專利名稱：子波處理二步法反褶積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油勘探領(lǐng)域的地震資料處理解釋方法，涉及到石油地球物理勘探中地震資料處理階段，是一種利用頻寬反褶積及疊前疊后聯(lián)合子波整形的二步法 反褶積技術(shù)，完成地震資料連片處理中子波一致性處理的方法。
背景技術(shù)：
在石油地球物理勘探中，人工激發(fā)的地震波從激發(fā)到接收，經(jīng)過了 大地濾波、檢波器響應(yīng)、儀器響應(yīng)等一系列的濾波褶積過程。地震資料處理中一般將地 震信號視為子波與地層反射系數(shù)的褶積，即s(t) = w(t)*r(t)其中s(t)是用檢波器 接收到的地震子波，w(t)為激發(fā)的震源子波，r(t)是地層反射系數(shù)。但子波w(t)實際 上是震源子波X(t)、儀器響應(yīng)I(t)、檢波器響應(yīng)G(t)、大地濾波器Q(t)的褶積w(t)= X(t)*I(t)*G(t)*Q(t)。在地震數(shù)據(jù)處理中，人們試圖消除或減小子波的影響，獲取地下地層的反射系數(shù) 序列，這就需要做子波處理。反褶積是最常用的一種子波處理方法，它包含兩個關(guān)鍵步驟(1)設(shè)計反褶積算子a(t)從地震記錄估計子波w(t)，利用最小二乘原理 / [a(t)*w(t)-d(t)]2 —min，設(shè)計反褶積算子a(t)，其中d(t)為期望輸出。(2)反褶積算子的應(yīng)用用求出的反褶積算子a(t)，對原始地震道s(t)進行褶積 <formula>formula see original document page 4</formula>，得到反褶積輸出8'⑴。反褶積的關(guān)鍵是求取一個高質(zhì)量的反褶積算子，反褶積效果也依賴于這個反褶積 算子，而反褶積算子的設(shè)計又依賴于子波的頻譜特性，包括振幅譜和相位譜。在地震資料三維連片處理中，對于相鄰并且有部分區(qū)域重合的不同區(qū)塊野外施工 采集的資料，由于施工年代和施工參數(shù)不同，會導(dǎo)致大地濾波、檢波器響應(yīng)和儀器響應(yīng)不 同，使得不同區(qū)塊間的子波在頻率、相位上有差異，因此子波處理是地震資料三維連片處理 關(guān)鍵。三維連片處理中子波處理的實質(zhì)，就是將不同區(qū)塊地震資料的子波統(tǒng)一起來。目 前，在國內(nèi)外各種處理系統(tǒng)中，有多種子波處理技術(shù)，同行業(yè)的專家、學(xué)者也發(fā)表了大量這 方面的文章。這些技術(shù)有的直接通過頻寬反褶積來實現(xiàn)，或者通過相位反褶積來實現(xiàn)的，但 是前者在不同區(qū)塊間子波的頻率、相位上有差異時，會在地震剖面上過渡區(qū)出現(xiàn)同相軸相 位差，后者會對地震子波做較大的改造，而改造結(jié)果會對地震資料保幅處理帶來害處，使得 從疊前或者疊后資料提取的振幅、頻率與相位信息失真。發(fā)明內(nèi)容鑒于上述的在連片處理時子波處理存在的缺點，本發(fā)明要解決的技術(shù) 問題在于提供了一種對采集完成于不同施工年代、不同施工參數(shù)的三維地震資料進行三維 連片資料處理的子波處理二步法反褶積方法。該方法能較好的實現(xiàn)地震子波統(tǒng)一。本發(fā)明提供的方法，第一步是采用地表一致 性反褶積，將不同震源的頻帶拓寬到一個標準；第二步是應(yīng)用相位校正反褶積，將不同震源 的數(shù)據(jù)校正到相同的相位上。本發(fā)明提出的用于地震資料三維連片資料處理的子波處理二步法反褶積方法，能 實現(xiàn)將不同區(qū)塊的子波統(tǒng)一起來，以便連片處理，該方法簡單而有效；同時該方法獲取的相位校正反褶積算子穩(wěn)定性高，并對地震資料的保幅性較好。一種子波處理二步法反褶積方法，按以下步驟進行第一步、將采集于不同施工年代、不同施工參數(shù)的三維地震資料按常規(guī)方法進行 分塊預(yù)處理，包括靜校正處理、振幅衰減補償處理、噪音壓制處理等；第二步、地震子波頻寬處理假設(shè)同一位置的不同時間采集的不同信號，包含震源不同信號，是反射系數(shù)與地 震子波的褶積，第一塊三維采集的地震信號為Sl(t) = Wl(t)打(t)第二塊三維采集的地震信號為s2(t) = w2(t)*r(t)......