一種基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法。所述方法包括以下步驟：獲取疊后地震數(shù)據(jù)；拾取所述疊后地震數(shù)據(jù)中每一道地震數(shù)據(jù)的波峰值和波谷值，并將每一道地震數(shù)據(jù)中除所述波峰和波谷所在時(shí)刻之外的其余時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的振幅設(shè)置為零，得到每一道地震數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的稀疏脈沖反射系數(shù)序列；利用寬帶子波分別對(duì)所述每一道地震數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的脈沖反射系數(shù)序列進(jìn)行褶積處理，得到合成地震數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，能夠有效的拓寬地震數(shù)據(jù)的頻帶，提高地震數(shù)據(jù)的縱向分辨率，從而有利于更清晰的確定地質(zhì)構(gòu)造和識(shí)別地質(zhì)上的尖滅現(xiàn)象；同時(shí)這種技術(shù)方便操作、運(yùn)行速度快，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求。
【專利說(shuō)明】一種基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油勘探【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地講，涉及一種地震數(shù)據(jù)的處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著油氣勘探的深入，勘探難度日益加大，勘探的主體目標(biāo)由構(gòu)造油氣藏轉(zhuǎn)為地 層一巖性隱蔽油氣藏，而目前高分辨率層序地層學(xué)方法已經(jīng)成為隱蔽油氣藏不可或缺的解 釋方法。在高分辨率層序地層研究中，需要更精確地分辨小幅度構(gòu)造、砂體和各種地層沉積 特征，地震資料（又稱為地震波數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)或者地震記錄）的分辨率常常制約著地層層 序的識(shí)別能力，因而在地震資料處理中，應(yīng)當(dāng)在一定的信噪比基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)赝貙挼卣鹳Y料 的頻帶，提高分辨率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的 一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠拓寬地震數(shù)據(jù)的頻帶和提高 地震數(shù)據(jù)的分辨率的地震數(shù)據(jù)的處理方法。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法。所述方 法包括以下步驟：獲取疊后地震數(shù)據(jù)；拾取所述疊后地震數(shù)據(jù)中每一道地震數(shù)據(jù)的波峰值 和波谷值，并將每一道地震數(shù)據(jù)中除所述波峰和波谷所在時(shí)刻之外的其余時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的振 幅設(shè)置為零，得到每一道地震數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的稀疏脈沖反射系數(shù)序列；利用寬帶子波分別對(duì)所 述每一道地震數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的脈沖反射系數(shù)序列進(jìn)行褶積處理，得到合成地震數(shù)據(jù)。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法的一個(gè)示例性實(shí)施例，所述方法還可 以包括在所述利用寬帶子波對(duì)所述脈沖反射系數(shù)序列進(jìn)行褶積處理的步驟之后，對(duì)褶積結(jié) 果進(jìn)行中值濾波處理。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法的一個(gè)示例性實(shí)施例，所述寬帶子波 為Ricker子波或帶通子波。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法的一個(gè)示例性實(shí)施例，所述寬帶子波 是按照下式生成的寬帶子波K(t):
[0008] K(t) = sin[(tmax_t)*B]*cos(P*t)/(B*tmax)
[0009] 其中，P = π d+f·)，A = π B = A*t，* 代表乘積，tMX 為掃描 長(zhǎng)度，fmax為高截頻，fmin為低截頻，t = {1，2......，L}，L為子波截?cái)鄷r(shí)間。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法的一個(gè)示例性實(shí)施例，所述波谷值所 對(duì)應(yīng)的振幅小于與所述波峰值所對(duì)應(yīng)時(shí)刻的相鄰兩個(gè)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的振幅；所述波峰值所對(duì) 應(yīng)的振幅大于與所述波峰值所對(duì)應(yīng)時(shí)刻的相鄰兩個(gè)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的振幅。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括：（1)、本發(fā)明能夠使地震數(shù)據(jù)顯示成更 像離散式地層層序，而且理論上無(wú)帶寬限制；（2)、本發(fā)明方便操作、見(jiàn)效快，可以多次使用， 有利于更清晰的確定地質(zhì)構(gòu)造和識(shí)別地質(zhì)上的尖滅現(xiàn)象。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 通過(guò)下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清 楚，其中：
