本發(fā)明屬于油氣勘探地震資料處理領(lǐng)域，是一種根據(jù)聲波時差曲線拓展數(shù)據(jù)頻帶的方法。

現(xiàn)有技術(shù)

聲波時差曲線是計算地層速度、砂巖孔隙率和解釋巖性不可缺少的一條曲線?，F(xiàn)有的基于聲波時差曲線的技術(shù)通常應(yīng)用于測井領(lǐng)域以及進行合成地震記錄標(biāo)定，可以將測井信息與地震信息進行聯(lián)系，從而間接地進行地震資料分辨率的評價。而在評價或標(biāo)定的過程中可以通過合成記錄獲得井旁的地震子波，這些信息可以作為約束地震資料分辨率的一種標(biāo)準(zhǔn)，如果能夠加以利用，就可以進行資料分辨率的拓展。目前還沒有運用聲波時差曲線拓展地震資料頻帶的方法。

隨著油氣勘探工作的不斷深化，井資料信息在地震資料處理中所起的作用越來越大。但由于處理過程中常規(guī)處理技術(shù)得到的資料分辨率不能達到地震解釋的要求，得到的地震資料分辨率不能與井資料吻合，無法滿足地震精細(xì)解釋的需求，影響解釋精度及后期的開發(fā)。因此在數(shù)據(jù)處理過程中如何適當(dāng)?shù)靥岣哔Y料分辨率，使之與井資料吻合變得越來越重要。

提高資料分辨率是現(xiàn)階段地震資料處理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著油氣藏的進一步開發(fā)，薄儲層、微幅構(gòu)造、小斷層等小尺度的地質(zhì)體越來越受到關(guān)注，而目前的地震資料層間信息不夠豐富，難以準(zhǔn)確識別微幅構(gòu)造、薄砂體等小尺度地質(zhì)體。如何準(zhǔn)確提高資料分辨率成為現(xiàn)階段地震資料處理的重要內(nèi)容。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,提供一種通過聲波時差曲線獲取井位附近的地震子波來拓展資料頻帶,提高資料分辨率的基于聲波時差曲線約束的頻帶拓展方法。

本發(fā)明的總體技術(shù)方案是：

基于聲波時差曲線約束進行頻帶拓展，其實質(zhì)就是利用從測井?dāng)?shù)據(jù)中提取的聲波時差曲線，通過聲波阻抗轉(zhuǎn)換成反射系數(shù)，將反射系數(shù)與不同主頻的子波相結(jié)合創(chuàng)建人工合成記錄，最后從合成記錄中提取匹配濾波算子與實際資料進行匹配，得到與井記錄相吻合的地震資料。

上述方案進一步包括：

(1)根據(jù)聲波時差曲線獲取反射系數(shù)。首先將深度域聲波時差曲線利用時間-深度轉(zhuǎn)換尺轉(zhuǎn)換到時間域，然后通過時間域的聲波時差曲線和地層密度值計算出聲波阻抗(ρv),通過聲波阻抗的變化計算出反射系數(shù)(RC),公式如下：

其中ρ是密度，v是相同位置處的聲波時差曲線計算的速度，a代表某一地層，r是反射系數(shù)，反映了上下兩層介質(zhì)的波阻抗差。

(2)設(shè)定用于產(chǎn)生合成記錄的理論子波。使用理論子波作為合成記錄的子波可以更方便地進行人為控制，選擇其相位、頻率及其他參數(shù)，也更容易構(gòu)想出它和反射系數(shù)序列褶積出合成記錄道的情況。

(3)生成合成地震記錄。利用反射系數(shù)與創(chuàng)建的理論子波進行褶積獲得合成地震記錄，公式如下：

x(t)＝w(t)*r(t) (2)

其中x(t)是合成記錄，w(t)是給定的理論子波，r(t)是反射系數(shù)。

(4)匹配濾波算子求取。利用得到的合成地震記錄作為模型與實際地震資料進行互相關(guān)求取匹配濾波算子。

(5)匹配濾波算子的應(yīng)用。將求得的匹配濾波算子作用于實際地震數(shù)據(jù)的所有地震道，完成實際地震數(shù)據(jù)子波匹配濾波的處理，獲得能夠與井資料吻合的不同主頻的資料。應(yīng)用公式如下：

y(t)＝x(t)*m(t) (9)。

上述方案還包括：

利用得到的合成地震記錄作為模型與實際地震資料進行互相關(guān)求取匹配濾波算子方法是：

假設(shè)實際地震資料與合成記錄的波記錄分別為：實際地震數(shù)據(jù)子波x_i(t)(i＝1,2，…N)和合成記錄子波y_i(t)(i＝1,2，…N)。其中i為道號；N為參與運算的總道數(shù)。

設(shè)計一個匹配濾波算子m_i(t)作用于x_i(t)，使實際地震數(shù)據(jù)子波x_i(t)經(jīng)過褶積 濾波后逼近合成記錄子波y_i(t)。假設(shè)匹配濾波后，實際輸出x_i(t)*m_i(t)與期望輸出y_i(t)的誤差為e_i(t)，那么則有

e_i(t)＝x_i(t)*m_i(t)-y_i(t) (3)

