专利名称：由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法
技术领域：
本发明属于油气田和矿产资源地震勘探中反射地震资料处理技术领域，是获取高分辨率叠前地震成像重要输入参数场的一种技术手段。
背景技术：
叠加Q值是时域反Q滤波、粘性介质叠前时间偏移所需的一个重要参数，精确反演叠加Q值对现场的高分辨地震数据处理具有重要的应用价值。Q值反演方法很多，包括时域算法和频域算法。时域算法Q值反演得精度较差，而频域算法中最具代表性的两种方法是对数谱比法和频率移动法，二者都是建立在粘性吸收是地震反射波谱唯一的影响因素假设基础上的。频移法通常只使用峰值或平均频率等一种频率信息，因此其稳定性和有效性均受到质疑；对数谱比法是进行Q值估计的一种经典的方法，因为其与源的特征无关，可以消除一切与频率无关的影响因素；但是对数谱比法对于噪声和谱估计误差十分敏感，通常也会受到能量泄露的影响，使得算法并不稳定。从数据来源看，Q值可由地震透射数据，如VSP (垂直地震剖面)资料、井间地震数据、声波测井数据求取。但这些资料都要受到观测井位置和数量的限制，无法给出整个工区的Q值场在时间和空间的变化情况。从实际应用的角度来讲，由地面地震资料来反演Q值场更加具有意义。Dasgupta and Clark首次提出了基于对数谱比法由共中心点道集(CMP)地面数据反演Q值场；^iang and Ulrych采用频移法反演CMP道集的Q值场，取得了一定的效果。现有的由地面地震数据反演Q值场的方法存在诸多问题，首先，叠加后的共中心点道集是不同偏移距数据信号(其代表了不同的传播路径，传播距离、入射角和不同炮-检对)的一种折中效应，叠加后将导致叠加道出现不可逆转的高频损失；对于水平层状地层， 其可以反映地下同一深度点的反射情况。但是当地下情况不满足这一假设时，则不同偏移距的数据是来自不同反射点的反射衰减数据，叠加后的反射波谱并没有真正反映地下同一反射点的真实衰减情况。其次，对于大多数沉积地层，薄层的调谐作用和短周期的层间多次波对反射波谱具有重要影响。当地层厚度小于1/4波长时，会由于建设性干涉作用和破坏性干涉作用而使振幅谱的幅值增大或者减小。除了幅度变化以外，反射地震波的视频率和相位也要发生变化，在此种情况下，基于频谱变化的对数谱比法和频移法在Q值估计上都会存在很大的误差。第三，相比于透射数据资料(如VSP资料)，反射数据具有更长的传播路径而使幅度进一步衰减，其数据更易受到噪声的影响。第四，精确的信号谱估计是提高Q值反演精度的关键因素。以往地震波谱获取是通过短时傅立叶变换来实现的，但实际地震数据是非平稳信号，使得该方法所获取的频谱与真实的子波谱相比产生很大扭曲。
对于由地面地震数据反演叠加Q值场所存在的问题，需要一种由叠前时间偏移直接扫描确定反演叠加Q值场的新方法，该方法需要克服现有叠加Q值分析方法的缺点，可以给出具有较高精度的、具有时变和空变特性的、适用于粘性介质叠前时间地震偏移成像处理的叠加Q值场。
发明内容
本发明的目的是提供一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法。 该方法通过采用地面叠前反射数据反演分析叠加Q值，可以克服由VSP资料、井间地震数据、声波测井等资料无法给出整个工区的时变和空变Q值场的缺陷；通过采用补偿成像后的共反射点道集，使不同偏移距数据能够反映地下同一反射点的黏性吸收补偿情况；采用广义S变换精确表征非平稳地震信号的瞬时频谱，保证算法可有效地处理局部拉伸校正、 局部频谱滤波和薄层调谐作用的影响，克服传统傅立叶谱在表征上述问题中的缺陷；采用扫描分析方法建立起扫描Q值和深层频谱宽度恢复情况之间的对应关系；通过引入对数比值谱的平均导数，可有效克服噪声和薄层调谐的影响，使算法对于实际地震资料更具鲁棒性，适应性。本发明采用的技术方案是由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法，具体步骤包括
