專利名稱：相對無高頻泄漏等效n點平滑譜模擬反褶積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地球物理勘探技術(shù)，屬于地震數(shù)據(jù)處理的反褶積，具體是一種可得到高分辨率地震剖面的相對無高頻泄漏的等效N點平滑譜模擬反褶積方法。
背景技術(shù)：
地球物理勘探通過常規(guī)的方法在取得觀測結(jié)果之后，要對地震數(shù)據(jù)進一步處理， 一般有二個主要處理流程反褶積、疊加、以及偏移。地震剖面實 際上是地下的地層反射系數(shù)序列與地震子波褶積的結(jié)果。由于地震子波具有一定的時間長度，不是尖脈沖，它的褶積效應使地震剖面上顯示的反射層(或稱為同相軸)變粗，時間上相鄰的反射層彼此相連或重合，不能清楚分辨。 所以地下的地質(zhì)情況因而也不能清楚的確定，對最終勘探成果有重大影響。 反褶積的目的就是壓縮地震子波長度，使反射層變細，彼此分開，提高地震剖面的分辨率。
反褶積中最關(guān)鍵的一步是求取地震子波。譜模擬反褶積是反褶積方法中的一種，它利用地震記錄振幅譜與地震子波振幅譜的相似性來求取地震子波做反褶積。譜模擬反褶積條件是地震子波的振幅譜是光滑的。常規(guī)譜模擬反褶積假設地震子波振幅譜是類似瑞利分布概率密度(以下式1)的具有單峰的光滑曲線，據(jù)此構(gòu)造一個多項式對地震記錄做最小平方意義下的擬合，求得地震子波振幅譜的值，然后求取反子波對地震記錄做反褶積。
瑞利分布的概率密度
<formula>complex formula see original document page 6</formula>(式l)
常規(guī)譜模擬反褶積方法將地震子波振幅譜局限于單峰曲線，不足以描述 地震子波振幅譜的復雜性；多項式最小平方擬合算法具有統(tǒng)計性特征，使最 終的擬合曲線形態(tài)依賴于原始數(shù)據(jù)的每個部分，不同頻段的曲線形態(tài)彼此相 關(guān)；求解多項式需解矩陣方程，算法較為復雜，數(shù)據(jù)敏感性較強，難以得到 高分辨率的地震剖面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種處理過程簡單，不需要使用多項式最小平方擬 合求子波值的、可以得到高分辨率的地震剖面的相對無高頻泄漏等效N點平 滑譜模擬反褶積方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)
采用以下具體實施步驟
1)采用通常的手段野外勘探采集地震數(shù)據(jù)(疊加前數(shù)據(jù)或疊加后數(shù)據(jù));
2)根據(jù)地震數(shù)據(jù)不同時間段的頻率特征，采用通常的手段將地震數(shù)據(jù)由 淺層到深層分時窗；
3)對某一時窗的地震數(shù)據(jù)做傅立葉變換，得地震數(shù)據(jù)的振幅譜；4)采 用以下方法得到地震數(shù)據(jù)振幅譜的等效N點平滑算子
計算截止頻率為FE和采樣率為DT的時間域低通濾波算子作為等效
N點平滑算子，F(xiàn)E與DT滿足FE*DT=X*DF*L 024;
式中
截止頻率FE單位為赫茲，
采樣率DT單位為秒，
地震數(shù)據(jù)振幅譜的頻率采樣間隔DF單位為赫茲，
X取值為0. 02至0. l秒，
給定DT為任意非零值，求得FE的值，得到低通濾波算子；
5) 用等效N點平滑算子與地震數(shù)據(jù)振幅譜褶積，得到地震子波振幅譜估 計值；
6) 由地震子波振幅譜求最小相位或零相位子波，從而求得反子波；
7) 反子波與原始地震數(shù)據(jù)褶積，得到該時窗的反褶積后地震數(shù)據(jù)；
8) 重復步驟3到7，直到所有時窗均做完譜模擬反褶積；
9) 對各個時窗相鄰部分做交叉融合處理，確保反褶積后地震數(shù)據(jù)不出現(xiàn) 時窗分界線；
