巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種地震信號(hào)的處理方法，具體涉及一種巖性油氣藏弱反射地震信號(hào) 的重構(gòu)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著油氣能源需求的增加，油氣開發(fā)的重心逐步由構(gòu)造油氣藏轉(zhuǎn)向巖性油氣藏， 這對巖性油氣藏的地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)提出了更高的要求。與常見的構(gòu)造油氣藏相比，巖性 油氣藏大多都儲(chǔ)量分散、層薄、埋藏深、孔滲條件復(fù)雜，采集到地震數(shù)據(jù)具有信號(hào)反射弱、含 噪大的特點(diǎn)。強(qiáng)反射地震信號(hào)容易被處理識(shí)別，弱反射地震信號(hào)很難處理與識(shí)別。
[0003]目前，針對弱反射地震信號(hào)的檢測與識(shí)別，已有的處理方法效果都不是很理想。傳 統(tǒng)的弱反射地震信號(hào)處理方法中，傅立葉變換、短時(shí)傅立葉變換都受Heisenberg測不準(zhǔn)原 理制約，不能同時(shí)達(dá)到時(shí)間和頻率的高精度要求，故這些變換對非線性非平穩(wěn)的弱反射地 震信號(hào)不太適用。后期發(fā)展起來的小波變換雖然能夠去除弱反射地震信號(hào)中的大部分噪 聲，但是小波變換本身存在缺陷，使得去噪后的弱反射地震信號(hào)同相軸邊緣變得模糊不清、 分辨率下降，在表達(dá)二維信號(hào)時(shí)會(huì)損失邊緣細(xì)節(jié)信息，造成剖面成像模糊，分辨率降低。并 且小波變換不具備自適應(yīng)的特點(diǎn)，制約了它在處理弱反射地震信號(hào)領(lǐng)域的發(fā)展。
[0004] 1998年，黃傳及其合作者提出了希爾伯特-黃變換（Hilbert-Huang Transform) 這一新的針對非線性、非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析的有效方法。希爾伯特-黃變換根據(jù)信號(hào) 本身的特性進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，對分解得到的固有模態(tài)分量做希爾伯特變換，能夠得到信 號(hào)有效的瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)相位、瞬時(shí)頻率。希爾伯特-黃變換不受Heisenberg測不準(zhǔn)原理制 約，它能在時(shí)間和頻率同時(shí)達(dá)到很高的精度，這使得它適于分析弱反射地震信號(hào)。近年來， 有國內(nèi)學(xué)者提出將希爾伯特-黃變換運(yùn)用到處理地震信號(hào)的領(lǐng)域來，并取得了一些進(jìn)展。 油氣開采的重心由構(gòu)造油氣藏轉(zhuǎn)向巖性油氣藏，但構(gòu)造油氣藏的處理方法直接在巖性油氣 藏運(yùn)用卻沒有取得較好的效果，阻礙了巖性油氣藏的勘探開采。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中仍存 在諸多缺失，急待加以改良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，有必要提供一種信噪比高、且地震剖面的分辨率良好的地震信號(hào)處理 方法。
[0006] -種巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法，所述弱反射地震信號(hào)重構(gòu)方法包括 以下步驟：
[0007] Sl、對原始地震信號(hào)進(jìn)行小波變換的預(yù)處理去噪；
[0008] S2、將去噪后的信號(hào)進(jìn)行波形匹配端點(diǎn)延拓處理；
[0009] S3、對端點(diǎn)延拓處理后的地震信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，得到能夠反映各種信號(hào)特 征的固有模態(tài)分量；
[0010] S4、對分解得到的固態(tài)模態(tài)分量與原始地震信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，將得到的相關(guān) 系數(shù)與閾值相關(guān)系數(shù)進(jìn)行對比，自適應(yīng)選擇得到有效固態(tài)模態(tài)分量；