[0013] 圖1示出了 Ricker子波時(shí)間域的波形圖。
[0014] 圖2示出了本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)寬帶子波K(t)時(shí)間域的波形圖。
[0015] 圖3示出了 Ricker子波頻率域的波形圖。
[0016] 圖4示出了本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)寬帶子波K(t)頻率域的波形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 在下文中，將結(jié)合附圖和示例性實(shí)施例詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的基于稀疏反射系 數(shù)的反褶積方法。
[0018] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在地震資料處理過(guò)程中，為了提高分辨率，若采用反褶積 (Deconvolution)的方法，例如，最小平方濾波，脈沖反褶積、預(yù)測(cè)反褶積、同態(tài)反褶積等，上 述方法在使用時(shí)必須滿足一些假設(shè)條件，如：假設(shè)地震子波是最小相位的、反射系數(shù)是白噪 序列或者是稀疏脈沖信號(hào)構(gòu)成等。但是，實(shí)際地震資料并不滿足這些限制條件，使得經(jīng)上述 常規(guī)方法處理后的地震剖面不理想，分辨率達(dá)不到勘探目的的要求。在實(shí)際地震資料中噪 音干擾也是重要的影響因素，常規(guī)反褶積方法不僅僅增強(qiáng)了有效信號(hào)，也增強(qiáng)了噪音干擾， 而且噪音干擾增加的比例更大，使得地震剖面信噪比大大降低。
[0019] 針對(duì)上述采用常規(guī)反褶積處理地震資料所存在的一系列問(wèn)題，發(fā)明人進(jìn)一步研究 開(kāi)發(fā)了新的更加符合實(shí)際條件、且既能提高地震剖面分辨率又能提高信噪比的方法，即提 出了一種基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法，該方法的技術(shù)構(gòu)思是：首先是在地震數(shù)據(jù)上提 取稀疏反射系數(shù)，然后再給定一個(gè)寬帶子波與地震數(shù)據(jù)進(jìn)行褶積，從而得到提頻后的地震 數(shù)據(jù)。具體地，本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)地：
[0020] (1)獲取疊后地震數(shù)據(jù)。
[0021] (2)拾取疊后地震數(shù)據(jù)中每一道地震數(shù)據(jù)的波峰值和波谷值，并將每一道地震數(shù) 據(jù)中除波峰和波谷所在時(shí)刻之外的其余時(shí)刻所對(duì)應(yīng)地振幅設(shè)置為零，得到每一道地震數(shù)據(jù) 對(duì)應(yīng)的稀疏脈沖反射系數(shù)序列。
[0022] (3)利用寬帶子波分別對(duì)每一道地震數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的脈沖反射系數(shù)序列進(jìn)行褶積處 理。
[0023] (4)對(duì)步驟（3)的褶積結(jié)果進(jìn)行中值濾波處理。
[0024] (5)輸出提高分辨率后的合成地震數(shù)據(jù)。
[0025] 其中，步驟（1)可以采用本領(lǐng)域的常規(guī)方法，即將原始采集的炮域地震數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) 靜校正、去噪、振幅補(bǔ)償、動(dòng)校正以及疊加等處理，最終形成疊后地震數(shù)據(jù)，在此不再贅述。
[0026] 在步驟（2)中，某一道的稀疏脈沖反射系數(shù)序列是指由一系列服從高斯分布的大 反射系數(shù)和小反射系數(shù)疊合而成。
[0027] 在步驟（3)中，所采用的寬帶子波可以為常規(guī)的雷克（Ricker)子波、帶通子波， 但是考慮到提高疊后數(shù)據(jù)分辨率的需要，必須為寬帶子波，因此，優(yōu)選地，在本發(fā)明中設(shè)計(jì) 一種較寬頻帶的子波K(t)并采用此種寬帶子波進(jìn)行所述褶積處理，關(guān)于設(shè)計(jì)的寬帶子波 K(t)，在下文中的示例中將詳細(xì)闡述。
[0028] 經(jīng)過(guò)上述步驟（4)之后，可以使結(jié)果會(huì)更加平滑，但是需注意保持那些希望想要 增強(qiáng)的不連續(xù)性特征。因此，上述步驟（4)是使得本發(fā)明效果更優(yōu)地步驟，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，并且，平滑處理的方式也不限于中值濾波處理方式。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，在地震數(shù)據(jù)上提取稀疏反射系數(shù)，再將其與寬頻帶子波進(jìn)行褶積，該 技術(shù)能夠使地震數(shù)據(jù)顯示成更象離散式地層層序，而且理論上無(wú)帶寬限制。