誤差能量總和為

應(yīng)用最小二乘法原理，令總誤差能量E對m_i(t)的偏導(dǎo)數(shù)等于零，即

可以得到求解匹配濾波算子的托布里茲矩陣方程

R_xx·M＝R_zr (6)

式中：R_xx表示輸入道x_i(t)的自相關(guān)函數(shù)矩陣；M為匹配濾波算子向量；R_zr表示期望輸出道y_i(t)與輸入道x_i(t)的互相關(guān)函數(shù)向量。公式(6)的矩陣形式為

求解公式(7)的托布里茲矩陣方程，可以得到實際地震數(shù)據(jù)第i道的匹配濾波算子m_i(t)。對每道合成記錄和實際地震數(shù)據(jù)子波得到的N個匹配濾波算子進行平均，就得到實際數(shù)據(jù)匹配濾波算子

發(fā)明的效果

基于聲波時差曲線約束的頻帶拓展方法與其他方法相比，有以下方面的優(yōu)勢：

一、方法效果穩(wěn)定可靠。該方法綜合考慮井資料合成記錄與地震資料在頻率上的差異，從而調(diào)整子波進行頻帶拓展，效果明顯。

二、操作簡便易行。該方法流程及參數(shù)設(shè)置簡單，運算效率高，不需要假設(shè)太多條件，不受資料約束。

三、資料頻率可根據(jù)不同需要進行調(diào)節(jié)，能夠滿足各種解釋精度要求。

附圖說明

圖1為時間-深度轉(zhuǎn)換曲線，聲波時差曲線及計算出的反射系數(shù)(RC)序列。

圖2為20Hz理論子波(雷克子波)的波形圖及振幅相位圖。

圖3(a)、(b)、(c)分別為15Hz、30Hz、60Hz雷克子波對應(yīng)的聲波時差曲線、反射系數(shù)、雷克子波、合成記錄以及相應(yīng)的地震數(shù)據(jù)。

圖4(a)為將原始數(shù)據(jù)與合成記錄進行互相關(guān)得到的互相關(guān)記錄。

圖4(b)為將互相關(guān)記錄疊加得到的模型道。

圖4(c)為將模型道進行轉(zhuǎn)換生成的匹配濾波算子。

圖5(a)、(b)、(c)、(d)為一組將原始數(shù)據(jù)與不同頻帶匹配濾波算子進行匹配得到的地震數(shù)據(jù)；其中(a)原始剖面、(b)15Hz剖面、(c)30Hz剖面、(d)60Hz剖面。

圖6(a)、(b)、(c)、(d)為一組將原始數(shù)據(jù)與不同頻帶匹配濾波算子進行匹配得到的地震數(shù)據(jù)目的層的頻譜；其中(a)原始剖面頻譜、(b)15Hz剖面頻譜、(c)30Hz剖面頻譜、(d)60Hz剖面頻譜。

圖7為本發(fā)明基于聲波時差曲線約束的頻帶拓展方法的流程圖。

具體實施方式

利用基于聲波時差曲線約束的頻帶拓展方法提高資料分辨率，實現(xiàn)過程如下，具體流程圖見圖7。

(1)根據(jù)聲波時差曲線獲取反射系數(shù)。首先將深度域聲波時差曲線利用時間-深度轉(zhuǎn)換尺轉(zhuǎn)換到時間域，然后通過時間域的聲波時差曲線和地層密度值計算出聲波阻抗(ρv),通過聲波阻抗的變化計算出反射系數(shù)(RC),公式如下：

其中ρ是密度，v是相同位置處的聲波時差曲線計算的速度，a代表某一地層，r是反射系數(shù)，反映了上下兩層介質(zhì)的波阻抗差。

(2)創(chuàng)建用于產(chǎn)生合成記錄的理論子波。使用理論子波作為合成記錄的子波可以更方便地進行人為控制，選擇其相位、頻率及其他參數(shù)，也更容易構(gòu)想出它和反射系數(shù)序列褶積出合成記錄道的情況。

(3)生成合成記錄。利用反射系數(shù)與創(chuàng)建的理論子波進行褶積獲得合成地震記錄，公式如下：

x(t)＝w(t)*r(t) (2)

其中x(t)是合成記錄，w(t)是給定的理論子波，r(t)是反射系數(shù)。

(4)匹配濾波算子求取。利用得到的合成地震記錄作為模型與實際地震資料進行互相關(guān)求取匹配濾波算子。

假設(shè)實際地震資料與合成記錄的波記錄分別為：實際地震數(shù)據(jù)子波x_i(t)(i＝1,2，…N)和合成記錄子波y_i(t)(i＝1,2，…N)。其中i為道號；N為參與運算的總道數(shù)。