[0011] S5、對有效固有模態(tài)分量進(jìn)行希爾伯特變換得到瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)相位、瞬時(shí)頻率， 將瞬時(shí)振幅進(jìn)行白化處理，并對白化后的瞬時(shí)振幅和希爾伯特變換得到的瞬時(shí)相位重構(gòu)信 號(hào)。
[0012] 本發(fā)明所述的巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法，通過對原始地震信號(hào)分別 進(jìn)行小波去噪、波形匹配端點(diǎn)延拓處理，并運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解對原始地震信號(hào)進(jìn)行分解得 到固有模態(tài)分量，采取相關(guān)性自適應(yīng)選擇有效固有模態(tài)分量做希爾伯特變換，對得到的瞬 時(shí)振幅進(jìn)行自適應(yīng)譜白化處理，并與希爾伯特變換得到的瞬時(shí)相位重構(gòu)信號(hào)，得到含噪少 能量高的重構(gòu)地震信號(hào)，其相比于原始地震信號(hào)不僅提高了信噪比和地震剖面的分辨率， 更方便檢測與識(shí)別。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明所述巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法的流程框圖；
[0014] 圖2為一組原始地震剖面與重構(gòu)地震剖面對比圖；
[0015] 圖3為另一組原始地震剖面與重構(gòu)地震剖面對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0017] 本發(fā)明所述一種巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法，所述弱反射地震信號(hào)重 構(gòu)方法包括以下步驟：
[0018] S1、對原始地震信號(hào)進(jìn)行小波變換的預(yù)處理去噪；
[0019] S2、將去噪后的信號(hào)進(jìn)行波形匹配端點(diǎn)延拓處理；
[0020] S3、對端點(diǎn)延拓處理后的地震信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，得到能夠反映各種信號(hào)特 征的固有模態(tài)分量；
[0021] S4、對分解得到的固態(tài)模態(tài)分量與原始地震信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，將得到的相關(guān) 系數(shù)與閾值相關(guān)系數(shù)進(jìn)行對比，自適應(yīng)選擇得到有效固態(tài)模態(tài)分量；
[0022] S5、對有效固有模態(tài)分量進(jìn)行希爾伯特變換得到瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)相位、瞬時(shí)頻率， 將瞬時(shí)振幅進(jìn)行白化處理，并對白化后的瞬時(shí)振幅和希爾伯特變換得到的瞬時(shí)相位重構(gòu)信 號(hào)。
[0023] 下面采用本發(fā)明所述巖性油氣藏弱反射地震信號(hào)的重構(gòu)方法對某工區(qū)實(shí)際地震 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以此對本發(fā)明作具體的說明與驗(yàn)證。其中，本發(fā)明是在Matlab上進(jìn)行運(yùn)行 操作。具體的，如表1所示：
[0024] 表1實(shí)驗(yàn)測試環(huán)境
[0025]
[0026] 所述工區(qū)的地震數(shù)據(jù)進(jìn)為疊后地震數(shù)據(jù)，共7條剖面，每條剖面地震信號(hào)道數(shù)為 100。本地震數(shù)據(jù)為巖性油氣藏地震勘探弱反射信號(hào)，信號(hào)受隨機(jī)噪聲干擾較大，存在部分 同相軸難識(shí)別、地層剖面信息模糊不清、分辨率低的特點(diǎn)。
[0027] 步驟Sl :讀取原始地震數(shù)據(jù)文件中的實(shí)際地震信號(hào)到計(jì)算機(jī)內(nèi)存，對原始地震 信號(hào)進(jìn)行小波變換的預(yù)處理去噪。