第N塊三維采集的地震信號為sn(t) = wn(t)*r(t) (1)其中s(t)是用檢波器接收到的地震子波，w(t)為激發(fā)的震源子波，r(t)是地層 反射系數(shù)，假定同一位置的地震反射系數(shù)r(t)是不變的，只是子波受到不同采集參數(shù)的影 響；首先，不考慮子波相位的差異，認為子波只是頻寬不同；根據(jù)子波的特征，采用反褶積算子a (t)，對地震記錄S1 (t)和S2 (t)進行處理，相當 于對地震子波W1⑴、W2⑴……wn(t)進行處理，得到處理后的Wal⑴、Wa2 (t)……Wan(t)sal (t) = a (t) ^s1 (t) = a (t) * (r (t) ^w1 (t))= r (t) * (a (t) ^w1 (t))= r (t) *wal (t)sa2 (t) = a (t) *s2 (t) = a (t) * (r (t) *w2 (t))= r (t) * (a (t) *w2 (t))= r (t) *wa2 (t)......San (t) = a (t) *sn (t) = a (t) * (r (t) *wn (t)) = r ⑴ * (a (t) *wn (t))(2)=r(t)*wan(t)將反褶積算子a(t)設(shè)計成零相位反褶積算子，進行地震子波頻寬處理；只要反褶積算子滿足拓寬頻帶特征，就直接可用反褶積算子進行子波處理，減少 不必要的計算過程，保證信號保幅特性。只要適當選擇反褶積算子的參數(shù)，就可以取得比較 好的效果。第三步、將地震子波頻寬處理后的資料進行常規(guī)的速度分析與剩余靜校正、疊加 等處理；第四步、求取相位校正反褶積算子設(shè)sal(t)，sa2 (t)為經(jīng)過第二步地震子波頻寬處理后的任意地理位置上相鄰的兩 個區(qū)塊的疊前或疊后地震記錄信號，sal(t) = m(t)*sa2(t) (3)式中，m(t)為相位校正反褶積算子；再利用式(4)求相位校正反褶積算子m(t)Q=ΣΓ^ω-Σ,Ιο^κ,α-τ)]2⑷
Q為趨于零的極小值，根據(jù)函數(shù)求極值的原理，令=Oj = 0,1,2...,M(5)可列出 M+1 個方程組，組成托布利茲矩陣方程組raa (τ - (τ) = rab (s)(6 )式中raa( τ -s)是時間延遲為τ -s的地震信號Sal (t)自相關(guān)數(shù)列；rab(s)是時間 延遲為S的地震信號Sal (t)與sa2 (t)的互相關(guān)數(shù)列；用遞推法解托布利茲矩陣方程(6)，得 到相位校正反褶積算子m(t)；第五步、用求取的相位校正反褶積算子m(t)與需要調(diào)整相位區(qū)塊的疊前地震道 進行褶積，即可完成相位校正子波處理。由于疊后地震道的信噪比高，算子穩(wěn)定性強，本發(fā)明最好采用疊加后地震道記錄 來提取相位校正反褶積算子m(t)。從而使提取的相位校正反褶積算子更加穩(wěn)定。
疊加后的地震道記錄和疊加前的地震道記錄與相位校正反褶積算子m(t)的關(guān)系 如下式(7)Sca (t) * m(t) = (0 + sa、(0 + …+ sa、( )}* m(t)= sa2i (0 * m(t) + ^a22 (0 * m(t) + ■■·Sa2^ {t) * m(t)(7)式中sa2(t)為疊加后的地震道記錄，\2l(0，^2lCO ,……為疊加前的地
震道記錄。(7)式表明從疊后地震道提取的相位校正算子應(yīng)用到疊前道集，理論上是成立的。本發(fā)明首先在三維連片地震資料的各區(qū)塊上進行常規(guī)的靜校正、振幅補償、噪音 壓制的基礎(chǔ)上通過頻寬反褶積處理，在地震子波頻寬處理時，假定同一位置的地震反射系 數(shù)r(t)是不變的，只是子波受到不同采集參數(shù)的影響；因為不考慮子波相位的差異，認為 子波只是頻寬不同；所以只要選擇一個將不同子波頻寬調(diào)整到同一標準上的反褶積算子， 就可以有效的完成對子波的頻寬處理；使不同區(qū)塊的地震記錄頻寬趨于一致，然后在疊加 剖面的重復(fù)地段，選取信噪比高，具有代表性的同一位置的疊加地震道sal (t)、sa2 (t)，根 據(jù)(4)_(6)式，進行相位校正反褶積算子m(t)的求取，然后用求取的相位校正反褶積算子 m(t)與需要調(diào)整相位區(qū)塊的疊前地震道進行褶積，即完成相位校正子波處理。