基于相位分解的混合相位子波反褶积方法技术

基于相位分解的混合相位子波反褶积方法，应用于地震勘探地震信号处理。特征：人工激发并接收地震记录；对地震记录进行噪声压制、反褶积、速度分析、偏移等常规地震资料处理；采用复赛谱分离方法由地震记录振幅谱估算地震子波振幅谱；按照不同的分解比例，得到一系列具有相同振幅谱，不同相位谱的混合相位子波集合；按照反褶积之后方差模的大小，确定实际混合相位地震子波；设定希望输出零相位地震子波；计算反褶积算子；反褶积算子与地震记录褶积；将地震记录绘制为能够反映地下结构特征的地震剖面图像。提高地震记录的分辨率。能够更加清晰地反映地下结构的内幕和细节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及勘探地震
，特别涉及一种地震信号处理方法，是一种。
技术介绍
地震勘探是一种利用人工地震技术探测地下构造的勘探方法。它按照一定的方式在地表附近激发地震波，产生称之为地震子波的地震信号，地震子波由震源开始向地下传播，遇到地质界面之后，在界面处发生透射和反射，透射的地震子波继续向下传播，而反射子波在界面位置向上传播，其强度和极性依赖于界面反射系数的大小和符号。来自不同深度界面的地震子波以不同的时间到达地表，通过布设在地表的一种称之为检波器的接收装置，接收来自不同深度地质界面的反射波，接收到的数字信号称之为地震记录，因此，地震记录是不同深度地质界面反射子波的叠加。地下的每一个地质界面都对应于地震记录中的一个反射子波，通过研究地震记录中不同时间的地震子波，可以研究地质界面的空间展布情况，进而预测和分析地下构造特征。但是，由于地震子波是具有一定延续时间的振动信号，当地层较薄时，来自不同界面的地震子波叠合在一起，使得从地震记录上无法分辨地质界面，这种利用地震信号分辨薄层的能力称之为地震信号的分辨率。目前，基于地震记录褶积模型的反褶积技术是工业界提高地震勘探分辨率的主要方法，褶积模型表示为X (t) =w (t) *r (t)其中，t为反射时间，单位是秒，x(t)是地震记录，若采用压电检波器接收地震信号，其单位是帕，若采用速度检波器接收地震信号，单位是米/秒，w (t)是地震子波，其单位与地震记录一致，r(t)是地层反射系数，无量纲，表示褶积。反褶积的目的就是从地震记录x(t)中恢复地层反射系数r(t)。由于地震子波也是未知的，褶积模型中同时存在两个未知量w(t)和r(t)，直接利用褶积模型无法从地震记录x(t)中恢复地层反射系数r(t)。为了从地震记录x(t)中恢复地层反射系数r(t)，常规的反褶积方法对褶积模型进行了两个数学假设，首先假设地震子波w(t)是最小相位子波，其次假设反射系数r(t)具有高斯白噪的特点。在这两个假设条件下，常规反褶积方法可以得到反射系数r(t)在最下二乘意义下的解，并以次来近似实际地层反射系数。勘探实践证明实际地震勘探的子波绝大多数为混合相位子波，常规反褶积方法对地震子波所要求的最小相位假设与地震勘探实践相矛盾，这在很大程度上降低了常规反褶积方法提高地震勘探分辨率的能力。如果能够从地震记录中估算出混合相位子波w(t)，那么褶积模型中只有反射系数r(t)是未知的，就能够利用维纳滤波方法由褶积模型计算反射系数r(t)，从而达到提高地震资料分辨率的目的。因此，从地震记录中估计混合相位子波成为提高地震资料分辨率的关键。Lazear (1993)提出利用高阶累积量估计子波的方法，由于二阶累量实际上是自相关函数，不包含任何相位信息，而三阶累量对于地震反射系数这样的随机过程而言近似为零，因此只能用四阶累量进行相位估计，而四阶累量的计算不仅算法复杂，其对随机噪声的敏感性也很难满足实际地震资料处理的要求。Porsani和Ursin (1998，2000)给出了一种混合相位子波估计方法,该方法的基本做法是假设子波的Z变换在单位园上无零点，在单位园内有多个个零点，通过求解扩展的Yule-Walker方程首先获得最小延迟分量的反滤波器，再通过解两次YW方程来获得混合相位子波的最大延迟分量。由最大、最小分量确定出混合相位子波，然后确定混合相位子波的反滤波器，将反滤波器应用到地震记录上。由于该方法多次求解YW方程，而每次求解都要引入白噪算子以增强算子的稳定性，白噪算子的累计误差严重影响了混合相位子波的估算精度和对实际地震资料的适应性。