[0028] 具體的，首先調(diào)用地震數(shù)據(jù)文件操作函數(shù)，先讀取原始地震數(shù)據(jù)的文件頭，然后讀 取文件中數(shù)據(jù)部分，得到原始地震道數(shù)、采樣點(diǎn)數(shù)、采樣間隔、炮點(diǎn)坐標(biāo)等全部信息，其中， 每個(gè)地震道由240個(gè)字節(jié)的道頭和地震數(shù)據(jù)組成；設(shè)讀取的原始地震信號(hào)記為Ill (t)。
[0029] 在Matlab中，將原始地震信號(hào)的數(shù)據(jù)采用矩陣操縱，對原始地震信號(hào)進(jìn)行小波去 噪的預(yù)處理，去除原始地震信號(hào)中的隨機(jī)噪聲。小波去噪后得到的信號(hào)記為h2(t)。
[0030] 同時(shí)還可以在該步驟中計(jì)算出原始地震信號(hào)的信噪比，及顯示剖面，可用來與重 構(gòu)后的地震信號(hào)進(jìn)行對比。
[0031] 由于地震信號(hào)采集技術(shù)的提高，面波等規(guī)律噪聲已在信號(hào)采集過程中得到較好的 處理，故不做考慮。但由于弱反射地震信號(hào)有用信號(hào)能量較弱，隨機(jī)噪聲可能掩蓋有用信號(hào) 的現(xiàn)象會(huì)對后期相關(guān)性的選取產(chǎn)生影響，故采取小波去噪法對數(shù)據(jù)做一個(gè)預(yù)處理。
[0032] 步驟S2 :對于上述經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解過程中會(huì)遇到的端點(diǎn)失真的問題，本方法對步驟 Sl中進(jìn)行小波去噪后的地震信號(hào)利用波形匹配的端點(diǎn)延拓方法進(jìn)行延拓信號(hào)處理，用于提 高后續(xù)步驟中的分解結(jié)果的準(zhǔn)確度。以左端點(diǎn)位例，右端點(diǎn)延拓的方法與左端點(diǎn)相同，具體 的，所述步驟S2包括以下分步驟：
[0033] 首先，計(jì)算波形匹配度：a (dQ，dN，PN)，其中，d。是信號(hào)中左端第一個(gè)最小值點(diǎn)到起 始端的波形，其長度記為1，dn是信號(hào)中極大值點(diǎn)到左邊起始位置的波形，P i是信號(hào)中的極 大值點(diǎn)。
[0034] 然后，令 a (d。，dN。，PN。）= min { a (d。，dN，PN)，N = 0, 1，2. · · }。若 a (d。，dN。，Pno) < I滿足，其中β為一常數(shù)，則用從dN。起左端的第一個(gè)極大值和第一個(gè)極小值的信 號(hào)作為原始信號(hào)的左端延拓；若不滿足上述條件，則取原始信號(hào)左端起始處的第一個(gè)和第 二個(gè)極大值點(diǎn)的均值，作為延拓信號(hào)的極大值；取左端起始處的第一個(gè)和第二個(gè)極小值點(diǎn) 的均值，作為延拓信號(hào)的極小值，進(jìn)行延拓。右端延拓方法與左端相同。
[0035] 延拓
[0036] 步驟S3 :由于信號(hào)之間的固有特征存在差異，故利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的方法，自適 應(yīng)的將信號(hào)分解成若干個(gè)能反映各種信號(hào)特征的固有模態(tài)分量。因此，對上步進(jìn)行延拓后 信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，具體步驟如下：
[0037] 初始化：對信號(hào)和信號(hào)的分解次數(shù)進(jìn)行編號(hào)，設(shè)信號(hào)與分解次數(shù)的編號(hào)分別為k 和 i，令 S1 (t) = h3 (t)，i = 1，k = 1 ;
[0038] ②構(gòu)造待篩分信號(hào)：k = k+1, itk(t) = Sk(t);
[0039] ③找出！K(t)中所有的極大值和極小值，用三次樣條插值函數(shù)求上下包絡(luò)線，計(jì) 算上下包絡(luò)線均值yk(t);
[0040] ④令 iK+1(t) = iK(t)-yk(t);
[0041] ⑤計(jì)算閾值限定值
判斷sd < 0. 25是否成立，如果成立， 則有固有模態(tài)分量，如不成立，則返回步驟③，令Mt) = !K+1(t);
[0042] ⑥保存第i階固有模態(tài)分量：cjt)=七⑴，sk+1= s dO-cdt)，i = i+1 ;
[0043] ⑦