井约束非稳态相位校正方法技术

本发明专利技术公开了井约束非稳态相位校正方法，是地震数据波形一致性校正的重要内容。其目的在于局部地震属性和局部平面波模型下，提出了一种井约束的非稳态相位校正方法，该方法不仅考虑了子波相位的非稳态性，而且充分利用了测井合成地震记录进行相位校正精度高的优点。本发明专利技术结合测井数据和井旁地震记录包络形成模型道，利用局部相似度准则估计出井旁地震数据的局部相位属相，再利用局部倾角信息将井旁地震道的相位信息插值到整个地震剖面，从而得到随时间和空间变化的相位信息，利用该信息即可对整条剖面进行相位校正。相较其他方法更加合理。

【技术实现步骤摘要】
井约束非稳态相位校正方法
本专利技术属于油气勘探地震资料处理领域，是基于井约束的非稳态相位校正方法，是地震数据波形一致性校正的重要内容。现有技术关于子波的零相位化，国外研究起步较早，Levy和Oldenburg、Longbottom等、White在Wiggins提出的盲反褶积基础上，提出使得输出地震数据非高斯性最强的常相位校正方法。相对Wiggins方法，他们提出的方法自由参数变少，算法更加稳定。为了考虑地震子波相位随时间变化的情况，Baan采用滑动时窗方法对子波相位进行估计，但是该方法有效的前提是相位变化分段平稳，为了避免这一限制条件，Baan和Fomel进一步将相位估计看做一个最优化反演问题，利用局部方差模最大准则进行非稳态相位估计，从而提高相位估计的精度，改善相位校正的稳定性。Fomel指出在缺少测井资料的情况下，可以采用地震道与其包络局部相似度最大的准则，估算非稳态数据的子波相位，该方法相对于局部方差模方法具有更大的动态范围，因此拾取的相位信息更加准确。国内学者在相位校正方面也做了很多创新性的研究。周兴元证明，常相位校正只是在不改变地震道包络的前提下改变子波的波形。白治信基于常相位假设在频率域实现了最佳相位校正。陈必远等针对子波相位受复杂因素的影响，提出了一种随时间、空间及频率变化的相位校正方法。郭向宇等在分析已有各种子波处理方法优缺点的基础上，提出了一种新的估计混合相位子波相位的算法。李合群等同时对相位和时差进行了局部调整。宋宗平等在叠前道集中应用常相位校正技术，提高叠加剖面质量。国九英和周兴元基于最大叠加能量法，提出一种地表一致性相位校正方法，采用迭代算法求取炮点、检波点的相位校正算子，对地震记录进行校正。高少武等采用纯相位滤波器来逼近地表变化引起的相位变化，对地表一致性振幅处理和静校正处理后的地震数据进行了地表一致性相位校正处理。单联瑜等提出一种新的相位校正判别准则，先用最大方差模方法对模型的剩余相位进行校正，然后用解析法计算各道的相位校正角，从而实现精确的相位校正。在地震勘探资料处理中，子波的零相位化有助于提高地震资料的分辨率、改善叠加剖面的质量。常规的相位校正方法是利用测井合成记录对井旁地震记录进行相位估计，然后对整条剖面进行常相位校正，该方法没有考虑地震子波相位的非稳态性(相位随时间和空间变化)。虽然通过局部相似度方法利用最大方差模准则或包络最大相似度准则可以估计出随时间和空间变化的相位属性，但是由于零相位判别准则本身具有一定的局限性，因此精度有限。由于近地表低、降速带风化层的横向厚度和速度的变化，以及地震排列上炮点耦合、检波点耦合条件的差异等近地表因素以及地下介质的非均一性和地下构造的复杂性等造成了地震子波相位随时间和空间变化(李振春等，2008)。将地震子波校正到零相位，不仅可以改善叠加剖面的质量，而且能够有效提高资料的分辨率。因此，在常规地震数据处理中，有必要进行相位校正方法方面的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，在局部地震属性和局部平面波模型下，提出了一种井约束的非稳态相位校正方法，该方法不仅考虑了子波相位的非稳态性，在相位校正时充分考虑其随时间和空间的变化,而且充分利用了测井合成地震记录进行相位校正精度高的优点。本专利技术的技术方案是：一种井约束非稳态相位校正方法，结合测井数据和井旁地震记录包络形成模型道，利用局部相似度准则估计出井旁地震数据的局部相位属相，再利用局部倾角信息将井旁地震道的相位信息插值到整个地震剖面，从而得到随时间和空间变化的相位信息，利用该信息即可对整条剖面进行相位校正。上述方案进一步包括包括：(1)利用测井数据和井旁地震道包络构建模型道，利用测井数据记录时间短于地震数据记录时间，将测井数据记录时间之外的数据用井旁地震道的包络来代替，合成与原地震数据记录时间相同的模型道；(2)根据模型道，以相似度准则对井旁地震道进行非稳态相位估计；(3)利用平面波预测算子将井旁地震道的局部相位延拓到其他位置；(4)对所有测井数据位置处进行非稳态相位估计，然后对所有局部相位属性剖面取平均，得到随时间和空间变化的局部相位属性；(5)根据估计出来的局部相位属性对地震剖面进行非稳态相位校正，并输出相位校正之后的地震剖面。上述方案还包括：(2)估计井旁地震道的局部相位，根据模型道，以相似度准则对井旁地震道进行非稳态相位估计，两个时间序列ai和bi的相似系数定义为：公式(1)看作两个最小二乘反演问题解的乘积，c2＝c1c2(2)c1＝(aTa)-1(aTb)(3)c2＝(bTb)-1(bTa)(4)其中a、b分别是信号a(t)、b(t)的向量表示，xTy表示向量x和y点乘，由向量a、b的元素分别构造对角矩阵A、B，对方程局部化后相当于对反演加入正则化条件，标量c1和c2变为向量c1和c2，利用整型正则化，方程(3)、(4)变为：c1＝[λ2I+S(ATA-λ2I)]-1SATb(5)c2＝[λ2I+S(BTB-λ2I)]-1SBTb(6)其中S为平滑算子，向量c1和c2各元素对应相乘后得到随时间变化的局部相似度c，其结果采用整形正则化反演进行迭代近似得到上式的解。(3)利用平面波预测算子将井旁地震道的局部相位延拓到其他位置，采用平面波预测滤波器算子将井数据位置处的相位信息插值到其他位置处，平面波预测滤波器用下面的微分方程来描述：其中P(t,x)为地震波场，σ为随时间和空间变化的局部倾角；假定地震剖面s由一系列地震道组成，s＝[s1s2...sN]T，平面波解构滤波器(PWD)算子根据相邻道预测该道数据，并将原始道与预测道相减，数学表达式为：r＝Ds(8)其中r为剩余量，D为PWD算子，定义为：其中I为单位算子，P为预测算子，通过沿同相轴倾角方向移动原始道来预测下一道地震数据，Pi,j表示由第i道预测第j道的算子；式(8)通过正则化共轭梯度法最小化预测误差r估计出主要的局部倾角信息，PWC算子是PWD算子的逆，可以通过递归算法快速实现PWC算子：c1＝s1,ck＝sk+Pk-1,kck-1,k＝2,3,...,N(10)。(5)根据估计出来的局部相位属性对地震剖面进行非稳态相位校正，并输出相位校正之后的地震剖面，地震道x(t)经过相位旋转后变为：xrot(t)＝x(t)cosφ(t)+H[x(t)]sinφ(t)(11)式中，φ(t)为随时间变化相位旋转角度，H[x(t)]为地震道x(t)的Hilbert变换，采用不同的零相位判别准则，得到不同的相位校正方法。专利技术效果井约束非稳态相位校正方法考虑了子波相位的非稳态性，而且充分利用了测井合成地震记录进行相位校正精度高的优点。其具体优势和特点表现在以下几个方面：一、方法效果的可靠性。该方法综合不仅考虑了随时间和空间变化的相位信息，而且考虑了地震剖面的局部构造信息，因此更为合理。二、操作简单易实现。该方法流程及参数设置简单，运算速度快，不依据任何假设，不受常规相位校正方法应用的限制。三、相位校正精度高。该方法不受零相位判别准则局限性的限制，并且充分利用了测井合成地震记录进行相位校正精度高的优点附图说明图1为本专利技术的井约束非稳态相位校正技术流程图；图2为对一维合成数据采用不同相位校正方法的效果对比图；其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井约束非稳态相位校正方法，其特征在于，结合测井数据和井旁地震记录包络形成模型道，利用局部相似度准则估计出井旁地震数据的局部相位属相，再利用局部倾角信息将井旁地震道的相位信息插值到整个地震剖面，从而得到随时间和空间变化的相位信息，利用该信息即可对整条剖面进行相位校正。

