一种基于子波分解的地震谱分解方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油勘探开发领域，具体涉及一种基于子波分解的地震谱分解方法。
【背景技术】
[0002] 传统的地震谱分解方法通常采用短时傅里叶变换和小波变换方法。由于这些方法 都是基于傅里叶变换的，计算精度受制于傅里叶变换的精度，因此这些谱分解方法的时频 分辨率不高。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种时频分辨率高的基于子波 分解的地震谱分解方法。
[0004] 本发明所采用的技术方案为：一种基于子波分解的地震谱分解方法，其包括以下 步骤：1)输入地震数据，并对地震数据进行Hilbert变换，得到变换结果为：
[0005] U(t) =u(t) +iuH (t),
[0006] 式中，u(t)表示Hilbert变换后的实部，uH(t)表示Hilbert变换后的虚部；对地 震数据进行频谱分析；2)预设Ricker子波函数：
[0007] ^(^./；) = (!-2^:./^2)cxp(-^:./；:r},
[0008] 式中，DR(t，fj表示频率&对应的子波，t表示时间；3)根据步骤1)得到的地震 数据的频谱和步骤2)中的Ricker子波函数，构建Ricker子波集：
[0009] D= \d丨…d丨'，….d丨，"d丨 \，
[0010] 式中，表示频率仁对应的Ricker子波数据，i= 1，2,…，n;4)利用Ricker子 波集对地震道进行时频分解。
[0011] 所述步骤4)中，利用Ricker子波集对地震道进行时频分解的过程为：①设定最大 迭代次数kstop和最小误差Sstop，给原始地震记录<[/?]和原始残差赋初始值：
[0012]
[0013] 式中，x[n]为原始地震数据，|<||是原始地震记录< 的模值；②计算k次分解 后的地震记录考知]和频率fj对应的Ricker子波fig的内积：
[0014]
[0015] 式中，为子波d"k对应的地震反射波，Rxk[n]为k次分解后的地震记录；③计算 新的地震记录
[0016]
[0017] 式中，an=max(aJ)，an为地震反射波 < 的最大值；1 [/?]为k-1次分解后的 地震记录；计算误差为：
[0018]
[0019] 式中，为计算残差；④当迭代次数满足k<kstop或计算误差满足Exk> 5stop 时，返回步骤①；否则跳出迭代，输出子波分解结果，子波中每个频率对应该频率子波的能 量。
[0020] 由于采用以上技术方案，本发明的有益效果为：1、本发明采用优化追踪方法对地 震信息进行子波分解，利用子波分解得到地震资料的时频谱，因此本发明能够大大提高地 震谱分解的时频分辨率，能够得到高精度的时频域地震数据，为提高地震储层预测打下坚 实的基础。2、与短时傅里叶方法相比，本发明的时频分辨率提高了一倍以上，在利用地震分 频信息进行储层预测方面发挥了重要作用，为油公司和服务公司提高勘探开发钻井成功率 提供了重要保障。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明基于子波分解的地震谱分解方法的流程图；
[0022] 图2是单道时频分析分辨率比较结果示意图；
[0023] 图3是采用子波分解方法25Hz与小波变换25Hz得到的结果示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0025] 如图1所示，本发明提供了一种基于子波分解的地震谱分解方法，其具体包括以 下步骤：
[0026] 1)输入地震数据，并对地震数据进行Hilbert变换，得到变换结果为：
[0027] U(t) =u(t) +iuH (t) (1)
[0028] 式中，u(t)Hilbert变换后的实部，uH(t)Hilbert变换后的虚部。
[0029] 对地震数据进行频谱分析。
[0030] 2)预设Ricker子波函数：
[0031]
[0032] 式中，DR(t，f表示频率f」对应的子波，t表示时间。
[0033] 3)根据步骤1)得到的地震数据的频谱和步骤2)中的Ricker子波函数，构建 Ricker子波集：
[0034]
(3)
[0035] 式中，4表示频率fi对应的Ricker子波数据，i= 1，2,…，n。
[0036] 4)利用Ricker子波集对地震道进行时频分解，其具体过程为：
[0037] ①设定最大迭代次数kstop和最小误差Sstop，给原始地震记录和原始残差 矿[?]赋初始值：
