本發(fā)明屬于石油勘探地震資料處理領域，具體地說，涉及一種轉換波寬頻延拓方法和一種提高轉換波數(shù)據分辨率的方法。

背景技術：

隨著西部地震勘探的不斷深入，更由于多波勘探能提供常規(guī)縱波勘探更多的數(shù)據和信息，更便于提高非常規(guī)油氣藏的預測精度，所以多波勘探逐漸成為非常規(guī)油氣藏地震勘探重點研究的課題之一。但是多波勘探中的轉換波由于受反射規(guī)律、地層吸收、地表條件的影響較大，采集得到的轉換波資料往往存在分辨率低、頻帶范圍窄、主頻過低的特點，無法達到與縱波聯(lián)合處理的要求，所以多波勘探處理的重點是如何有效提高轉換波的分辨率。

目前主流的高分辨率處理技術是以反褶積理論為基礎的技術，但該類方法有較多假設條件、沒有充分利用縱波與轉換波的多波特性等缺陷，其求取的反褶積算子對數(shù)據分辨率的影響存在不確定性，提頻后轉換波數(shù)據分辨率達不到縱波的分辨率要求，再加上地層對地震波的吸收存在較大的影響，導致地面地震資料缺失相應的高頻信息，從而受到較窄頻帶范圍限制，不能有效地開展提高轉換波分辨率的處理。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術存在的上述不足中的至少一項。

例如，本發(fā)明的目的之一在于合理利用縱波對轉換波進行寬頻延拓。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種轉換波寬頻延拓方法，所述方法包括：對采集到的轉換波地震數(shù)據和縱波地震數(shù)據，經過預處理后得到轉換波疊前道集數(shù)據和縱波疊前道集數(shù)據，所述方法還可以包括：對于同一目的層，從所述轉換波疊前道集數(shù)據中確定該目的層所在的時間范圍和轉換波的有效頻帶范圍，從所述縱波疊前道集數(shù)據中確定該目的層所在的時間范圍和縱波的有效頻帶范圍；將所述轉換波的有效頻帶范圍進行拓寬，得到需寬頻延拓的頻段范圍，所述需寬頻延拓的頻段范圍包含且寬于所述轉換波的有效頻帶范圍；在所述需寬頻延拓的頻段范圍，對轉換波目的層的振幅譜進行曲線擬合，得第一曲線，對縱波目的層的振幅譜進行同樣方式的曲線擬合，得第二曲線；對于所述需寬頻延拓的頻段范圍內的每個頻率，用該頻率所對應的第二曲線的值比該頻率所對應的第一曲線的值，作為該頻率的延拓倍乘系數(shù)；在所述需寬頻延拓的頻段范圍，將每個頻率對應的轉換波目的層的振幅譜值乘以該頻率所對應的延拓倍乘系數(shù)以進行寬頻振幅延拓，得到轉換波寬頻振幅譜。

在本發(fā)明一個示例性實施例中，所述方法可利用帶通濾波分別對轉換波和縱波進行8～12倍乘的頻帶掃描，進而確定所述轉換波的有效頻帶范圍和所述縱波的有效頻帶范圍。

在本發(fā)明一個示例性實施例中，所述方法還可包括在所述將轉換波的有效頻帶范圍進行拓寬的步驟之前，對目的層的縱波數(shù)據振幅譜與轉換波數(shù)據振幅譜進行歸一化處理。

在本發(fā)明一個示例性實施例中，所述曲線擬合的步驟可通過多點平均振幅擬合的方式來實現(xiàn)。其中，所述多點平均振幅擬合的方式可以為：通過時窗選取所述寬頻延拓的頻段范圍內的轉換波振幅譜和縱波振幅譜，并按照式(1)進行多點平均振幅擬合，

其中，j＝2,3，…,n-3；x(i)，(i＝k1,k2,......,kn-1,kn)為所述時窗范圍內的頻率-振幅譜數(shù)據，i為頻率，k1為所述時窗范圍內的起始頻率，kn為所述時窗范圍內的終止頻率，下標n表示頻率個數(shù)，且kn≧k1+10。