[0030] 在一個(gè)示例性實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法包括以下步 驟：
[0031] 1、讀入地震數(shù)據(jù)A (n, t)
[0032] 其中，η為疊后地震數(shù)據(jù)的地震道（簡(jiǎn)稱"道"）順序號(hào)，η = {1，2......，N}，N為 地震數(shù)據(jù)最大的道數(shù)；t為時(shí)間，t= {1，2......，T}，T為地震數(shù)據(jù)的最大記錄時(shí)間。在下 文中，涉及的η和t含義均與此處定義相同，不再贅述。
[0033] 2、取疊后地震數(shù)據(jù)A (n，t)中的第一道數(shù)據(jù)B(t)，即以下式（1)表示：
[0034] B(t)=A(l，t) (1)
[0035] 3、設(shè)一個(gè)數(shù)組C(t)，并將該數(shù)組中任意時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的值設(shè)置為0,即以下式⑵表 示：
[0036] C(t) = 0 (2)
[0037] 4、取數(shù)據(jù)B(t)中的所有波峰值，并賦予數(shù)組C(t)
[0038] 具體地，遍歷t= {1,2......，T}，如果某一時(shí)刻tq所對(duì)應(yīng)的振幅大于相鄰兩個(gè)時(shí) 刻所對(duì)應(yīng)的振幅，則該時(shí)刻t,所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)B(tq)為波峰值，即若同時(shí)滿足下式（3)至（6):
[0039] B (tq) >B (tq+1) (3)
[0040] B (tq) >B (tq+2) (4)
[0041] B (tq) >B (tq_!) (5)
[0042] B (tq) >B (tq_2) (6)
[0043] 則：
[0044] C(tq) = B(tq) (7)
[0045] 5、取數(shù)據(jù)B(t)中的所有波谷值，并賦予數(shù)組C(t)
[0046] 具體地，遍歷t= {1,2......，T}，如果某一時(shí)刻tp所對(duì)應(yīng)的振幅小于相鄰兩個(gè) 時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的振幅，則該時(shí)刻tp所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)B(tp)為波谷值，即若同時(shí)滿足下式（8)至 (11)：
[0047] B (tp) <B (tp+1) (8)
[0048] B (tp) <B (tp+2) (9)
[0049] B (tp) <B (tp_!) (10)
[0050] B (tp) <B (tp_2) (11)
[0051] 貝Ij :
[0052] C(tp) = B(tp) (12)
[0053] 6、根據(jù)上述步驟2?5,得到了地震數(shù)據(jù)中第一道數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的稀疏脈沖反射系數(shù) 序列C(t)，該稀疏脈沖反射系數(shù)序列C(t)中除了、對(duì)應(yīng)的波峰值和t p時(shí)刻對(duì)應(yīng)的波谷值 夕卜，其余時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的振幅為零。當(dāng)然，一道地震數(shù)據(jù)中有可能有多個(gè)和多個(gè)tp滿足上 述條件，即一道數(shù)據(jù)中有多個(gè)波峰與波谷值，t,和tp都不只是一個(gè)。
[0054] 7、順序取疊后地震數(shù)據(jù)A (n，t)中第二道，第三道，……，第N道，并重復(fù)上述步驟 2?6,得到每道相應(yīng)的稀疏脈沖反射系數(shù)序列，并組合成一個(gè)矩陣V(n，t)。
[0055] 8、設(shè)計(jì)一個(gè)寬帶子波K(t)
[0056] 反褶積的主要目的就是拓寬地震數(shù)據(jù)的頻帶，提高地震數(shù)據(jù)的縱向分辨率。而寬 帶子波在頻率域有較寬的頻帶，在與反射系數(shù)褶積的過(guò)程中，能夠得到更寬的頻帶數(shù)據(jù)，也 即是合成后的地震數(shù)據(jù)分辨率更高。
[0057] 在本發(fā)明中，必須要求設(shè)計(jì)一種寬帶子波，合成后的地震數(shù)據(jù)分辨率才更高，這樣 更能達(dá)到反褶積的效果與目的。
[0058] K(t) = sin[(tmax_t)*B]*cos(P*t)/(B*tmax) (13)
[0059] 在上式（13)中：P = π UfJ , A = π B = A*t，* 代表乘積， tmax為掃描長(zhǎng)度，fmax為高截頻，fmin為低截頻，當(dāng)給定t max，fmax，fmin這三個(gè)參數(shù)就能生成一 個(gè)寬帶子波K(t)，t = {1，2......，U，L為子波截?cái)鄷r(shí)間。
[0060] 以下，將詳細(xì)對(duì)比分析本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)的寬帶子波與常規(guī)Ricker子波的差異。
[0061] 常規(guī)Ricker子波的公式如下式（14)所示：
[0062] R(t) = sin [1-2 ( π f0t)2] *exp (-( π f〇t)2) (14)
[0063] 上式（14)中，為中心頻率，當(dāng)給定中心頻率這個(gè)參數(shù)就能生成一個(gè)常規(guī) Ricker子波R(t)，t = {1，2......，L}，L為子波截?cái)鄷r(shí)間。
