一种时频域大地吸收衰减补偿方法技术

本发明专利技术涉及石油地球物理勘探地震数据处理技术，是时频域大地吸收衰减补偿方法。将野外采集的原始地震数据时间域的全频地震信号通过数学方法分解为各个不同频率段的地震信号，对每个频率段的地震信号求取它的吸收衰减曲线，用计算出的吸收衰减曲线对相应频率段的地震信号进行补偿，对每个频率段进行大地吸收衰减补偿处理，将所有补偿后的各个频率段的信号重建为时间域的全频信号。本发明专利技术补偿了地震波随时间和频率的吸收衰减影响，比常规方法更符合大地吸收衰减作用，可获得更高分辨率炮集数据，还可以回避干扰面波能量的影响，消除近地表引起的激发炮间能量差异。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
所属领域本专利技术涉及石油地球物理勘探地震数据的处理技术，是。地震资料处理的主要任务是根据地震波的传播理论，利用电子计算机等设备和相应的地震资料处理软件，对野外采集的原始地震资料进行各种加工处理，以获得能反映地下地层结构的“地震剖面图”和反映地层岩性变化的地震波振幅、频率、传播速度等信息，供解释人员寻找有利油气圈闭、确定井位使用。地震资料处理过程主要包括以下几个处理步骤(1)预处理为后续资料处理所做的准备工作。首先，野外采集的原始地震资料需要进行解编或数据格式转换，把不同格式记录的原始地震数据转换成适合资料处理系统的数据格式。其次是加载观测系统信息，就是将野外采集的有关观测信息记入地震记录道头或特定的数据库，如炮点位置、接收点位置、地表高程、排列图形等，供后续资料处理使用。第三是地震波的振幅处理。地震波在地下传播过程中，随着传播距离(时间)的增大，它的能量(振幅)和视频率逐渐降低，造成这种现象的主要原因是地震波的球面发散和大地介质的非完全弹性产生的大地吸收衰减。而振幅处理的目的就是尽量消除这种球面发散和大地吸收对地震波振幅和频率的影响，使地震波振幅和频率的变化只与地层岩性和地层反射系数的变化有关。另外，根据需要预处理还可以包括预滤波、野外静校正等处理。(2)反褶积由于大地滤波的影响，激发的地震子波在传播过程中频率逐渐降低，延续时间逐渐变长，反褶积的目的就是压缩地震子波，提高地震剖面的分辨率。(3)水平叠加目前地震勘探都普遍采用多次覆盖观测技术，地下同一反射点可以进行多次重复观测接收，将同一反射点多次观测的结果进行叠加，达到压制干扰波，突出有效波的目的。水平叠加包括两个主要步骤速度分析和动校正，由于同一反射点每次观测的炮检距不同，地震波传播的路径和距离也不同，各次观测记录上反射波达到时间存在时差，这个时差与地层速度和反射界面深度有关，称为正常时差。速度分析和动校正的目的就是消除不同炮检距造成的正常时差影响，对地下同一反射点的记录道进行同相叠加，来提高地震剖面的信噪比。(4)偏移归位在水平叠加剖面中，倾斜反射界和断面波会偏离它的空间真实位置，另外水平叠加剖面中绕射波也很强。偏移的目的就是实现反射层的空间归位，把反射层偏移到其空间的真实位置上，并使绕射波收敛。通过以上步骤，可以把野外采集的地震数据资料变为反映地下地层结构的地震剖面，完成了地震资料处理工作。由于本专利申请主要涉及地震波的振幅处理技术，所以下面详细解释地震波传播过程中的大地吸收衰减规律和地震波振幅处理之关系。石油地球物理勘探采用地震手段考察大地构造时是基于地震波的传播规律，地球介质在0-10公里内基本满足非完全弹性介质的条件，当地震波在该介质中传播时，随传播距离的增加将引起振幅和频率的球面发散与吸收衰减，如图1的地震波传播和反射示意图。从实际的地震采集单炮数据图(图2)和统计频谱分析图(图3)也可明显看出地震波随传播距离(时间)的增加引起振幅衰减和频率吸收衰减的作用，以及由于近地表引起的空间激发振幅和频率变化。当前，在地震数据处理中采用的常规球面发散与吸收衰减补偿有如下主要方法。1.常规球面发散与吸收补偿方法(牟永光，地震资料数字处理方法，石油工业出版社，1981、3)，其数学公式的描述是A(t)=1v(t)·teαv(t)t]]>(式1)，其中t——传播时间；v(t)——区域速度；α——吸收系数。从公式中可以看出，该方法仅补偿随时间(传播距离)变化的振幅衰减，而不能不补偿随频率变化的吸收衰减。