本發(fā)明主要優(yōu)點如下1)它提出了一種用于地震資料連片的子波處理新方法，它能很好地將不同區(qū)塊的 子波統(tǒng)一起來，以便連片處理，方法簡單而有效。2)該方法獲取的相位校正反褶積算子穩(wěn)定性高，并且對地震資料的保幅性較好， 相比其它方法具有先進性。
圖1是可控震源和炸藥震源記錄沒有應(yīng)用二步法反褶積子波處理的無CMP重疊疊 加剖面的對比圖，圖2是可控震源記錄和炸藥震源記錄應(yīng)用本發(fā)明進行二步法反褶積的第一步后 的對比圖，
圖3是炸藥震源記錄和應(yīng)用本發(fā)明進行二步法反褶積后的可控震源記錄對比圖，圖4是可控震源和炸藥震源記錄應(yīng)用本發(fā)明進行二步法反褶積后的無CMP重疊疊加剖面的對比圖，圖5是可控震源和炸藥震源記錄沒有子波處理的CMP重疊混合疊加剖面圖，圖6是可控震源和炸藥震源記錄沒有子波處理的CMP重疊混合疊加剖面的頻譜 圖，圖7是可控震源和炸藥震源記錄應(yīng)用本發(fā)明進行二步法反褶積后的重疊混合疊 加剖面圖，圖8是可控震源和炸藥震源記錄應(yīng)用本發(fā)明進行二步法反褶積后的CMP重疊混合 剖面的頻譜圖。
具體實施方式
應(yīng)用實例本實例是二連賽漢塔拉凹陷的連片處理實例，位于二連盆地騰格爾坳陷西部，面 積2300km2。該區(qū)是巖性地層油藏勘探的有利區(qū)。工區(qū)采集的數(shù)據(jù)由兩部分組成；一部分是 88年用炸藥震源采集，另一部分是92年用可控震源采集，兩工區(qū)在相交處存在一段重復(fù)， 炸藥激發(fā)滿覆蓋次數(shù)20次，可控震源滿覆蓋次數(shù)30次。重復(fù)拼接區(qū)約110個CMP點長度 (CMP是共中心點位置的英文簡寫，以下同)，是兩種激發(fā)震源采集的邊區(qū)，不滿覆蓋，兩種 震源覆蓋次數(shù)加起來有35 40次。按照本發(fā)明提供的子波處理二步法反褶積方法，按下述步驟對三維連片地震資料 進行處理1)將上述三維連片地震資料進行分塊預(yù)處理，包括層析靜校正處理、地表一致性 振幅補償處理、F-K域噪音壓制處理等，在全區(qū)統(tǒng)一的網(wǎng)格定義下進行速度分析和疊加處 理；圖1是可控震源和炸藥震源記錄沒有應(yīng)用二步法反褶積子波處理的無CMP重疊疊加剖 面對比圖，在CMP390 424處為炸藥震源激發(fā)，CMP425 480處為可控震源激發(fā)，圖中A線 右側(cè)是的可控震源剖面；圖中A線左側(cè)為炸藥震源剖面，同相軸明顯存在近90°的相位差。2)利用地表一致性反褶積方法對地震資料做地震子波頻寬處理，使頻帶基本統(tǒng)一 起來，優(yōu)勢頻帶得到了拓寬；圖2是可控震源記錄和炸藥震源記錄應(yīng)用本發(fā)明進行二步法 反褶積的第一步后的對比圖，圖2是在圖1的拼接圖線上抽取的一道地震記錄(CMP425)，B 線是可控震源記錄，C線是炸藥震源記錄，兩個記錄對比，在應(yīng)用二步法反褶積子波處理中 的第一步后，在振幅上、頻率上相差不大，只是在相位上差約90° (半個相位)。3)在全區(qū)統(tǒng)一的網(wǎng)格定義下進行連片后的速度分析，地表一致性剩余靜校正和疊 加處理；圖5是可控震源和炸藥震源記錄沒有子波處理的CMP重疊區(qū)混合疊加剖面圖，圖5 是在兩種震源的重復(fù)地段(CMP390 480)，采用不同震源數(shù)據(jù)共同疊加，盡管提高了覆蓋 次數(shù)，但兩種震源數(shù)據(jù)疊加存在相位差，造成疊加效果較差，信噪比較低(圖5中D和E所 示位置)，圖6是圖5的頻譜。4)利用公式(4)至公式(6)，從疊后地震道來求取相位校正反褶積算子m(t)。5)用求取的相位校正反褶積算子m(t)與需要調(diào)整相位區(qū)塊的疊前地震道進行褶 積，完成相位校正子波處理。