1)用拖缆或测线记录由人工震源激发的经地下地层反射的地震信号，记录到磁带上；
2)从磁带上读取地震信号，根据地层性质和地震信号衰减特征初步确定Q值扫描步长和待扫描Q值；
3)对于每一个扫描Q值，应用常Q反Q滤波快速补偿叠前地震数据，时变地拓宽地震波频带；
4)对补偿后的叠前地震数据进行保幅叠前时间偏移，形成与该扫描Q值相对应的粘性补偿偏移后的数据体；
5)对于每一个粘性补偿数据体，沿着空间方向，抽取彼此相邻的3或5个共反射点道集，叠加后形成超道集；
6)对于每个超道集，沿着偏移距方向，按照近、中、远分别抽取彼此相同道数的地震数据进行水平叠加，形成沿偏移距方向分布的叠加道；
7)采用广义S变换对每个叠加道进行时频分析，获取叠加道中每一个反射界面处的瞬时频谱，然后选定了海水界面或者是浅层、近偏移距叠加数据道的第一个强反射界面处的瞬时频谱作为参考谱；
8)采用频谱修正技术对每一个反射界面处的瞬时频谱进行频谱修正，再与参考谱相除，并计算平均导数；
9)以时间方向和偏移距方向的平均导数达到双重最小作为正确叠加Q值选取准则，对于每一个目标反射层，在所有扫描Q值计算出的平均导数中搜索，最小平均导数所对应的扫描Q值即为该反射界面处的叠加Q值；
10)分别沿着时间和空间对叠加Q值进行插值、平滑，形成与成像空间相匹配的叠加Q 值场，并作为粘性介质叠前时间偏移的输入数据文件。方案中步骤2、所述，从磁带上读取地震信号，根据地层性质和地震信号衰减特征初步确定Q值扫描步长和待扫描Q值是这样实现的从地震数据体中分别抽取一道近偏移距和一道远偏移距数据，利用广义S变换分别求取其瞬时频谱，分别考察其瞬时频谱的峰值频率大小和频带宽度变化情况，如果峰值频率随着传播距离的增加，向低频移动较大，且频带迅速变窄，代表吸收强烈，反之则代表吸收较弱，借此来确定地层粘性吸收的强弱。结合已知的地层速度信息，利用地震波速度与品质因子的经验关系——Q= 14v22(李庆忠.《走向精确勘探的道路》，石油工业出版社，1993 第38页)给出时变的叠加Q值扫描范围和扫描步长。方案中步骤4)所述，对补偿后的叠前地震数据进行保幅叠前时间偏移，形成与该扫描Q值相对应的粘性补偿偏移后的数据体是这样实现的令Vms为成像点处的叠加速度，T为成像点处的时间深度(单程旅行时)，x为炮点或检波点到成像点的水平距离，对于炮点求解方程(董春晖，张剑锋.起伏地表下的直接叠前时间偏移.地球物理学报，2009， 52(1) :239-244)
权利要求
1.一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法，其特征在于采用以下步骤A)用拖缆或测线记录由人工震源激发的经地下地层反射的地震信号，记录到磁带上； B)从磁带上读取地震信号，根据地层性质和地震信号衰减特征初步确定Q值扫描步长和待扫描Q值。C)对于每一个扫描Q值，应用常Q反Q滤波快速补偿叠前地震数据，时变地拓宽地震波频带。D)对补偿后的叠前地震数据进行保幅叠前时间偏移，形成与该扫描Q值相对应的粘性补偿偏移后的数据体。E)对于每一个粘性补偿数据体，沿着空间方向，抽取彼此相邻的3或5个共反射点道集，叠加后形成超道集。F)对于每个超道集，沿着偏移距方向，按照近、中、远分别抽取彼此相同道数的地震数据进行水平叠加，形成沿偏移距方向分布的叠加道。