一种时频域真振幅恢复的方法和纵向能量补偿的方法技术

本发明专利技术提供了一种时频域真振幅恢复的方法和地震数据中纵向能量的补偿方法。所述振幅恢复方法包括：通过加窗分数阶傅里叶变换将地震数据变换到时频域的二维数据；求取每个频点在不同时间点对应的振幅值，获得第一时间振幅曲线Amp(t,u)；采用高阶多项式拟合，得吸收衰减函数du；对du进行变换，得衰减比例因子St；将St与Amp(t,u)相乘，得第二时间振幅曲线Amp'(t,u)；对Amp'(t,u)进行加窗分数阶傅里叶反变换，得消除了吸收衰减之后数据。所述补偿方法包括采用如上所述的时频域真振幅恢复方法进行能量补偿。本发明专利技术能够消除地层吸收衰减，实现地震数据中真振幅的恢复，并对地震资料中的纵向能量进行补偿。

A method of real amplitude recovery in time and frequency domain and the method of longitudinal energy compensation

The invention provides a method for recovering true amplitude in time and frequency domain and a compensation method for longitudinal energy in seismic data. The amplitude recovery method includes: using the window fractional Fourier transform to transform the seismic data to the two dimensional data in the time frequency domain; obtaining the amplitude value corresponding to each time point at different time points, obtaining the first time amplitude curve Amp (T, U); using the high order polynomial fitting, the absorption attenuation function Du is obtained; and Du is transformed. The attenuation ratio factor St; multiplied St with Amp (T, U), and obtained the second time amplitude curve Amp'(T, U); the fractional Fourier inverse transform of the window of Amp' (T, U) was carried out to eliminate the data after absorption attenuation. The compensation method includes energy compensation using the true amplitude recovery method described in the time and frequency domain as described above. The invention can eliminate the absorption and attenuation of strata, realize the recovery of true amplitude in seismic data, and compensate the longitudinal energy in seismic data.