本發(fā)明的另一目的在于提高轉換波的分辨率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種提高轉換波數(shù)據分辨率的方法，所述方法包括如上所述的轉換波寬頻延拓方法，以及將所述轉換波寬頻振幅譜作為零相位子波振幅譜，對經預處理得到的轉換波數(shù)據進行寬頻子波反褶積處理，從而得到分辨率得以提高的轉換波數(shù)據。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益技術效果包括：能夠結合縱波對轉換波進行寬頻延拓處理；能夠得到分辨率得以提高的轉換波數(shù)據，有利于使用轉換波進行后續(xù)的疊前聯(lián)合反演處理。

附圖說明

圖1示出了實際轉換波疊前數(shù)據。

圖2示出了實際縱波疊前數(shù)據。

圖3示出了實際轉換波疊前數(shù)據振幅譜。

圖4示出了實際縱波疊前數(shù)據振幅譜。

圖5示出了實際轉換波疊前數(shù)據振幅譜擬合曲線和實際縱波疊前數(shù)據振幅譜擬合曲線。

圖6示出了經本發(fā)明的轉換波寬頻延拓方法處理后實際轉換波疊前數(shù)據。

圖7示出了經本發(fā)明的轉換波寬頻延拓方法處理后實際縱波疊前數(shù)據。

圖8示出了經本發(fā)明的轉換波寬頻延拓方法處理后實際轉換波疊前數(shù)據振幅譜。

圖9示出了經本發(fā)明的轉換波寬頻延拓方法處理后實際縱波疊前數(shù)據振幅譜。

具體實施方式

在以下詳細描述中，將結合附圖和示例性實施例來詳細說明本發(fā)明的轉換波寬頻延拓方法和獲得高分辨率轉換波數(shù)據的方法。

針對轉換波疊前道集數(shù)據分辨率低、頻帶范圍窄、無法滿足與縱波疊前聯(lián)合反演要求的難點。因此，本發(fā)明主要目的是在地質解釋指導下，通過對目的層的轉換波疊前道集數(shù)據與縱波疊前道集數(shù)據的精準分析，確定轉換波需要延拓的頻帶范圍；根據縱波振幅譜與轉換波振幅譜進行曲線擬合，通過縱波擬合曲線與轉換波擬合曲線的比值確定轉換波延拓倍乘系數(shù)；利用轉換波延拓倍乘系數(shù)實現(xiàn)轉換波振幅譜寬頻振幅延拓；并作為零相位子波振幅譜，便于進行寬頻子波反褶積處理，得到與縱波數(shù)據分辨率相當?shù)霓D換波疊前數(shù)據。

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，轉換波寬頻延拓方法可以通過以下步驟來實現(xiàn)：

(1)對采集到的轉換波地震數(shù)據和縱波地震數(shù)據，經過預處理后可以得到轉換波疊前道集數(shù)據和縱波疊前道集數(shù)據。

(2)對于同一目的層，根據地質解釋需要，從步驟(1)中的轉換波疊前道集數(shù)據中確定該目的層所在的時間范圍和有效頻帶范圍，從步驟(1)中的縱波疊前道集數(shù)據中確定該目的層所在的時間范圍和有效頻帶范圍。

本步驟可以按下列方式完成：

(a)多波層位匹配處理之前，對于同一目的層，縱波與轉換波的時間段位置是不同的，可以在有解釋經驗人員或以前勘探資料的指導下分別確定縱波目的層的時間段范圍與轉換波目的層的時間段范圍。