10)采用通常的方法繪制出反褶積后提高分辨率的地震剖面。 本發(fā)明還通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)
所述步驟2)的分時窗頻率相近的時間段為--個時窗，時窗數(shù)量6個以下 并且地震勘探目的層遠離相鄰時窗交界。 所述步驟4)的X取值為0.06秒。 所述步驟4)的X值與分辨率相關(guān)。 所述步驟4)的DT為任意非零的值。0.001至0.02秒。
所述步驟4)的DT為0. 001至0. 1秒。
所述步驟4)的給定FE為任意非零的值，求得DT的值，計算低通濾波算子。
所述步驟4)的FE為3至200赫茲。
所述步驟4)中，確定等效N點平滑算子另一種方法是以己知地震記錄振幅譜的采樣率DF為采樣率，計算針對頻率域采樣數(shù)據(jù)的低通濾波算子作為等 效N點平滑算子。
給定X的值為0. 02至0. 1秒之間，以TE=X為低通濾波算子的截止頻率。
本發(fā)明不需要使用最小平方擬合來求地震子波振幅譜估計值，因而對地
震子波沒有單峰的假設條件；同時，地震記錄振幅譜的擬合曲線局部形態(tài)不
受其它部分的影響；算法與最小平方擬合相比更為簡單。
本發(fā)明較之常規(guī)譜模擬反褶積方法，沒有對地震子波振幅譜做單一峰值
的假設，可適應形態(tài)比較復雜的地震子波振幅譜；與最小平方多項式擬合相
比，模擬出的地震記錄振幅譜曲線形態(tài)不受全局影響，計算效率卨，穩(wěn)定性
更好，所得地震剖面分辨率明顯得到提高。


圖1是常規(guī)七點平滑對2ms采樣間隔數(shù)據(jù)的頻譜響應圖中以曲線的第一個最小值對應頻率軸坐標(圖中為70Hz左右)作為截
止頻率，以2ms為采樣間隔，構(gòu)造時間域低通濾波器，即為相對無高頻泄漏
的等效7點平滑算子。
圖2是本發(fā)明等效平滑模擬與多項式最小平方擬合所得結(jié)果比較圖中Raw spectrum是原始地震記錄振幅譜；after NH是多項式最小平方
擬合的結(jié)果；after LP是本發(fā)明所用等效N點平滑的結(jié)果。
圖3是對圖2中的三條振幅譜曲線再做FFT變換，得到的振幅譜的頻譜；
圖中兩條模擬振幅譜曲線的頻譜大致相同，而最小平方擬合(after NH)
的結(jié)果在0. 02-0. 05s對原始譜譜形態(tài)有所改造。 .
圖4是原始地震記錄剖面圖5是本發(fā)明反褶積結(jié)果本發(fā)明的譜模擬反褶積結(jié)果剖面，使用了相對無高頻泄漏等效N點平滑 算子模擬地震記錄振幅譜。對比圖4是原始地震記錄剖面圖可以看出，處理 后的剖面頻率得到提高，在不破壞原有剖面質(zhì)量的情況下，部分同相軸的連 續(xù)性變得更好， 一些原先不能分開的同相軸也分開了，分辨率明顯提高。
具體實施例方式
譜模擬反褶積的基礎(chǔ)是假設地震子波的振幅譜是光滑曲線。地震記錄的 振幅譜，是子波振幅譜與反射系數(shù)序列振幅譜的乘積。它的劇烈振蕩部分，
是反射系數(shù)序列作用的結(jié)果；而基本的一階光滑波形，是地震子波作用的結(jié) 果。因而，消除地震記錄振幅譜中的劇烈振蕩部分，得到的光滑波形才是地 震子波振幅譜的值。
常規(guī)的N點平滑(如5點、7點平滑等)即可消除振幅譜的鋸齒狀振蕩， 其平滑效果(或譜響應)具有類似阻尼振蕩曲線的特征在頻率軸起始部分， 譜值迅速降低；隨著頻率增加，開始高低來回振蕩，振蕩幅度逐漸減小趨向 于零，見附圖1中7點平滑的頻譜響應曲線。從圖1可以看出，常規(guī)N點平 滑存在明顯的高頻泄漏。因此，本申請以N點平滑譜響應為參照，采用低通 濾波算子來做地震記錄振幅譜的平滑，在低頻段它的譜響應與N點平滑類似， 而在高頻段它消除阻尼振蕩帶來的泄漏。
具體的說，本申請以N點平滑譜響應曲線在頻率軸上達到第一個最小值 的頻率值作為截止頻率，構(gòu)造低通濾波器算子，即為相對無高頻泄漏的等效N 點平滑算子。
通過實際發(fā)現(xiàn)當振幅譜的采樣間隔DF= (1/1.024) Hz時，用15點平滑
