地震数据自适应高频补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种地震数据自适应高频补偿方法，为了提高地震数据的分辨率，依据地震数据本身所反映的能量吸收衰减特征，构建数据驱动的振幅补偿滤波器，对实际地震数据进行自适应的高频成分补偿。步骤如下：（1）实现伽柏变换，构建地震道的伽柏频谱切片；（2）构建伽柏振幅谱的解析函数并估算其峰值频率；（3）构建高频振幅补偿滤波器；（4）实现对伽柏频谱切片的高频振幅补偿滤波；（5）实现伽柏逆变换，重构高频振幅补偿之后的时间域地震道。具有构建提高分辨率的滤波器时能够摆脱对Q模型的依赖，能对地震数据进行自适应的高频成分补偿，有效增加地震数据的频带宽度，从而增强地震数据通过地层成像和储层反演识别薄互储层能力的优点。

【技术实现步骤摘要】
地震数据自适应高频补偿方法
本专利技术涉及石油地震勘探领域，特别是涉及一种地震数据自适应高频补偿方法。
技术介绍
地震信号在地下传播的过程中，高频能量会逐渐被粘弹介质吸收，地震反射剖面上呈现的地震子波随着传播距离的增加而逐渐拉伸。这种拉伸现象降低了地震数据的分辨率，势必影响地层成像和油气储层反演的精度和分辨能力。可是目前全球含油气盆地的地质目标越来越复杂，面临储层薄、空间跨度小等一系列问题。因此，迫切需要提高地震数据的分辨率，进而有效描述油气聚集的薄互储层。本专利技术人2002年在全球首创稳定化反Q滤波方法（AstableandefficientapproachofinverseQfiltering,Geophysics,vol:67/2002）已经在全球范围内得以广泛应用。在此之前的反Q滤波方法只能对地震信号的相位进行校正（Bickel&Natarajan，1985；Hargreaves&Calvert，1991)，这种纯相位校正的反Q滤波方法不能对地震信号的高频振幅进行补偿。而Wang’s稳定化反Q滤波系列方法通过同步实现振幅补偿和相位校正的方式提高地震信号的分辨率。但是，该系列方法在构建振幅补偿滤波器时依据给定的Q模型，是一种模型驱动的滤波方法。而Q模型的估算普遍存在估算误差，这种误差的产生既可能是受地震数据本身的品质影响，也可能是由Q模型的估算方法造成的。因此，提高地震分辨率的处理方法还有待改进，特别是构建提高分辨率的滤波器时需要能够摆脱对Q模型的依赖。
技术实现思路
r>本专利技术目的在于克服现有技术依赖于模型的缺陷，提供一种地震数据自适应的高频补偿方法。为实现上述目的，本专利技术地震数据自适应高频补偿方法是依据地震数据本身所反映的能量吸收衰减特征，构建数据驱动的振幅补偿滤波器，对实际地震数据进行自适应的高频成分补偿。本专利技术提出依据地震信号自身特征构建振幅补偿滤波器，因此这种高频补偿方法是一种数据驱动的滤波处理方法，是于地震数据自适应的提高分辨率的方法，构建提高分辨率的滤波器时摆脱了对Q模型的依赖。步骤如下：（1）实现伽柏变换，构建地震道的伽柏频谱切片；（2）构建伽柏振幅谱的解析函数并估算其峰值频率；（3）构建高频振幅补偿滤波器；（4）实现对伽柏频谱切片的高频振幅补偿滤波；（5）实现伽柏逆变换，重构高频振幅补偿之后的时间域地震道。步骤（1）实现伽柏变换，构建地震道的伽柏频谱切片。实现过程包括：采用高斯时窗函数g(t)设置伽柏切片生成函数；将之应用于地震道s(t)构建伽柏时间切片s(τ,t)：s(τ,t)=s(t)g(t-τ)，式中τ是伽柏切片的时间位置；再运用傅立叶变换获取伽柏频谱切片S(τ,ƒ)，式中ƒ表示频率。作为优化，步骤（3）构建高频振幅补偿滤波器所遵循的基本原理是，补偿滤波器与伽柏振幅谱的拟合函数相乘等于1；步骤（3）构建高频振幅补偿滤波器的方法是由所有高频分量补偿因子组成联立方程组，通过求解联立方程组反问题的方法构建而得，并通过平滑矩阵约束构建稳定且又平滑的滤波器。作为优化，步骤（2）构建伽柏振幅谱的解析函数并估算其峰值频率，分两步实现；对各个时窗的伽柏频谱切片做归一化处理，对归一化的伽柏振幅谱采用Wang’s广义子波频谱函数进行拟合：式中ƒ0是广义地震子波的固有频率，而u则是广义地震子波的分数阶指示；其峰值频率的估算采用解析形式表示如下：。步骤（2）中拟合归一化伽柏振幅谱的过程，为了构建伽柏振幅谱的解析函数，可从横向空间上选取若干地震道的伽柏频谱切片做平均，然后得到横向空间平均的归一化伽柏频谱切片Ws(ƒ)。由此所得到的振幅补偿滤波器也可应用到横向空间一定跨度内的地震道之上，从而保持高频振幅补偿的滤波处理结果在横向空间上的连续性。作为优化，步骤（3）构建高频振幅补偿滤波器H(ƒ)遵循如下基本原理：W(ƒ)H(ƒ)=1；当频率大于峰值频率时，ƒ≥ƒp，通过求解反问题W(ƒ)H(ƒ)=1构建振幅补偿滤波器H(ƒ)=1/[W(ƒ)+σ]，式中σ为使求解问题稳定化的白噪系数；当频率小于峰值频率时，0≤ƒ<ƒp，振幅补偿滤波器设置为H(ƒ)=1。作为优化，步骤（3）中高频振幅补偿滤波器的构建方法，不是对H(ƒ)的各个频率分量单独计算得到，而是求解由所有ƒ≥ƒp频率分量补偿因子组成的联立方程组，并通过平滑矩阵约束构建稳定且又平滑的滤波器；本专利技术用向量H表示H(ƒ)，用对角矩阵W表示伽柏振幅谱的解析函数W(ƒ)，振幅补偿滤波器H的解为：H=[CW+σ2(I-C)]-1C，式中C为平滑矩阵，C=(I+DTD)-1，而DTD则为二阶导数约束矩阵。作为优化，步骤（4）是将高频振幅补偿滤波器H(ƒ)应用到伽柏频谱切片之上S(τ,ƒ)，生成新的伽柏频谱切片：；;此步骤（4）中包含相位校正滤波，运用随深度变化的一维Q模型进行相位校正，并通过与井旁地震合成道的时间匹配对一维Q模型做出适度调整。步骤（5）实现伽柏逆变换重构高频振幅补偿之后的时间域地震道，分两步实现：首先，对伽柏频谱切片做傅立叶逆变换得到伽柏时间切片；然后，整合所有伽柏切片重构高频振幅补偿之后的地震道：式中h(t)是伽柏重构函数，是步骤（1）中伽柏切片生成函数g(t)的逆函数。作为优化，步骤（5）中的伽柏重构函数是步骤（1）中所述的伽柏切片生成函数的逆函数；因为伽柏生成函数在步骤（1）的实现中以离散形式存在，所以必须通过对伽柏生成函数的离散数值计算得到伽柏重构函数的离散表达式，从而确保伽柏正逆变换的精度。采用上述技术方案后，本专利技术依据地震信号自身携带的地下地层对地震能量的吸收衰减特征，构建由数据驱动的高频振幅补偿滤波器，具有构建提高分辨率的滤波器时能够摆脱对Q模型的依赖，能对地震数据进行自适应的高频成分补偿，有效增加地震数据的频带宽度，从而增强地震数据通过地层成像和储层反演识别薄互储层能力的优点。附图说明图1是本专利技术地震数据自适应高频补偿方法的实现流程框图；图2是本专利技术地震数据自适应高频补偿方法实施例的地震剖面，剖面显示的双程时间在3500ms到4800ms之间；图3是本专利技术地震数据自适应高频补偿方法实施例的对图2的地震剖面进行自适应高频振幅补偿之后的结果，展示了该数据驱动方法对深部反射地震的分辨率提高处理的效果。具体实施方式本专利技术地震数据自适应高频补偿方法依据地震数据本身所反映的能量吸收衰减特征，构建数据驱动的振幅补偿滤波器，对实际地震数据进行自适应的高频成分补偿。本专利技术方法实现步骤如下：（1）实现伽柏变换，构建地震道的伽柏频谱切片；（2）构建伽柏振幅谱的解析函数并估算其峰值频率；（3）构建高频振幅补偿滤波器；（4）实现对伽柏频谱切片的高频振幅补偿滤波；（5）实现伽柏逆变换，重构高频振幅补偿之后的时间域地震道。本专利技术提出依据地震数据自身特征构建振幅补偿的滤波器，进而提高地震数据的分辨率，所以，这是一种完全地震数据驱动的滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地震数据自适应高频补偿方法，其特征在于依据地震数据本身所反映的能量吸收衰减特征，构建数据驱动的振幅补偿滤波器，对实际地震数据进行自适应的高频成分补偿。/n