圖3是圖1的A線上抽取的一道，即在圖1的CMP425位置抽 取的一道經(jīng)過應(yīng)用本發(fā)明進行二步法反褶積后的可控震源與炸藥震源地震記錄，圖3中B 線是可控震源記錄，圖3中C線是炸藥震源記錄，兩條記錄幾乎重合，說明計算出的相位校正算子m(t)是正確的。圖4是可控震源和炸藥震源記錄應(yīng)用本發(fā)明進行二步法反褶積后的無CMP重疊疊加剖面對比圖，在圖4A線的右側(cè)是應(yīng)用二步法反褶積后的可控震源剖面，在CMP390 424 處為炸藥震源激發(fā)，425 480處為可控震源激發(fā)，圖4A線的左側(cè)為炸藥震源剖面，在拼接 處同相軸連續(xù)，看不出相位差，將圖4與圖1的剖面相比，除了相位差得到校正外，剖面的其 它方面幾乎完全一樣，說明相位校正算子m (t)計算效果理想。圖7是可控震源和炸藥震源記錄應(yīng)用本發(fā)明進行二步法反褶積后的CMP重疊區(qū)混合疊加剖面，它是在兩種震源的重復(fù)地段(CMP390 480)，應(yīng)用本發(fā)明進行二步法反褶積 后的可控震源數(shù)據(jù)與炸藥數(shù)據(jù)疊加，因為二步法反褶積后是同相疊加，所以提高了疊加后 信噪比，圖7與圖5相比，圖7中在D和E處的同相軸，信噪比明顯提高。圖8是圖7的頻 譜，圖8與圖6相比，在頻率特征上幾乎一致，這說明相位校正反褶積算子，對地震信號并不 改變其頻帶，而主要是相位校正。
權(quán)利要求
一種子波處理二步法反褶積方法，其特征在于按以下步驟進行第一步、將采集于不同施工年代、不同施工參數(shù)的三維地震資料按常規(guī)方法進行分塊預(yù)處理，包括靜校正處理、振幅衰減補償處理、噪音壓制處理等；第二步、地震子波頻寬處理假設(shè)同一位置的不同時間采集的不同信號，包含震源不同信號，是反射系數(shù)與地震子波的褶積，第一塊三維采集的地震信號為s1(t)＝w1(t)*r(t)第二塊三維采集的地震信號為s2(t)＝w2(t)*r(t)……第N塊三維采集的地震信號為sn(t)＝wn(t)*r(t)(1)其中s(t)是用檢波器接收到的地震子波，w(t)為激發(fā)的震源子波，r(t)是地層反射系數(shù)，假定同一位置的地震反射系數(shù)r(t)是不變的，只是子波受到不同采集參數(shù)的影響；首先，不考慮子波相位的差異，認為子波只是頻寬不同；根據(jù)子波的特征，采用反褶積算子a(t)，對地震記錄s1(t)和s2(t)進行處理，相當于對地震子波w1(t)、w2(t)……wn(t)進行處理，得到處理后的wa1(t)、wa2(t)……wan(t)sa1(t)＝a(t)*s1(t)＝a(t)*(r(t)*w1(t))＝r(t)*(a(t)*w1(t))＝r(t)*wa1(t)sa2(t)＝a(t)*s2(t)＝a(t)*(r(t)*w2(t))＝r(t)*(a(t)*w2(t))＝r(t)*wa2(t)……san(t)＝a(t)*sn(t)＝a(t)*(r(t)*wn(t))＝r(t)*(a(t)*wn(t))(2)＝r(t)*wan(t)將反褶積算子a(t)設(shè)計成零相位反褶積算子，進行地震子波頻寬處理；第三步、將地震子波頻寬處理后的資料進行常規(guī)的速度分析與剩余靜校正、疊加等處理；第四步、求取相位校正反褶積算子設(shè)sa1(t)，sa2(t)為經(jīng)過第二步地震子波頻寬處理后的任意地理位置上相鄰的兩個區(qū)塊的疊前或疊后地震記錄信號，sa1(t)＝m(t)*sa2(t) (3)式中，m(t)為相位校正反褶積算子；再利用式(4)求相位校正反褶積算子m(t) <mrow><mi>Q</mi><mo>=</mo><msubsup> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mrow><mi>K</mi><mo>+</mo><mi>M</mi> </mrow></msubsup><msup> <mrow><mo>[</mo><msub> <mi>s</mi> <mrow><mi>a</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msubsup> