提高地震记录分辨率的反褶积方法

提高地震记录分辨率的反褶积方法
【专利摘要】本发明提供了一种提高地震记录分辨率的反褶积方法。所述方法包括将预处理后的地面地震记录和VSP地震记录分别划分为多个时窗，并对每个时窗的地震记录执行以下步骤：a、在地面地震记录的双谱的复赛谱域中提取第一混合相位子波；b、在VSP地震记录的双谱的复赛谱域中提取第二混合相位子波；c、从第一混合相位子波向第二混合相位子波进行匹配滤波，计算得到子波替换反褶积算子；d、将所述子波替换反褶积算子与所述地面地震记录进行子波反褶积，得到提高分辨率后的地面地震记录。根据本发明的方法，提高分辨率效果明显、同相轴连续性较好、噪声控制较好，算法稳定。
【专利说明】提高地震记录分辨率的反褶积方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及石油地质勘探领域，更具体地讲，涉及一种提高地震资料分辨率的方法。

【背景技术】
[0002]子波反褶积是提高地震资料分辨率的主要方法之一，其关键在于子波的准确性。地震子波估计的准确性严重影响了地震反褶积剖面的保真度以及波阻抗反演的可靠性。在现有技术的子波处理(子波反褶积)方法都是围绕二阶统计-自相关来进行的，利用自相关函数估计地震子波时，通常假设子波为最小相位的或零相位，但在实际地震波传播过程中，由于地层的吸收作用，使得子波不满足最小相位，因此在此假设条件下估计的子波是不准确的。
[0003]并且地面地震资料在地面地震接收时干扰严重，高频成分在中深层衰减和吸收作用较大，故地面地震得到的叠后剖面中深层频率偏低，现有技术中纯粹利用地面地震资料的信息来改善地震资料质量的能力是有限的。
[0004]因此，亟需开发一种能够克服现有技术中的不足并提高地面地震记录分辨率的子波反褶积方法。


【发明内容】

[0005]针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种在高地面地震记录分辨率的子波反褶积方法，以突破纯粹地面地震记录提高分辨率能力的限制。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种提高地震记录分辨率的反褶积方法。所述方法包括将预处理后的地面地震记录和VSP地震记录分别划分为多个时窗，并对每个时窗的地震记录执行以下步骤:
[0007]a、在地面地震记录的双谱的复赛谱域中提取第一混合相位子波；b、在VSP地震记录的双谱的复赛谱域中提取第二混合相位子波；c、从第一混合相位子波向第二混合相位子波进行匹配滤波，计算得到子波替换反褶积算子；d、将所述子波替换反褶积算子与所述地面地震记录进行子波反褶积，得到提高分辨率后的地面地震记录。
[0008]根据本发明提高地震记录分辨率的反褶积方法的一个实施例，所述步骤a包括:
[0009]地面地震记录基于裙积原理表示为:
[0010]x(t) = w(t)*r(t)+n(t) (I)
[0011]在等式(I)中，x(t)为地面地震记录，w(t)为地震子波，r (t)为地层脉冲响应，n(t)为噪声信号。
[0012]假设地层脉冲响应r(t)是平稳随机独立非高斯过程，噪声n(t)为高斯白噪声，则根据高阶累积量的性质，地层脉冲响应和噪声的三阶累积量分别为:
[0013]ACCUM3r(X15T2)^y3Alj2(2)
[0014]ACCUM3n ( T1, τ 2) = O (3)
[0015]在等式⑵和⑶中，为地层脉冲响应的斜度，为常数，δ, _为多维脉冲函数，ACCUM3J τ 1； τ 2)为地层脉冲响应的三阶累积量，ACCUM3n( T1, τ 2)为噪声的三阶累积量，τ 1、τ 2为三阶累加量中时间延迟,而地面地震记录的三阶累积量ACCUM3x ( T1, τ 2)为:
[0016]ACQJM3x (τ” τ2) = Y3r Σ w (t) w (t+ τ j) w (t+ τ 2) (4)
[0017]对等式(4)做二维傅里叶变换可得地面地震记录的双谱:
[0018]
Bx (CO1, ω2) = y3rW(eit01 )W(ek°2 )W(e"(l0l+t°2')(5)
[0019]在等式(5)中，CO1和ω2表示频率，Bx(G)1, ω2)为地面地震记录的双谱，W(eK0*)
为地震子波频率为O1的傅里叶谱，W(eiM2)为地震子波频率为ω2的傅里叶谱，W(e-,,MlTra2')
为地震子波频率为ω1+ω2的傅里叶谱。
[0020]令ζ = θ?ω，并定义双谱域中复赛谱表达式:
[0021]Cx (z1； Z2) = InBx (z1； Z2) (6)
[0022]可利用Z变换将混合相位地震子波分解为最小相位分量和最大相位分量:
[0023]W(z) = Wmin (z_1)Wmax (z) (7)
[0024]在等式(7)中，Wmin(ZH)为地震子波最小相位多项式，Wmax(Z)为地震子波最大相位多项式，其中:
[0025]