【技术特征摘要】
1.一种地震数据自适应高频补偿方法，其特征在于依据地震数据本身所反映的能量吸收衰减特征，构建数据驱动的振幅补偿滤波器，对实际地震数据进行自适应的高频成分补偿。


2.根据权利要求1所述地震数据自适应高频补偿方法，其特征在于步骤如下：（1）实现伽柏变换，构建地震道的伽柏频谱切片；（2）构建伽柏振幅谱的解析函数并估算其峰值频率；（3）构建高频振幅补偿滤波器；（4）实现对伽柏频谱切片的高频振幅补偿滤波；（5）实现伽柏逆变换，重构高频振幅补偿之后的时间域地震道。


3.根据权利要求2所述地震数据自适应高频补偿方法，其特征在于步骤（3）构建高频振幅补偿滤波器所遵循的基本原理是，补偿滤波器与伽柏振幅谱的拟合函数相乘等于1；步骤（3）构建高频振幅补偿滤波器的方法是由所有高频分量补偿因子组成联立方程组，通过求解联立方程组反问题的方法构建而得，并通过平滑矩阵约束构建稳定且又平滑的滤波器。


4.根据权利要求2所述地震数据自适应高频补偿方法，其特征在于步骤（2）构建伽柏振幅谱的解析函数并估算其峰值频率，分两步实现；对各个时窗的伽柏频谱切片做归一化处理，对归一化的伽柏振幅谱采用Wang’s广义子波频谱函数进行拟合：



式中ƒ0是广义地震子波的固有频率，而u则是广义地震子波的分数阶指示；其峰值频率的估算采用解析形式表示如下：

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5.根据权利要求2所述地震数据自适应高频补偿方法，其特征在于步骤（3）构建高频振幅补偿滤波器H(ƒ)遵循如下基本原理：W...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仰华，
申请(专利权)人：王仰华，
类型：发明
国别省市：北京;11