G)采用广义S变换对每个叠加道进行时频分析，获取叠加道中每一个反射界面处的瞬时频谱。然后选定了海水界面或者是浅层、近偏移距叠加数据道的第一个强反射界面处的瞬时频谱作为参考谱。H)采用频谱修正技术对每一个反射界面处的瞬时频谱进行频谱修正，再与参考谱相除，并计算平均导数。I)以时间方向和偏移距方向的平均导数达到双重最小作为正确叠加Q值选取准则，对于每一个目标反射层，在所有扫描Q值计算出的平均导数中搜索，最小平均导数所对应的扫描Q值即为该反射界面处的叠加Q值。J)分别沿着时间和空间对叠加Q值进行插值、平滑，形成与成像空间相匹配的叠加Q值场，并作为粘性介质叠前时间偏移的输入数据文件。
2.根据权利要求1所述的一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法， 其特征在于在B步骤中，从磁带上读取地震信号，根据地层性质和地震信号衰减特征初步确定Q值扫描步长和待扫描Q值是这样实现的从地震数据体中分别抽取一道近偏移距和一道远偏移距数据，利用广义S变换分别求取其瞬时频谱，分别考察其瞬时频谱的峰值频率大小和频带宽度变化情况，如果峰值频率随着传播距离的增加，向低频移动较大，且频带迅速变窄，代表吸收强烈，反之则代表吸收较弱，借此来确定地层粘性吸收的强弱。结合已知的地层速度信息，利用地震波速度与品质因子的经验关系Q = 14v2 2给出时变的叠加Q值扫描范围和扫描步长。
3.根据权利要求1所述的一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法， 其特征在于在D步骤中，对补偿后的叠前地震数据进行保幅叠前时间偏移，形成与该扫描 Q值相对应的粘性补偿偏移后的数据体是这样实现的令Vrms为成像点处的叠加速度，T为成像点处的时间深度，χ为炮点或检波点到成像点的水平距离，对于炮点求解方程TvrmsPx +x = oKpI得到g = PxVnns,代入下式可以得到炮点到成像点处的走时ts与幅值As ts = ^72T + gxlvrmsA =卜(λ/ ^)3s V Tv-同理，可得到检波点到成像点的走时tr与幅值Ar。令f(t)为该检波点的地震记录，则应用深度偏移反褶积成像条件得到保幅叠前时间偏移的成像幅值I(T)I(T) = ^rUtAK)式中fh(t)在二维情况下为f(t)的半导数，即
4.根据权利要求1所述的一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法， 其特征在于在H步骤中，采用频谱修正技术对每一个待拾取反射界面处的瞬时频谱进行频谱修正，再与参考谱相除，并计算平均导数。是这样实现的1)首先采用频域动校拉伸校正技术消除偏移过程中对中浅层远偏移距瞬时频谱所造成的线性压缩作用，其校正公式如下
全文摘要
本发明涉及一种由叠前时间偏移直接扫描确定地层叠加品质因子方法，该方法通过定义等效的叠加品质因子，发展利用叠前反射地震数据扫描反演地层叠加品质因子的建模方法，选取一系列常Q反Q滤波结合叠前时间偏移高效补偿地面反射数据，获取共反射点道集，采用广义S变换精确求取叠加道的瞬时频谱，以对数谱比后的最小平均导数作为正确叠加Q值自动选择标准，实现了地层叠加Q值的快速、自动反演分析；建立了一套基于粘性补偿偏移后共反射点道集的叠加Q值反演分析方法。该方法应用于地震勘探中反射地震资料处理，为高分辨率地震成像提供重要输入参数，对我国深部隐蔽油气、矿产资源勘探有重要应用价值。
文档编号G01V1/36GK102305941SQ20111013682
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者李雪英 申请人:东北石油大学