【权利要求】
1.一种提高地震记录分辨率的反褶积方法，其特征在于，所述方法包括将预处理后的地面地震记录和VSP地震记录分别划分为多个时窗，并对每个时窗的地震记录执行以下步骤: a、在地面地震记录的双谱的复赛谱域中提取第一混合相位子波； b、在VSP地震记录的双谱的复赛谱域中提取第二混合相位子波； C、从第一混合相位子波向第二混合相位子波进行匹配滤波，计算得到子波替换反褶积算子； d、将所述子波替换反褶积算子与所述地面地震记录进行子波反褶积，得到提高分辨率后的地面地震记录。
2.根据权利要求1所述的提高地震记录分辨率的反褶积方法，其特征在于，所述步骤a包括: 地面地震记录基于裙积原理表示为:
X (t) = w(t)*r (t)+n(t) (I) 在等式(I)中，x(t)为地面地震记录，w(t)为地震子波，r(t)为地层脉冲响应，n(t)为噪声信号； 假设地层脉冲响应r(t)是平稳随机独立非高斯过程，噪声n(t)为高斯白噪声，则根据高阶累积量的性质，地层脉冲响应和噪声的三阶累积量分别为: ACCUM3r(Tl5X2) = Y3A1 ^⑵


I，L
ACCUM3n ( τ 1； τ 2) = O (3) 在等式⑵和(3)中，Y31?为地层脉冲响应的斜度，Y31?为常数，为多维脉冲函数，ACCUM3r (τ 1； τ 2)为地层脉冲响应的三阶累积量，ACCUM3n( τ1； τ 2)为噪声的三阶累积量，为三阶累加量中时间延迟,而地面地震记录的三阶累积量ACCUM3x ( T1, τ 2)为:ACCUM3x ( τ 1； τ2)= y 3r Σ w (t) w (t+ τ (t+ τ 2) (4) 对等式(4)做二维傅里叶变换可得地面地震记录的双谱: B' (Co1, ω2) = γ3ι W(eiM1 )W(ei[°2) W(e-1(Μ?+ω21)( 5 ) 在等式(5)中，O1和ω2表示频率，Bx(G)1, ω2)为地面地震记录的双谱，W(eM1)为地震子波频率为O1的傅里叶谱，W(eK°2)为地震子波频率为ω2的傅里叶谱，W(e-1(raliM2))为地震子波频率为ω1+ω2的傅里叶谱； 令rL =分1，并定乂双谱域中复赛谱表达式为:
Cx (ζ1； ζ2) = InBx (ζ1； ζ2) (6) 可利用Z变换将混合相位地震子波分解为最小相位分量和最大相位分量:
W(z) = Wmin (z_1)Wmax (z) (7) 在等式(7)中，Wmin(ZH)为地震子波最小相位多项式，Wmax(z)为地震子波最大相位多项式，其中:
在等式(8)中，Bi和bi表示多项式系数，P和q表示多项式次数； 将等式(5)、(7)和⑶代入等式(6)得:
对等式(9)作逆Z变换获得时间域复赛谱:
令等式(?ο)中，B" = ；!>/，对等式⑶取关于Z1或者Z2的偏微分，
i=l i=l并把等式(10)代入，以获得三阶累积量和复赛谱的关系:
对于等式(11)，令 ω = max [P, q]取整数，选择 m = - ω，...，O,...ω，η=- ω/2，...，O，...，ω/2构建以下线性方程: Da = y (12) 在等式(12)中，D是由ACCUM3x不同时间延迟三阶累积量差构成的矩阵，a =[A(1),...，A(p), B(1),...，Βω]τ是未知向量，y是由ACCUM3x不同时间延迟三阶累积量构成的列向量，则等式(12)的最小平方解为:a = [DTD]^DTy (13) 求出未知向量a并利用等式(7)得到所述第一混合相位子波。
3.根据权利要求2所述的提高地震记录分辨率的反褶积方法，其特征在于，所述步骤b对时窗内的VSP地震记录采用与所述步骤a相同的操作得到所述第二混合相位子波。
4.根据权利要求1所述的提高地震记录分辨率的反褶积方法，其特征在于，所述步骤c包括根据维纳滤波原理，得到等式(14)并通过求解等式(14)得到所述子波替换反褶积算子:
在等式(14)中，Φ η (O)，Φ η (I)，...，Φ n (H)，Φ η (k)为所述第一混合相位子波的自相关序列，φ12(0)，Φ12(1)，...，Φ12α-1)，φ1200为所述第一混合相位子波与所述第二混合相位子波的互相关序列，f(0)，f(l)，...,f(k)为所述子波替换反褶积算子，k为子波长度。
【文档编号】G01V1/28GK104199095SQ201410459625
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】张华 , 杜金虎, 何光明, 周阿波, 陈爱萍, 罗红明, 曹中林, 夏铭 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