(b)對于步驟(a)中確定的目的層，可以通過多種方式分別確定轉換波的有效頻帶范圍和縱波的有效頻帶范圍。

例如，步驟(a)中確定的目的層，可以利用諸如帶通濾波等方式分別對縱波和轉換波進行確定倍乘系數(shù)的頻帶掃描，以確定縱波目的層的有效頻帶范圍與轉換波目的層的有效頻帶范圍。對于帶通濾波的方式而言，其頻帶掃描的倍乘系數(shù)可以為8～12。當倍乘數(shù)小于8時，可能產生折斷效應；當倍乘數(shù)大于12時，可能造成最后得到的數(shù)據不夠精確。

(3)將轉換波的有效頻帶范圍進行拓寬，得到需寬頻延拓的頻段范圍。這里，需寬頻延拓的頻段范圍包含且寬于轉換波的有效頻帶范圍。

優(yōu)選地，需寬頻延拓的頻段范圍的最高頻率值可以達到或超過縱波的有效頻帶范圍的上限值的0.75倍，甚至于也可達到縱波的有效頻帶范圍的上限值，從而有利于進一步提高轉換波數(shù)據的分辨率。此外，需寬頻延拓的頻段范圍的最低頻率值也可以為1或零，從而有利于進一步提高轉換波數(shù)據的分辨率。另外，本發(fā)明的方法也可以將需寬頻延拓的頻段范圍分為彼此相鄰的兩個子頻率段，例如，可以分為低頻段和高頻段，以便更加準確和高效地將轉換波分別向高頻方向和低頻方向進行延拓。

此外，為了更高效、更方便地確定轉換波目的層需寬頻延拓的頻段范圍，也可以將轉換波目的層的振幅譜和縱波目的層的振幅譜在同一面板中進行歸一化處理，然后再將轉換波的有效頻帶范圍進行拓寬，得到需寬頻延拓的頻段范圍。

例如，本步驟可以按下列方式完成：

(a)對目的層的縱波數(shù)據振幅譜與轉換波數(shù)據振幅譜按兩者中最大值為1的標準，對目的層的縱波數(shù)據振幅譜與轉換波數(shù)據振幅譜進行歸一化處理，并顯示在同一面板上。

(b)參考同一面板上的歸一化后的縱波目的層的振幅譜與轉換波目的層的振幅譜，將轉換波的有效頻帶范圍進行拓寬，確定轉換波需要進行延拓處理的頻段范圍。

(4)在需寬頻延拓的頻段范圍，分別對轉換波目的層的振幅譜和縱波目的層的振幅譜進行同樣方式的曲線擬合，依次得第一曲線和第二曲線。

這里，曲線擬合可以通過多種方式來實現(xiàn)。例如，可以采用多點平均振幅擬合的方式。其中，多點平均振幅擬合的方式可以為：通過時窗選取所述寬頻延拓的頻段范圍內的轉換波振幅譜和縱波振幅譜，并按照如上所示的式(1)進行多點平均振幅擬合。

在進行多點平均振幅擬合時，時窗中樣點可以為10個以上，以獲得更好的擬合效果。此外，由于疊前道集數(shù)據較大，例如數(shù)據量通常為幾個t的量，因此，采用式(1)進行曲線擬合能夠提高處理效率，有利于實現(xiàn)對大數(shù)據的處理。然而，本發(fā)明中曲線擬合的方法不限于此。

在進行多點平均振幅擬合時，滑動半個時窗(即下一個時窗的開始位置在上一個時窗的中間位置)分別對轉換波的頻率-振幅譜值和縱波的頻率-振幅譜值通過式(1)求取時窗內的擬合振幅譜點(即，y(kj))，連接擬合振幅譜點，分別得到轉換波振幅擬合曲線(即，第一曲線)與縱波振幅擬合曲線(即，第二曲線)。

(5)對于在需寬頻延拓的頻段范圍內的每個頻率，用步驟(4)中該頻率所對應的縱波振幅擬合曲線的值比該頻率所對應的轉換波振幅擬合曲線的值，作為該頻率的延拓倍乘系數(shù)。