[0038] (4)
[0039] 式中，x[n]为原始地震数据，WII是原始地震记录的模值，即去掉最大匹配 子波响应后的地震记录。
[0040] ②计算k次分解后的地震记录<1/?]和频率fj对应的Ricker子波 < 的内积：
[0041]
( 5 )
[0042] 式中，< 为子波d"k对应的地震反射波，Rxk[n]为k次分解后的地震记录，r表示 子波长度。
[0043] ③计算新的地震记录
[0044]
(6)
[0045] 式中，an=maxfej)，an为地震反射波的最大值；为k-1次分解后的地 震记录。
[0046] 计算误差为：
[0047]
(7)
[0048] 式中，||i?( |2为计算残差。
[0049] ④当迭代次数满足k<kstop或计算误差满足Exk>Sstop时，返回步骤①；否则跳 出迭代，输出子波分解结果，子波中每个频率对应该频率子波的能量。
[0050] 上述步骤4)中，为了提高计算速度，根据地震数据的频谱给<赋初值，这样能减 少迭代次数，可以大大提高计算速度。
[0051] 实施例1 :
[0052] 如图2所示，采用本发明的子波分解方法与短时傅里叶变换、小波变换和S变换三 种其他方法的谱分解方法比较，子波分解方法的时频分辨率明显高于其他三种方法。
[0053] 实施例2 :
[0054] 如图3所示，25Hz单频体，采用MPD(匹配追踪）子波分解得到的单频体分辨率很 高。能有效分辨位于白框内的四套薄层砂体。而CWT(小波变换）短时傅里叶方法得到的 单频体，由于受到邻近频段的干扰，分辨率不高，不能分辨四套薄层砂体。
[0055] 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种 形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技 术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于子波分解的地震谱分解方法，其包括以下步骤： 1) 输入地震数据，并对地震数据进行Hilbert变换，得到变换结果为： U(t) =u(t) +iuH (t), 式中，u(t)表示Hilbert变换后的实部，uH(t)表示Hilbert变换后的虚部； 对地震数据进行频谱分析； 2) 预设Ricker子波函数：式中，DR (t,fj)表示频率fj对应的子波，t表示时间； 3)根据步骤1)得到的地震数据的频谱和步骤2)中的Ricker子波函数，构建Ricker 子波集：式中，七为频率fi对应的Ricker子波数据，i= 1，2,…，n; 4) 利用Ricker子波集对地震道进行时频分解。2. 如权利要求1所述的一种基于子波分解的地震谱分解方法，其特征在于：所述步骤 4)中，利用Ricker子波集对地震道进行时频分解的过程为： ① 设定最大迭代次数kstop和最小误差Sstop，给原始地震记录和原始残差 赋初始值：式中，x[n]为原始地震数据，|<||是原始地震记录[^的模值； ② 计算k次分解后的地震记录和频率fj对应的Ricker子波4的内积：式中，4为子波dj对应的地震反射波，Rxk[n]为k次分解后的地震记录，r表示子波 长度； ③ 计算新的地震记录:式中，ani=max(ar]k)，％为地震反射波 < 的最大值；为k-1次分解后的地震 记录； 计算误差为：瓦甲，||片:||乃订昇残差； ④当迭代次数满足k<kstop或计算误差满足Exk>Sstop时，返回步骤①；否则跳出迭 代，输出子波分解结果，子波中每个频率对应该频率子波的能量。
【专利摘要】本发明涉及一种基于子波分解的地震谱分解方法，其包括以下步骤：1)输入地震数据，并对地震数据进行Hilbert变换和频谱分析；2)预设Ricker子波函数：3)根据步骤1)得到的地震数据的频谱和步骤2)中的Ricker子波函数，构建Ricker子波集：4)利用Ricker子波集对地震道进行时频分解。本发明的有益效果为：能够大大提高地震谱分解的时频分辨率，能够得到高精度的时频域地震数据，为提高地震储层预测打下坚实的基础；时频分辨率提高了一倍以上，在利用地震分频信息进行储层预测方面发挥了重要作用，为油公司和服务公司提高勘探开发钻井成功率提供了重要保障。
【IPC分类】G01V1/30, G01V1/28
【公开号】CN105022090
【申请号】CN201510413064
【发明人】姜玉新, 崔勇
【申请人】北京博达瑞恒科技有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月14日