从而难以完全补偿实际大地(非完全弹性介质)引起的随传播距离的增加对振幅和频率的衰减影响，因此难以获得高分辨率的地震成象结果。采用这种方法将以上实际的地震采集单炮数据图(图2)处理后的结果为图4，从图2和图4的比较可以看出该方法没有实现时频域的吸收衰减补偿作用，同时也难以消除炮件间的激发频率能量差异。此外，在时间补偿振幅的同时增强了干扰的能量。2.常规反Q滤波方法(Futterman W I.Dispersive body wave.GeophysicsRes.1962.675279-5291；Hale D.Q-Adaptive deconvelution.Sep Report.1982.30133-158)。根据Futterman模型(1962年)，振幅衰减满足A(t,f)=A(0,f)e-πftQ]]>(式2)，其中t——传播时间；Q——地层品质因子；f——频率。Hale(1982年)在此基础上提出反Q滤波方法即 (式3)，其中t——传播时间；Q——地层品质因子；f——频率；——相位因子。从公式(3)中可以看出这种方法尽管可以在时频域补偿大地引起的振幅与频率衰减作用，但必须已知地层品质因子Q。然而实际处理中，地层品质因子Q是未知的，需要通过Q扫描实验求取近似值，同时也难以求取空变的Q信息。因此实际处理中，我们通常难以提供公式(3)中的空变地层品质因子Q(t，x)。此外，由于实验所获得的“Q(t，x)”不完全符合实际大地的衰减和吸收过程，从而也难以获得高分辨率的成象结果。图5给出了经过常规球面发散与吸收补偿后，再经反Q补偿后的炮集数据。可以看出，在常规球面发散与吸收补偿后，该方法可以补偿随时间的频率振幅吸收衰减影响。但该方法无法消除炮间频率能量差异问题。除此之外，它也会相对增强炮间的干扰能量。3.常规谱白化方法，即y(t)=Σn=1NAGC{Fn}]]>(式4)，其中y(t)——输出数据；t——传播时间；x(t)——输入数据；Fn[]——第n个滤波因子；AGC{}——自动增益；N——滤波器个数。方法在实际中已经应用多年，但并不广泛。其重要原因是它在理论上并不严谨，且无理论的出处。它是假设反射系数白噪的条件下，通过对分频数据进行自动增益(AGC)来补偿振幅随时间和频率的吸收衰减。因此，难以保持反射信息的振幅和波形关系。图6给出了经常规球面发散与吸收补偿后，再经谱白化补偿的炮集数据。可以看出，该方法可以补偿时间与频率的振幅吸收衰减影响，但该方法无法保持子波和振幅能量的信息，因此不能用于岩性地震勘探中。除此之外，它也会相对增强炮间的干扰能量。4.单道或多道反褶积方法(Robinson.E.A，Principles of digitalWiener filtering，Geophysical prospecting，Vol.15，No3，P311-333，(1967))。在地震资料处理中，关于激发子波的吸收衰减是通过时窗统计子波反褶积来补偿的。从而，这类方法的结果是基于时窗统计内平均条件下的时频补偿，难以较好符合逐点补偿振幅衰减和频率吸收作用。ϵ=Σt=1L2]]>(式5)，其中t——传播时间；x(t)——输入数据；d(t)——反褶积因子；b(t)——期望输出子波；L——时窗长度。图7给出了经常规球面发散与吸收补偿+炮点统计反褶积的炮集数据。从图7可以看出，尽管增加了球面发散的补偿后，反褶积也难以完全补偿时频吸收衰减的作用。除此之外，它也会相对引起炮集内各道干扰能量的变化。综上所述，现有技术对地震数据的处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时频域大地吸收衰减补偿方法，其特征在于：将野外采集的原始时间域的全频地震信号通过数学变换分解为各个不同频率段的时频域地震信号，对每个频率段的地震信号求取它的吸收衰减曲线，通过地震信号的均方根振幅来拟合出它的吸收衰减曲线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：凌云，高军，
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：13[中国|河北]