(6)在需寬頻延拓的頻段范圍，將每個頻率對應的轉換波目的層的振幅譜值乘以步驟(5)中求得的該頻率對應的延拓倍乘系數(shù)以進行寬頻振幅延拓，從而得到轉換波寬頻振幅譜。

在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，提高轉換波數(shù)據分辨率的方法可以在通過以上方式得到轉換波寬頻振幅譜的基礎上，還包括步驟(7)：把得到的轉換波寬頻振幅譜作為零相位子波振幅譜，對經預處理得到的轉換波數(shù)據進行寬頻子波反褶積處理，進而得到分辨率得以提高的轉換波數(shù)據。

此外，為了獲得良好的高分辨率轉換波數(shù)據，可以按照步驟(1)～步驟(6)對轉換波進行寬頻延拓處理后，將寬頻延拓處理后的高分辨率轉換波目的層數(shù)據、相同目的層的縱波數(shù)據同時顯示在交互面板上，變換縱波數(shù)據的極性，并對轉換波與縱波數(shù)據中同相軸分辨率進行對比。如果發(fā)現(xiàn)某個時間段內的分辨率還未達到縱波分辨率的要求，則可以將目的層時窗范圍縮短為未達到縱波分辨率要求的時間段，并重復步驟(3)～步驟(7)的操作，直到達到縱波分辨率要求為止。

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加的清楚明白，下面結合具體示例來進一步詳細說明本發(fā)明的示例性實施例。

實施例1

對采集到的轉換波地震數(shù)據和縱波地震數(shù)據，經過預處理后得到的轉換波疊前道集數(shù)據和縱波疊前道集數(shù)據。

由于多波層位匹配處理之前，同一目的層的縱波與轉換波的時間段位置是不同的，所以根據地質解釋需要，分別確定轉換波和縱波目的層所在時間范圍。利用帶通濾波分別對縱波和轉換波進行10倍乘的頻帶掃描，確定轉換波的有效頻帶范圍為5hz～25hz，縱波的有效頻帶范圍為5hz～60hz，如圖3、圖4所示。

對目的層的縱波數(shù)據振幅譜與轉換波數(shù)據振幅譜按兩者中最大值為1的標準，分別對目的層的縱波數(shù)據振幅譜與轉換波數(shù)據振幅譜進行歸一化處理，并顯示在同一面板上。轉換波的有效頻帶范圍為5hz～25hz，說明在這個范圍的振幅能量較強，反映在剖面上的時間分辨率較高，而范圍外的振幅能量很弱，范圍外頻帶的時間分辨率不高。將轉換波的有效頻帶范圍進行拓寬，得到由0hz～15hz的低頻段和15hz～45hz的高頻段構成的需寬頻延拓的頻段范圍，如圖5所示。

對需延拓的頻帶范圍內轉換波和縱波振幅譜求取多點平均振幅擬合曲線。對需延拓范圍內的轉換波和縱波振幅譜通過時窗進行選取，只對時窗內的轉換波進行延拓處理，選取時窗內每個頻率的振幅譜值，按式(1)進行多點平均振幅譜擬合曲線求取。

滑動半個時窗分別對縱波和轉換波的頻率-振幅譜值通過如上所示的式(1)求取時窗內的擬合振幅譜點，并通過連接擬合點顯示在交互面板上，如圖5所示。

分別讀取縱波振幅擬合曲線與轉換波振幅擬合曲線中每個頻率在曲線點上的值，并對每個頻率中縱波振幅擬合曲線的值與轉換波振幅擬合曲線的值求比值，作為該頻率的轉換波延拓倍乘系數(shù)。

對轉換波每個頻率的振幅譜值乘以該頻率對應的轉換波延拓倍乘系數(shù)以進行寬頻振幅延拓，得到轉換波寬頻振幅譜。

把轉換波寬頻振幅譜作為零相位子波振幅譜，對轉換波數(shù)據進行寬頻子波反褶積處理得到高分辨率轉換波數(shù)據，如圖8所示。

將得到的轉換波高分辨率數(shù)據與縱波數(shù)據對比，看是否滿足縱波分辨率要求，如不滿足可以將需寬頻延拓的頻段范圍的最高頻率值繼續(xù)向高延拓，例如，可以把45hz以后的頻率進行延拓。