【技术实现步骤摘要】
一种时频域真振幅恢复的方法和纵向能量补偿的方法
本专利技术涉及一种地震勘探领域，特别地，说涉及一种用于石油地震资料中时频域真振幅恢复的方法和纵向能量补偿的方法。
技术介绍
地层对地震波的吸收衰减包括两部分：近地表吸收衰减和地下岩层吸收衰减。吸收衰减会使地震信号的振幅、能量发生衰减。为了消除近地表和地层吸收的影响，就需要进行地震数据真振幅的恢复。目前主要方法有三类：一类是球面扩散补偿以及时间函数增益，这些方法在某种程度上可以消除一定的近地表影响，但它们难以在时间、频率和空间三个域内有效地消除近地表的影响；另一类是反Q滤波方法，该方法需要知道地层吸收的Q值，而Q值又比较难以求准，因而应用效果受处理员水平和经验限制较大；还有一类是时变谱白化，这种方法是每隔一定时间开一个时窗，然后对时窗内数据进行谱白化，该方法的缺点是在时窗内使用同一补偿系数，时窗开大了会造成对深层的补偿不足，时窗开小了又使反射系数统计特性消失。因此，地震数据真振幅恢复的方法研究一直是地球物理学家最为关注的问题之一。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种时频域真振幅恢复的方法，来实现地震数据中真振幅的恢复。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种时频域真振幅恢复的方法，所述方法包括以下步骤：通过加窗分数阶傅里叶变换将地震数据S(x,t)中每一道变换到时频域，在所述时频域，所述每一道的数据都变成包括频率u和时间t的二维数据，其中，x为道数；在时频域中，求取每个所述二维数据中的每个频点在不同时间点对应的振幅值，获得每个所述二维数据中的每个频点的第一时间振幅曲线Amp(t,u)；采用高阶多项式拟合所述第一时间振幅曲线Amp(t,u)，得到吸收衰减函数du，所述吸收衰减函数du的各项系数通过非线性迭代方法求解；对所述吸收衰减函数进行变换，得到每个所述二维数据中的每个频点在不同时间点的衰减比例因子St，St＝exp(-du)；将所述衰减比例因子St与所述第一时间振幅曲线Amp(t,u)相乘，得到每个所述二维数据中的每个频点的第二时间振幅曲线Amp'(t,u)；对每个所述二维数据中的每个频点的第二时间振幅曲线Amp'(t,u)进行加窗分数阶傅里叶反变换，得到消除了吸收衰减之后的地震数据S'(x,t)。本专利技术另一方面提供了一种地震数据中纵向能量的补偿方法，所述补偿方法包括采用如上所述的时频域真振幅恢复的方法进行能量补偿。与现有技术相比，本专利技术的时频域真振幅恢复的方法，能够消除地层吸收衰减，实现地震数据中真振幅的恢复，具有良好的适应性，能够有效拓宽地震信号的频谱，改善地震资料的分辨率。本专利技术的地震数据中纵向能量的补偿方法能够对地震资料中的纵向能量进行补偿。具体实施方式在下文中，将结合示例性实施例详细地描述本专利技术的时频域真振幅恢复的方法。为了实现地震数据中真振幅的恢复，本专利技术一方面提出了一种基于加窗分数阶傅里叶变换的真振幅恢复方法。该方法的技术方案包括：首先采用加窗分数阶傅里叶变换将地震信号变换到时频域，再求取每个频点每个时间点的振幅值，得到每个频点的时间振幅值曲线，然后对每个频点相应的时间振幅值曲线采用高阶多项式拟合出吸收衰减函数，再将吸收衰减函数每个时间对应的值取负再取底为e指数，得到每个频点中每个时间点吸收补偿的比例因子，再将该因子与对应的时间振幅值相乘，最后执行加窗分数阶傅里叶反变换，从而实现地震数据中真振幅的恢复。本专利技术采用的加窗分数阶傅里叶变换综合了分数阶傅里叶变换和短时傅里叶变换的优点，分数阶傅里叶变换变换具有时频特性，但是它不能表征信号的局部特性，而短时傅里叶变换只具有频率特性，但是通过加窗函数，就能够表征信号的局部特性；加窗分数阶傅里叶变换则联合上述两种变换的优点，具有时频特性，同时还能表征信号的局部特性。根据本专利技术示例性实施例的时频域真振幅恢复的方法可包括以下步骤：通过加窗分数阶傅里叶变换将地震数据S(x,t)中每一道变换到时频域，在时频域，每一道的数据都变成包括频率u和时间t的二维数据，S(x,t)中的x为道数；其中，所述二维数据可为zp(t,u)，可将所述二维数据置于横坐标为频率u、纵坐标为时间t的坐标系中。将地震数据变换到时频域，可依据地震数据特点以及变换精度的要求进行。在时频域中，求取每个所述二维数据中的每个频点在不同时间点对应的振幅值，获得每个二维数据中的每个频点的第一时间振幅曲线Amp(t,u)；其中，二维数据可置于横坐标为频率、纵坐标为时间的坐标系中，即二维数据可为zp(t,u)；第一时间振幅曲线Amp(t,u)可表示为：Amp(t,u)＝abs(zp(t,u))，式中，abs是绝对值的标识，意思是对zp(t,u)取绝对值。采用高阶多项式拟合所述第一时间振幅曲线Amp(t,u)，得到吸收衰减函数du，所述吸收衰减函数du的各项系数可通过非线性迭代方法求解。对吸收衰减函数du进行变换，得到每个二维数据中的每个频点在不同时间点的衰减比例因子St，St＝exp(-du)。将衰减比例因子St与第一时间振幅曲线Amp(t,u)相乘，得到每个二维数据中的每个频点的第二时间振幅曲线Amp'(t,u)，即Amp'(t,u)＝St×Amp(t,u)。对每个二维数据中的每个频点的第二时间振幅曲线Amp′(t,u)进行加窗分数阶傅里叶反变换，得到消除了吸收衰减之后的地震数据S'(x,t)。在本实施例中，式中，Kp(t,u)为分数阶傅里叶变换(FractionalFourierTransform，简称FRFT)的变换核，s(t)为地震数据S(x,t)中的一道(例如x＝1就为第一道，x＝2就为第二道，我们在实际处理中要将地震数据中每一道都做同样的处理，从而确保地震数据中每一道数据都能实现真振幅的恢复)，g(u-t)为高斯函数g(u)的积分表达式，p为分数阶傅里叶变换的阶数。式中，u表示频率，t表示时间。分数阶傅里叶变换的变换核Kp(t,u)可为：式中，p为分数阶傅里叶变换的阶数，α＝pπ/2，α为旋转角度，j表示为虚部，即给定的幅值。在本实施例中，所述高斯函数g(u)可包括均值为零的高斯函数，均值为零时，g(u)可为：其中，σt为时域中标准偏差。在本实施例中，经高阶多项式拟合后的吸收衰减函数du也可表示为du(b0,b1,b2,t)，du(b0,b1,b2,t)＝b0+b1t+b2t2，式中的系数b0、b1和b2可通过非线性迭代方法来求解。所述非线性迭代方法可包括模拟退火算法(也称退火模拟算法)。所述非线性迭代方法来的步骤可包括通过结合下式求解得到各个系数，式中，吸收衰减函数du(b0,b1,b2,t)为采用多项式求取得到的振幅值。N为最大时间点个数，i为时间点的顺序号，Minx(b0,b1,b2)为拟合后振幅与实际振幅的误差值。通过退火模拟算法对系数b0、b1和b2进行求解的步骤可包括：第一步：初始化：初始化温度T(充分大)，给定多项式系数b0，b1，b2的范围为[-10,10]，取b0＝b1＝b2＝1作为初始解A(算法迭代的起点)，每个T值的迭代次数L。初始化温度T的初始值设置是影响算法全局搜索性能的重要因素之一、初始温度高，则搜索到全局最优解的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时频域真振幅恢复的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：通过加窗分数阶傅里叶变换将地震数据S(x,t)中每一道变换到时频域，在所述时频域，所述每一道的数据都变成包括频率u和时间t的二维数据，其中，x为道数；在时频域中，求取每个所述二维数据中的每个频点在不同时间点对应的振幅值，获得每个所述二维数据中的每个频点的第一时间振幅曲线Amp(t,u)；采用高阶多项式拟合所述第一时间振幅曲线Amp(t,u)，得到吸收衰减函数du，所述吸收衰减函数du的各项系数通过非线性迭代方法求解；对所述吸收衰减函数du进行变换，得到每个所述二维数据中的每个频点在不同时间点的衰减比例因子St，St＝exp(‑du)；将所述衰减比例因子St与所述第一时间振幅曲线Amp(t,u)相乘，得到每个所述二维数据中的每个频点的第二时间振幅曲线Amp'(t,u)；对每个所述二维数据中的每个频点的第二时间振幅曲线Amp'(t,u)进行加窗分数阶傅里叶反变换，得到消除了吸收衰减之后的地震数据S'(x,t)。