的等效濾波算子處理時擬合的效果最好，結(jié)果與敲小平方擬合所得可比擬(附圖2、 3);此時濾波算子的截止頻率FE和采樣間隔DT需要滿足FE*DT=X (式 中*農(nóng)示乘積，以下同)，X的值在0.04與0. 08之間， 一般取值X:0.06。
當振幅譜的頻率采樣間隔為DF時，等效平滑算子的截頻FE和采樣率DT需滿足以下關(guān)系FE*DT=X*DF* 1.024， X的具體值如前段所述。
對任何情況，等效N點平滑算子都可視為截頻TE二Y， Y值在0. 04s至0. 08s 之間， 一般取Y=0.06s，采樣率DF (即地震記錄振幅譜的采樣率)的針對頻率域釆樣數(shù)據(jù)的低通濾波器。
本發(fā)明在以下步驟3中可求取相對無高頻泄漏等效N點平滑算子，然后對地震記錄振幅譜做平滑處理，得到地震子波振幅譜的估計值。其它的步驟即可與常規(guī)譜模擬反褶積方法相同。
本發(fā)明步驟包括
(1) 用通常的方法野外地震勘探采集得到數(shù)據(jù)(疊加前數(shù)據(jù)或疊后剖面數(shù)據(jù))；
(2) 用通常的方法對時間域地震數(shù)據(jù)做傅立葉變換，得地震數(shù)據(jù)的振幅譜；
(3) 根據(jù)地震數(shù)據(jù)振幅譜的頻率采樣間隔，求取相對無高頻泄漏的等效N點平滑算子；
(4) 用平滑算子與地震數(shù)據(jù)振幅譜褶積，從而得到地震子波振幅譜估計值；
(5) 由地震子波振幅譜求最小相位或零相位子波，從而求得反子波；
(6) 反子波與地震數(shù)據(jù)褶積，得到反褶積后的地震數(shù)據(jù)；
(7)輸出反褶積，用通常的方法處理的道高分辨率的地震剖面。
本發(fā)明的具體實施方式
為
(1) 采用通常的手段野外勘探采集地震數(shù)據(jù)(疊加前數(shù)據(jù)或疊加后數(shù)
據(jù))；
(2) 根據(jù)地震數(shù)據(jù)不同時間段的頻率特征，采用通常的手段將地震數(shù)據(jù)
由淺層到深層分時窗；
分時窗頻率相近的時間段為一個時窗，時窗數(shù)量6個以F并地震勘 探目的層遠離相鄰時窗交界；
(3) 對某一時窗的地震數(shù)據(jù)做傅立葉變換，得地震數(shù)據(jù)的振幅譜；
(4) 采用以下方法得到地震數(shù)據(jù)振幅譜的等效N點平滑算子；
計算截止頻率為FE或采樣率為DT的時間域低通濾波算子作為等效
N點平滑算子，F(xiàn)E與DT滿足FE*DT=X*DF*1. 024;
式中
計算截止頻率為FE單位為赫茲，地震記錄振幅譜的采樣率DT單位為秒，地震數(shù)據(jù)振幅譜的頻率采樣間隔DF單位為赫茲
X取值為0.02至0. l秒，所述的X取值為0.06秒，改變所述的X 的值可得到不同的提高分辨率。
給定DT為任意非零值，求得FE的值，計算低通濾波算子；
所述的DT為0. 001至0. 02秒。
也可將FE設為任意非零的值，如給定FE為30至80赫茲，求得DT 的值，計算低通濾波算子。
另一種方法是求取以截頻TE二X，地震記錄振幅譜的采樣率DF的針對
頻率域采樣數(shù)據(jù)的低通濾波器，滿足FE木DT^^DFW.024; X作為等 效N點平滑算子。
(5) 用等效N點平滑算子與地震數(shù)據(jù)振幅譜褶積，得到地震子波振幅譜 估計值；
(6) 由地震子波振幅譜求最小相位或零相位子波，從而求得反子波；
(7) 反子波與原始地震數(shù)據(jù)褶積，得到該時窗的反褶積后地震數(shù)據(jù)；
(8) 重復步驟3到7，直到所有時窗均做完譜模擬反褶積；
(9) 對各個時窗相鄰部分做交叉融合處理，確保反褶積后地震數(shù)據(jù)不出 現(xiàn)時窗分界線；
(10) 采用通常的方法繪制出反褶積后提高分辨率的地震剖面。
本發(fā)明實施l例采用以下步驟
1) 野外采集地震數(shù)據(jù)，并進行疊加，時長6s，采樣間隔4ms，共1000 道；