圖1示出了實際轉換波疊前數(shù)據，圖2示出了實際縱波疊前數(shù)據，其中，橫坐標為地震數(shù)據道號，縱坐標為時間(s)。對比圖1和圖2，分析可知：轉換波與縱波的剖面和頻帶寬度相差較大，分辨率較低，需要提高轉換波的分辨率。

圖3示出了實際轉換波疊前數(shù)據振幅譜，圖4示出了實際縱波疊前數(shù)據振幅譜，其中，橫坐標為頻率(hz)，縱坐標為振幅。分析圖3和圖4可以確定轉換波的有效頻帶范圍為5hz～25hz，縱波的的有效頻帶范圍為5hz～60hz。

圖5示出了實際轉換波疊前數(shù)據振幅譜(左)擬合曲線和實際縱波疊前數(shù)據振幅譜(右)擬合曲線，其中，橫坐標為頻率(hz)，縱坐標為振幅。由于轉換波頻帶比縱波窄太多，不能提高與縱波相同的頻率范圍。因此，對目的層數(shù)據的縱波與轉換波數(shù)據振幅譜按兩者中最大值為1的標準，對其振幅譜進行歸一化處理后顯示在同一面板上，如圖5所示。通過對比確定轉換波需要進行寬頻延拓所在頻段范圍分別為0hz～15hz、15hz～45hz，對0hz～15hz向下延拓處理，對15hz～45hz向上延拓處理，得到如圖5所示的縱波振幅擬合曲線與轉換波振幅擬合曲線。

圖6示出了經本發(fā)明的轉換波寬頻延拓方法處理后實際轉換波疊前數(shù)據,圖7示出了經本發(fā)明的轉換波寬頻延拓方法處理后實際縱波疊前數(shù)據，其中，橫坐標為地震數(shù)據道號，縱坐標為時間(s)。圖8示出了經本發(fā)明的轉換波寬頻延拓方法處理后實際轉換波疊前數(shù)據振幅譜，圖9示出了經本發(fā)明的轉換波寬頻延拓方法處理后實際縱波疊前數(shù)據振幅譜。對圖6和圖7、圖8和圖9進行對比分析可知：經本發(fā)明的轉換波寬頻延拓方法處理后的轉換波剖面分辨率明顯提高，而且與縱波的波組關系對應較好；振幅譜得到有效拓寬，雖然沒達到與縱波相同的頻帶寬度，但有效頻帶范圍內的數(shù)據與縱波匹配較好，完全滿足后續(xù)的聯(lián)合反演的需要。

綜上所述，本發(fā)明的方法能夠結合縱波對轉換波進行寬頻延拓處理；能夠得到分辨率得以提高的轉換波數(shù)據，有利于使用轉換波進行后續(xù)的疊前聯(lián)合反演處理。甚至于，本發(fā)明的方法能夠進一步有效確定轉換波延拓范圍，準確求出多點平均振幅擬合曲線，準確求出延拓倍乘系數(shù)。在進行轉換波寬頻延拓處理后，轉換波道集資料的分辨率提高，達到縱波分辨率的要求，便于后續(xù)開展疊前聯(lián)合反演處理。尤其是對信噪比、分辨率較低的轉換波來說，通過轉換波寬頻延拓處理后，轉換波疊前道集數(shù)據分辨率更高、達到縱波分辨率要求。本發(fā)明也適用于對二維和三維轉換波疊前偏移數(shù)據的高分辨率處理，應用前景較為廣泛。

盡管上面已經結合附圖和示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領域普通技術人員應該清楚，在不脫離權利要求的精神和范圍的情況下，可以對上述實施例進行各種修改。