【技术特征摘要】
1.一种时频域真振幅恢复的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：通过加窗分数阶傅里叶变换将地震数据S(x,t)中每一道变换到时频域，在所述时频域，所述每一道的数据都变成包括频率u和时间t的二维数据，其中，x为道数；在时频域中，求取每个所述二维数据中的每个频点在不同时间点对应的振幅值，获得每个所述二维数据中的每个频点的第一时间振幅曲线Amp(t,u)；采用高阶多项式拟合所述第一时间振幅曲线Amp(t,u)，得到吸收衰减函数du，所述吸收衰减函数du的各项系数通过非线性迭代方法求解；对所述吸收衰减函数du进行变换，得到每个所述二维数据中的每个频点在不同时间点的衰减比例因子St，St＝exp(-du)；将所述衰减比例因子St与所述第一时间振幅曲线Amp(t,u)相乘，得到每个所述二维数据中的每个频点的第二时间振幅曲线Amp'(t,u)；对每个所述二维数据中的每个频点的第二时间振幅曲线Amp'(t,u)进行加窗分数阶傅里叶反变换，得到消除了吸收衰减之后的地震数据S'(x,t)。2.根据权利要求1所述的时频域真振幅恢复的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹中林，何光明，张新华，李忠，陈爱萍，陈丹，杨海涛，王珑，熊晶璇，
申请(专利权)人：中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13