专利名称：基于分数阶傅里叶域的子波提取方法
技术领域：
本发明涉及地震勘探技术领域。更具体地讲，涉及一种在地震勘探中使用的基于分数阶傅里叶(FRFT)域的子波提取方法。
背景技术：
地震勘探技术逐渐向高精度、高分辨率方向发展，精确地提取子波是反褶积、波阻抗反演以及正演模拟的基础。近二三十年，人们提出了很多子波提取的算法，并取得了一定的效果，但是现有的地震子波提取方法均有各自的不足，且提取的子波精度不高，使得子波提取技术成为影响地震反演技术进一步提高的关键因素之一。常规的算法都假设地层是个时不变系统，然而，由于地下地层信息随着深度的变化而改变，因此它是个时变系统，所以用线性时不变系统来描述它必然不够准确，从而造成子波提取精度较差，波阻抗反演结果 与钻井地质不吻合，储层预测困难。因此，要寻找一种方法，用时变系统来描述地下地层信息，弥补常规傅里叶域不能处理非时变、非平稳过程的不足，提高子波提取的精度，提高进行地震层位标定的准确性和地震反演的分辨率，更准确地进行初层预测和流体识别。目前地震子波的提取方法包括两大类，第一类是确定性提取子波，第二类是统计性提取子波。第一类是指假设反射系数可有测井计算得到，结合井旁地震道，由褶积理论求出地震子波，即把地震记录看成子波与反射系数的卷积。第二类是假设地震子波是时不变的，地下反射系数序列具有白噪声随机序列，不需要计算出反射系数序列，而根据地震道的统计信息(二阶统计量，高阶统计量)，估计出地震子波。常见的子波提取方法有(I)自相关算法该方法基于二阶统计量(自相关函数)方法提取地震子波，首先由Robinson(1975)提出，假设地震子波是时不变的，地下反射率是具有白噪谱的随机序列，这些假设意味着地震数据的振幅谱与地震子波的振幅谱只相差一个常量，也就是可以求得地震子波的振幅谱，对于子波的相位谱，则必须给出一些假设(最小相位、零相位或最大相位)，再通过求反傅里叶变换即可求得子波，但是该方法不能提取子波的相位信息。(2)同态法该方法基本思想是对褶积信号进行傅氏变换，得两信号的乘积，再取对数为两信号的和，也就是把时域中的非线性信号转换成频域中的线性信号，在频域中将其分开。一个稳定序列的复赛谱就是其傅里叶变换的对数。假定了地震子波是相对稳定的，它所对应的复赛谱也是近似不变的，地层反射系数认为其是随机变化的，对应的复赛谱是变化。在进行多道叠加时，因为每道上的地震子波都近似稳定，所以在叠加时得到了加强，而反射系数是变化的，在叠加时就可能被近似的抵消掉，从而整个地震模型的复倒谱就变成了地震子波的复赛谱。该方法对噪声很敏感，对信噪比较低的地震数据提取子波的效果较差。(3) Roy White子波提取方法该方法是一种采用标定和使钻井数据和地震数据互相关联来获取地震自子波最优估计的方法，属于确定性子波提取方法，它并不需要假设子波的相位。理想上，该算法分两步确定提取子波所用井的最佳位置；在该位置上确定最佳的子波。它假定与地震数据有关的钻井位置可能不是提取子波的最理想位置，地震扫描算法能有效地在已知井位置附近找到新的位置。由于该算法用到测井数据，所以提取子波的精度对测井数据的精度依赖很大。(4)高阶统计量方法高阶统计量(高阶谱)与二阶统计量(功率谱)相比，除了包含信号的更丰富的信息量(如完整相位信息)外，还有任意高斯噪声信号盲目的特性，可在任意强度下的有色高斯噪声中提取非高斯信号的相位信息，摆脱了子波相位和加性噪声的一些假设，这解决了很多用其它方法所不能解决的问题。该算法的缺点是计算量很大。
发明内容
本发明使用时变系统(分数阶傅里叶变换FrFT)来描述地层信息，更加符合实际 的地层地质系统的真实介质情况，可以提高地震子波提取的精度，进一步提高地震反演、储层预测的分辨率和精度。本发明的方法利用地震记录、测井数据的FrFT 二阶累积量提取地震子波，避免了使用计算繁杂，运算量巨大的高阶累积量算法来提取地震子波。根据本发明的一方面，提供了一种基于分数阶傅里叶域的子波提取方法，包括建立地层信息初始模型；利用输入子波和地层信息初始模型的反射系数合成地震记录；计算输入子波和合成的地震记录数据的互相关矩阵以及地震记录数据的自相关矩阵，并对所述互相关矩阵和自相关矩阵进行分数阶傅里叶变换；对所述互相关矩阵和自相关矩阵应用分数阶傅里叶域的最优滤波算法来计算均方误差最小的最优阶和最优滤波算子；基于所述最优滤波算子和最优阶提取子波，其中，最优算子f(m)由以下等式表示
权利要求
1.一种基于分数阶傅里叶域的子波提取方法，包括 建立地层信息初始模型； 利用输入子波和地层信息初始模型的反射系数合成地震记录； 计算输入子波和合成的地震记录数据的互相关矩阵以及地震记录数据的自相关矩阵，并对所述互相关矩阵和自相关矩阵进行分数阶傅里叶变换； 对所述互相关矩阵和自相关矩阵应用分数阶傅里叶域的最优滤波算法来计算均方误差最小的最优阶和最优滤波算子；
2.如权利要求I所述的子波提取方法，还包括 将提取的子波与原始的输入子波进行比较。
3.如权利要求I或2所述的子波提取方法，其中，所述地层信息初始模型是时变的地层信息初始模型。
4.如权利要求I或2所述的子波提取方法，其中，所述输入子波是理论子波或实际地震资料和测井资料中提取的真实子波。
5.如权利要求I或2所述的子波提取方法，其中，在(_2，2)的范围内搜索最优阶P。
全文摘要
提供了一种基于分数阶傅里叶域的子波提取方法，包括建立地层信息初始模型；利用输入子波和地层信息初始模型的反射系数合成地震记录；计算输入子波和合成的地震记录数据的互相关矩阵以及地震记录数据的自相关矩阵，并对所述互相关矩阵和自相关矩阵进行分数阶傅里叶变换；对所述互相关矩阵和自相关矩阵应用分数阶傅里叶域的最优滤波算法来计算均方误差最小的最优阶和最优滤波算子；基于所述最优滤波算子和最优阶提取子波。
文档编号G01V1/28GK102928875SQ20121044005
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者洪余刚, 邹文, 周晶晶, 彭真明, 袁圆, 黄东山, 张洞君, 陈小二 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