。
2. 线性与非线性相结合的地震子波相位校正方法，其特征在于该方法依次含有以下步 骤：步骤（1)针对反褶积后待校正的地震记录采用高阶谱矩阵方程法预估子波残余相位， 并进行相位谱除； 步骤（2)采用单位化ARMA模型振幅谱的方式构造纯相位滤波器，以精确描述子波相位 残余； 步骤（3)针对高阶谱矩阵方程法处理后的地震记录，采用改进的粒子群算法和最大方 差模准则实现纯相位滤波器的寻优，以精确估计子波相位残余； 步骤（4)通过相位谱除恢复反射系数序列，实现子波相位校正。
【专利摘要】本发明涉及一种线性与非线性相结合的地震子波相位校正方法，属于地震勘探信号处理领域，其特征在于：针对反褶积后待相位校正的地震记录，首先采用线性的高阶谱矩阵方程法预估子波残余相位；然后通过单位化ARAM模型振幅谱的方式构造能够描述任意因果和任意相位特性子波相位残余的纯相位滤波器；之后在最大方差模准则约束下，采用改进的粒子群算法实现纯相位滤波器的精确寻优；最后在频域通过相位谱除实现子波相位校正。经数据仿真验证和实际地震资料处理证明，本发明提出的方法可以有效地实现反褶积后地震记录的相位校正，从而提高地震记录的分辨率。
【IPC分类】G01V1-36
【公开号】CN104614768
【申请号】CN201410759126
【发明人】戴永寿, 张鹏, 张亚南, 张漫漫, 王蓉蓉
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月11日