設(shè)計一個匹配濾波算子m_i(t)作用于x_i(t)，使實際地震數(shù)據(jù)子波x_i(t)經(jīng)過褶積濾波后逼近合成記錄子波y_i(t)。假設(shè)匹配濾波后，實際輸出x_i(t)*m_i(t)與期望輸出y_i(t)的誤差為e_i(t)，那么則有

e_i(t)＝x_i(t)*m_i(t)-y_i(t) (3)

誤差能量總和為

應(yīng)用最小二乘法原理，令總誤差能量E對m_i(t)的偏導(dǎo)數(shù)等于零，即

可以得到求解匹配濾波算子的托布里茲矩陣方程

R_xx·M＝R_zr (6)

式中：R_xx表示輸入道x_i(t)的自相關(guān)函數(shù)矩陣；M為匹配濾波算子向量；R_zr表示期望輸出道y_i(t)與輸入道x_i(t)的互相關(guān)函數(shù)向量。公式(6)的矩陣形式為

求解公式(7)的托布里茲矩陣方程，可以得到實際地震數(shù)據(jù)第i道的匹配濾波算子m_i(t)。對每道合成記錄和實際地震數(shù)據(jù)子波得到的N個匹配濾波算子進行平均，就得到實際數(shù)據(jù)匹配濾波算子

(5)匹配濾波算子的應(yīng)用。將求得的匹配濾波算子作用于實際地震數(shù)據(jù)的所有地震道，完成實際地震數(shù)據(jù)子波匹配濾波的處理，獲得能夠與井資料吻合 的不同主頻的資料。應(yīng)用公式如下：

y(t)＝x(t)*m(t) (9)。

本實施例以XX油田SHB地區(qū)三維地震資料為目標(biāo)靶區(qū)，應(yīng)用本方法對該資料進行處理，以驗證本方法的效果，。該資料目的層有效頻寬為6-43Hz。采用上述方法對該資料進行處理。

1)首先進入步驟1，將深度域聲波時差曲線利用該區(qū)的時深轉(zhuǎn)換尺轉(zhuǎn)換到時間域，并通過聲波阻抗變化求出反射系數(shù)(RC)，如圖1所示。

2)然后依據(jù)步驟2，選擇理論子波，如圖2所示。

3)依據(jù)步驟3，創(chuàng)建不同頻率的雷克子波與反射系數(shù)褶積成不同頻率的合成記錄，如圖3(a)、(b)、(c)所示。

4)依據(jù)步驟4，將不同頻率的合成記錄與原始數(shù)據(jù)進行互相關(guān)，得到不同頻率的互相關(guān)，如圖4(a)所示。將互相關(guān)數(shù)據(jù)進行疊加，得到不同頻率的模型道，如圖4(b)所示。對不同頻率的模型道進行運算，求取不同頻率的匹配濾波算子，如圖4(c)所示。

5)依據(jù)步驟5，將不同頻率的匹配濾波算子與原始數(shù)據(jù)進行匹配應(yīng)用，獲得不同頻帶的處理數(shù)據(jù)，如圖5(a)、(b)、(c)、(d)所示。

6)圖5(a)為未經(jīng)處理的地震資料，對其目的層段1s-1.5s進行頻譜分析，其頻帶為6-43Hz，主頻約為20Hz，如圖6(a)所示。其目的層段的分辨率較低，存在復(fù)波現(xiàn)象。圖5(b)為原始數(shù)據(jù)與15Hz子波進行匹配的結(jié)果，其目的層段頻帶為6-41Hz，主頻約為15Hz，如圖6(b)所示。由于主頻降低，分辨率較原始資料降低，但資料構(gòu)造框架更加清晰，斷面波更明顯，易于進行構(gòu)造解釋。圖5(c)為原始數(shù)據(jù)與30Hz子波進行匹配的結(jié)果，其目的層段頻帶為11-56Hz，主頻提高到30Hz，如圖6(c)所示。主頻較原始資料提高了10Hz，分辨率有了明顯提高，復(fù)波現(xiàn)象基本消失；層間信息更加豐富，便于進行精細(xì)解釋。但由于主頻提高，斷面波削弱。圖5(d)為原始數(shù)據(jù)與60Hz子波進行匹配的結(jié)果，其目的層段頻帶為6-110Hz，主頻提高到60Hz，如圖6(d)所示。層間信息較30Hz匹配結(jié)果更加豐富，分辨率更高。但由于主頻過高，產(chǎn)生了高頻噪音，需要做去噪或濾波處理。

因此，如何靈活運用井資料，在保護好有效信號的同時，盡可能的展寬資料頻帶，提高資料分辨率，在不斷追求高精度勘探的今天，就顯得越來越重要。而申請?zhí)岢龅幕诼暡〞r差曲線約束的頻帶拓展方法，能夠在考慮井資料信息 的同時，根據(jù)需求最大限度的展寬資料頻帶，且能夠最大程度的保護有效信號，方法簡便易行。相比其他方法，其技術(shù)優(yōu)勢顯得更為突出。