【技术特征摘要】
1.一种井约束非稳态相位校正方法，其特征在于，结合测井数据和井旁地震记录包络形成模型道，利用局部相似度准则估计出井旁地震数据的局部相位属相，再利用局部倾角信息将井旁地震道的相位信息插值到整个地震剖面，从而得到随时间和空间变化的相位信息，利用该信息即可对整条剖面进行相位校正。2.根据权利要求1所述的井约束非稳态相位校正方法，其特征在于包括：(1)利用测井数据和井旁地震道包络构建模型道，利用测井数据记录时间短于地震数据记录时间，将测井数据记录时间之外的数据用井旁地震道的包络来代替，合成与原地震数据记录时间相同的模型道；(2)根据模型道，以相似度准则对井旁地震道进行非稳态相位估计；(3)利用平面波预测算子将井旁地震道的局部相位延拓到其他位置；(4)对所有测井数据位置处进行非稳态相位估计，然后对所有局部相位属性剖面取平均，得到随时间和空间变化的局部相位属性；(5)根据估计出来的局部相位属性对地震剖面进行非稳态相位校正，并输出相位校正之后的地震剖面。3.根据权利要求2所述的井约束非稳态相位校正方法，其特征在于：(2)估计井旁地震道的局部相位，根据模型道，以相似度准则对井旁地震道进行非稳态相位估计，两个时间序列ai和bi的相似系数定义为：公式(1)看作两个最小二乘反演问题解的乘积，c2＝c1c2(2)c1＝(aTa)-1(aTb)(3)c2＝(bTb)-1(bTa)(4)其中a、b分别是信号a(t)、b(t)的向量表示，xTy表示向量x和y点乘，由向量a、b的元素分别构造对角矩阵A、B，对方程局部化后相当于对反演加入正则化条件，标量c1和c2变为向量c1和c2，利用整型正则化，方程(3)、(4)变为：c1＝[λ2I+S(ATA-λ...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩文功，梁鸿贤，冯德永，张凯，李红梅，曹文俊，李凌云，李振春，李继光，董月昌，谷玉田，秦宁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11