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>τ</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mi>m</mi></msubsup><mi>m</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>s</mi> <mrow><mi>a</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>τ</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>Q為趨于零的極小值，根據(jù)函數(shù)求極值的原理，令s＝0，1，2…，M (5) 可列出M+1個方程組，組成托布利茲矩陣方程組 <mrow><msubsup> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>τ</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mi>M</mi></msubsup><msub> <mi>r</mi> <mi>aa</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>τ</mi> <mo>-</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>s</mi> <mrow><mi>a</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>τ</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub> <mi>r</mi> <mi>ab</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式中raa(τ-s)是時間延遲為τ-s的地震信號sa1(t)自相關(guān)數(shù)列；rab(s)是時間延遲為s的地震信號sa1(t)與sa2(t)的互相關(guān)數(shù)列；用遞推法解托布利茲矩陣方程(6)，得到相位校正反褶積算子m(t)；第五步、用求取的相位校正反褶積算子m(t)與需要調(diào)整相位區(qū)塊的疊前地震道進行褶積，即可完成相位校正子波處理。FSA00000051001200022.tif
2.如權(quán)利要求1所述的一種子波處理二步法反褶積方法，其特征在于sal (t)、sa2 (t) 采用疊加后地震道記錄；疊加后的地震道記錄和疊加前的地震道記錄與相位校正反褶積算 子m(t)的關(guān)系如下式sa2(t)*m(t) = {sa21(t)+sa2(t)+...+sa2(t)\*m(t)=sa2(t)*m(t)+sa22(t)*m(t)+...sa2n(t)*(m)(t)式中sa2(t)為疊加后的地震道記錄，、2ιω，^2lCO，……為疊加前的地震道記錄。
全文摘要
本發(fā)明涉及到石油地球物理勘探中地震資料處理，是一種子波處理二步法反褶積方法，按以下步驟進行1.將采集于不同施工年代、不同施工參數(shù)的三維地震資料按常規(guī)方法進行分塊預(yù)處理，包括靜校正處理、振幅衰減補償處理、噪音壓制處理等；2.地震子波頻寬處理，3.將地震子波頻寬處理后的資料進行常規(guī)的速度分析與剩余靜校正、疊加等處理；4.求取相位校正反褶積算子，利用式求相位校正反褶積算子m(t)，5.用求取的相位校正反褶積算子m(t)與需要調(diào)整相位區(qū)塊的疊前地震道進行褶積，即可完成相位校正子波處理。它將不同區(qū)塊的子波統(tǒng)一起來，以便連片處理，方法簡單而有效。獲取的相位校正反褶積算子穩(wěn)定性高，對地震資料的保幅性較好。
文檔編號G01V1/30GK101813786SQ201010139220
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者王宇超, 王西文, 王述江, 田顏燦, 肖明圖, 胡自多 申請人:中國石油集團西北地質(zhì)研究所