[0064] 為了進(jìn)一步說(shuō)明兩種子波的差異， 申請(qǐng)人:作如下模擬：
[0065] 常規(guī)Ricker子波，給定中心頻率= 44hz。而寬帶子波K(t)，給定最小頻率為 fmin = 8hz，最大的頻率為fmax = 88hz，通過(guò)計(jì)算其對(duì)應(yīng)的中心頻率也為44hz，剛好可以與常 規(guī)Ricker子波在同等條件下進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如圖1至圖4所示。
[0066] 其中，圖1是Ricker子波時(shí)間域的波形圖；圖2是本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)寬帶子波K(t)時(shí)間 域的波形圖；圖3是Ricker子波頻率域的波形圖；圖4是本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)寬帶子波K(t)頻率域 的波形圖。
[0067] 對(duì)比圖1至圖4可以看出，在頻譜圖上，寬帶子波的振幅譜在8?80hz之間接近 一條直線，說(shuō)明其頻譜更寬，更加適合本發(fā)明所要求的子波，即在頻率域有較寬的頻帶。
[0068] 9、將稀疏脈沖反射系數(shù)V(n，t)中的每一道的稀疏脈沖反射系數(shù)序列與寬帶子波 K(t)進(jìn)行褶積，得到提頻后地震數(shù)據(jù)W(n，t)。
[0069] W(n，t) = Σ V(n，τ )*K(t_ τ ) (15)
[0070] 上式（15)中，τ = {1，2,......T}，* 代表乘積。
[0071] 10、對(duì)提頻后的地震數(shù)據(jù)w(n，t)再做一個(gè)簡(jiǎn)單的中值濾波處理，以使結(jié)果更加平 滑。
[0072] 根據(jù)本發(fā)明的地震資料的處理方法，能夠有效的拓寬地震數(shù)據(jù)的頻帶，提高地震 數(shù)據(jù)的縱向分辨率，從而有利于更清晰的確定地質(zhì)構(gòu)造和識(shí)別地質(zhì)上的尖滅現(xiàn)象；同時(shí)這 種技術(shù)方便操作、運(yùn)行速度快，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求。特別地，采用本發(fā)明能在石油地 震資料處理過(guò)程中發(fā)揮更一步的積極作用，應(yīng)用前景良好。
[0073] 盡管上面已經(jīng)通過(guò)結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清 楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行各 種修改和改變。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： 獲取疊后地震數(shù)據(jù)； 拾取所述疊后地震數(shù)據(jù)中每一道地震數(shù)據(jù)的波峰值和波谷值，并將每一道地震數(shù)據(jù)中 除所述波峰和波谷所在時(shí)刻之外的其余時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的振幅設(shè)置為零，得到每一道地震數(shù)據(jù) 對(duì)應(yīng)的稀疏脈沖反射系數(shù)序列； 利用寬帶子波分別對(duì)所述每一道地震數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的脈沖反射系數(shù)序列進(jìn)行褶積處理，得 到合成地震數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法，其特征在于，所述方法還 包括在所述利用寬帶子波對(duì)所述脈沖反射系數(shù)序列進(jìn)行褶積處理的步驟之后，對(duì)褶積結(jié)果 進(jìn)行中值濾波處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法，其特征在于，所述寬帶子 波為Ricker子波或帶通子波。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法，其特征在于，所述寬帶子 波是通過(guò)下式計(jì)算生成的寬帶子波K(t): K(t) = sin[(tmax-t)*B]*cos(P*t)/(B*tmax) 其中，P = JI (f^n+f·)，A = 31 B = A*t，* 代表乘積，tMX 為掃描長(zhǎng)度， fmax為高截頻，fmin為低截頻，t = {1，2......，L}，L為子波截?cái)鄷r(shí)間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏反射系數(shù)的反褶積方法，其特征在于，所述波谷值 所對(duì)應(yīng)的振幅小于與所述波峰值所對(duì)應(yīng)時(shí)刻的相鄰兩個(gè)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的振幅；所述波峰值所 對(duì)應(yīng)的振幅大于與所述波峰值所對(duì)應(yīng)時(shí)刻的相鄰兩個(gè)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的振幅。
【文檔編號(hào)】G01V1/28GK104090298SQ201410321119
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】曹中林, 李忠, 何光明, 陳愛(ài)萍, 楊海濤, 陳丹, 李振 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司