2) 根據(jù)地震數(shù)據(jù)由淺到深的頻率特征，人為將地震數(shù)據(jù)分為3個時窗 0-1500ms， 1500-2500ms， 2500-6000ms;
3) 對時窗1 (或時窗2、時窗3)的地震數(shù)據(jù)做傅立葉變換，得頻率采 樣間隔DF為0. 4882812Hz (時窗2為0. 976563Hz，時窗3為 0. 2441406Hz)的地震記錄振幅譜；
4) 求取截止頻率FE為30Hz，采樣間隔DT為lms (時窗2為2ms，時窗 3為0. 5ms)，樣點數(shù)201的時間域低通濾波器，作為等效N點平滑算 子；]lt&FE*DT=X*DF*L 024，取X:0.06s，固定FE二30Hz，由此可計 算得DT值。
5) 用等效N點平滑算子與時窗1的原始地震記錄振幅譜褶積，得到地震 子波振幅譜估計值；
6) 用地震子波振幅譜估計值求零相位子波(對疊加前數(shù)據(jù)，通常求最小 相位子波)，從而求得反子波；
7) 反子波與時窗1的原始地震數(shù)據(jù)褶積，得到該時窗的反褶積后地震數(shù) 據(jù)；
8) 重復步驟3到7，直到時窗l(fā)、 2、 3均做完譜模擬反褶積；
9) 對各個時窗相鄰部分做交叉融合處理，確保反褶積后地震數(shù)據(jù)不出現(xiàn) 時窗分界線；
10) 繪制出反褶積后提高了分辨率的地震剖面(圖5)。 實施例1的結(jié)果見圖5所示。
本發(fā)明實施例2采用了以下步驟其中與以上實施例1區(qū)別的步驟是
2) 根據(jù)地震數(shù)據(jù)由淺到深的頻率特征，人為將地震數(shù)據(jù)分為3個時窗
0-1000ms， 1000-3000ms， 3000-6000ms;
3) 對時窗l(fā) (或時窗2、時窗3)的地震數(shù)據(jù)做傅立葉變換，得頻率采樣 間隔DF為0. 976563Hz (時窗2為0. 4882812Hz ，時窗3為0. 244:1406Hz)的 地震記錄振幅譜；
4) 取采樣間隔DT為2ms，截止頻率FE為25Hz (時窗2為12. 5Hz，時窗 3為6.25Hz)，樣點數(shù)201的時間域低通濾波器，作為等效N點平滑算子；此 處FE*DT=X*DF* 1.024，取X=0. 05s，固定采樣率DT:2ms，由此計算截止頻率 FE的值。
本發(fā)明實施例3采用了以下步驟其中與以上實施例1區(qū)別的歩驟是
4)取X=O. 063s，求取以TE=X為截止頻率，采樣率DF為0. 4882812Hz， 的針對頻率域采樣數(shù)據(jù)的低通濾波算子，樣點數(shù)為101，作為等效M點平滑算 子，即選擇時窗2為0. 976563Hz，時窗3為0. 2441406Hz,即時窗地震記錄 振幅譜的頻率采樣間隔。
權(quán)利要求
1、一種相對無高頻泄漏等效N點平滑譜模擬反褶積方法，其特征在于采用以下具體實施步驟1)采用通常的手段野外勘探采集地震數(shù)據(jù)(疊加前數(shù)據(jù)或疊加后數(shù)據(jù))；2)根據(jù)地震數(shù)據(jù)不同時間段的頻率特征，采用通常的手段將地震數(shù)據(jù)由淺層到深層分時窗；3)對某一時窗的地震數(shù)據(jù)做傅立葉變換，得地震數(shù)據(jù)的振幅譜；4)采用以下方法得到地震數(shù)據(jù)振幅譜的等效N點平滑算子計算截止頻率為FE和采樣率為DT的時間域低通濾波算子作為等效N點平滑算子，F(xiàn)E與DT滿足FE*DT＝X*DF*1.024；式中截止頻率FE單位為赫茲，采樣率DT單位為秒，地震數(shù)據(jù)振幅譜的頻率采樣間隔DF單位為赫茲，X取值為0.02至0.1秒，給定DT為任意非零值，求得FE的值，得到低通濾波算子；5)用等效N點平滑算子與地震數(shù)據(jù)振幅譜褶積，得到地震子波振幅譜估計值；6)由地震子波振幅譜求最小相位或零相位子波，從而求得反子波；7)反子波與原始地震數(shù)據(jù)褶積，得到該時窗的反褶積后地震數(shù)據(jù)；8)重復步驟3到7，直到所有時窗均做完譜模擬反褶積；9)對各個時窗相鄰部分做交叉融合處理，確保反褶積后地震數(shù)據(jù)不出現(xiàn)時窗分界線；10)采用通常的方法繪制出反褶積后提高分辨率的地震剖面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相對無高頻泄漏等效N點平滑譜模擬反褶 積方法，其特征在于所述步驟2)的分時窗頻率相近的時間段為一個時窗，時窗數(shù)量6個以F并且地震勘探目的層遠離相鄰時窗交界。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相對無高頻泄漏等效N點平滑譜模擬反褶 積方法，其特征在于所述步驟4)的X取值為0.06秒。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相對無高頻泄漏等效N點平滑譜模擬反褶 積方法，其特征在于所述步驟4)的X值與分辨率相關(guān)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相對無高頻泄漏等效N點平滑譜模擬反褶 積方法，其特征在于所述步驟4)的DT為任意非零的值。0.001至0.02秒。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相對無高頻泄漏等效N點平滑譜模擬反褶 積方法，其特征在于所述步驟4)的DT為O.OOl至O. l秒。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相對無高頻泄漏等效N點平滑譜模擬反褶 積方法，其特征在于所述步驟4)的給定FE為任意非零的值，求得DT的值， 計算低通濾波算子。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種相對無高頻泄漏等效N點平滑譜模擬反褶 積方法，其特征在于所述步驟4)的FE為3至200赫茲。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相對無高頻泄漏等效N點平滑譜模擬反褶 積方法，其特征在于所述步驟4)中，確定等效N點平滑算子另一種方法是 以已知地震記錄振幅譜的采樣率DF為采樣率，計算針對頻率域采樣數(shù)據(jù)的低 通濾波算子作為等效N點平滑算子。10、根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的 一種相對無高頻泄漏等效N點平滑譜模擬反褶積方法，其特征在于給定X的值為0.02至0. l秒之間，以TE二X為低通濾波算子的截止頻率。
全文摘要
本發(fā)明屬于地震數(shù)據(jù)處理，是一種等效N點平滑譜模擬反褶積方法。實施步驟是采集地震數(shù)據(jù)，對某一時窗的地震數(shù)據(jù)做傅立葉變換，計算截止頻率為FE和采樣率為DT的時間域低通濾波算子作為等效N點平滑算子，F(xiàn)E與DT滿足FE*DT＝X*DF*1.024，進而得到地震子波振幅譜估計值和反子波，再與原始地震數(shù)據(jù)褶積，得到該時窗的反褶積后地震數(shù)據(jù)。本發(fā)明沒有對地震子波振幅譜做單一峰值的假設，適應復雜的地震子波振幅譜，與最小平方多項式擬合相比，模擬出的地震記錄振幅譜曲線形態(tài)不受全局影響，計算效率高，穩(wěn)定性更好，地震剖面分辨率提高。
文檔編號G01V1/28GK101201407SQ200610165020
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者唐博文, 波 趙 申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司