技术实现思路
本专利技术的目的是现有的地震记录反褶积方法假设地震子波为最小相位子波，而实际勘探中的地震子波多为混合相位子波，两者之间的矛盾不但制约了反褶积方法提高地震记录分辨率的能力，也很容易引发“剩余相位”的解释陷阱。本专利技术的目的是提供一种，实现混合相位子波反褶积，提高地震记录分辨率。本专利技术采用的技术方案是，基本原理混合相位子波反褶积的关键是从地震记录中提取混合相位子波，有了混合相位子波，则混合相位反褶积能够通过常规的确定性反褶积来实现。混合相位子波由振幅谱和相位谱两部分构成，其中振幅谱的估算比较稳定，能够通过传统的复赛谱分离法得到，因此，混合相位子波估算的难点是如何确定相位谱。相对于振幅谱，相位谱对误差比较敏感，现有的相位谱估算方法很难适应实际地震记录的复杂性。混合相位子波由最大相位分量和最小相位分量两部分构成，最大相位分量和最小相位分量的不同分解比例决定了地震子波的相位特征。在所有的分解比例中，存在这样一种分解比例，利用该比例得到的混合相位子波使得反褶积之后地震记录的方差模最大，则该混合相位子波就是实际地震记录的子波。，步骤步骤A、人工激发地震波，利用检波器接收来自地下的反射地震信号，形成地震记录并记录在磁带上；步骤B、从磁带上读取地震记录，对地震记录进行噪声压制、反褶积、速度分析、偏移等常规地震资料处理，得到常规处理之后的地震记录x(t)，其中，t是时间，单位是毫秒，若采用压电检波器接收地震信号，地震记录x(t)的单位是帕，若采用速度检波器接收地震信号，地震记录X(t)的单位是米/秒。对地震记录x(t)进行傅立叶变换，得到地震记录的振幅谱x(f)，其中，f是频率，单位是赫兹，地震记录振幅谱x(f)无量纲。将地震记录的振幅谱X(f)输出到步骤C所在的处理单元；步骤C、接收步骤B输出的地震记录振幅谱X (f),米用复赛谱分尚方法由地震记录振幅谱X (f)估算地震子波振幅谱W (f)，步骤如下步骤Cl、对地震记录的振幅谱x(f)取对数之后进行傅立叶反变换，得到复赛谱序列Tl O步骤C2、对复赛谱序列进行低通滤之后再进行傅立叶变换，并取幂指数，得到地震子波的振幅谱w(f)，将其输出到步骤D所在的处理单元。步骤D、接收步骤C2输出的地震子波振幅谱w (f)，按照不同的分解比例，将其分解为一系列具有相同振幅谱，不同相位谱的混合相位子波集合，过程如下对地震子波振幅谱w(f)取对数之后进行傅立叶反变化，得到零相位子波的复赛谱序列访(/)。设定最小分解比例^ = 0.0，最大分解比例Xm= 1.0，分解比例增量A入=0. 01,分别计算不同分解比例Xj=AcrKj-1) A A , j = I, 2''', 101所对应的混合相位子波％(t)，具体步骤如下(a)按照分解比例\ i，依据下式得到最大相位的复赛谱序列丐和最小相位的复赛谱序列5 (0，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相位分解的混合相位子波反褶积方法，其特征是：步骤A、人工激发地震波，利用检波器接收来自地下的反射地震信号，形成地震记录并记录在磁带上；步骤B、从磁带上读取地震记录，对地震记录进行噪声压制、反褶积、速度分析、偏移等常规地震资料处理，得到常规处理之后的地震记录x(t)，其中，t是时间，单位是毫秒，若采用压电检波器接收地震信号，地震记录x(t)的单位是帕，若采用速度检波器接收地震信号，地震记录x(t)的单位是米/秒。对地震记录x(t)进行傅立叶变换，得到地震记录的振幅谱x(f)，其中，f是频率，单位是赫兹，地震记录振幅谱x(f)无量纲。将地震记录的振幅谱x(f)输出到步骤C所在的处理单元；步骤C、接收步骤B输出的地震记录振幅谱x(f)，采用复赛谱分离方法由地震记录振幅谱x(f)估算地震子波振幅谱w(f)，步骤如下：步骤C1、对地震记录的振幅谱x(f)取对数之后进行傅立叶反变换，得到复赛谱序列步骤C2、对复赛谱序列进行低通滤之后再进行傅立叶变换，并取幂指数，得到地震子波的振幅谱w(f)，将其输出到步骤D所在的处理单元。步骤D、接收步骤C2输出的地震子波振幅谱w(f)，按照不同的分解比例，将其分解为一系列具有相同振幅谱，不同相位谱的混合相位子波集合，过程如下：对地震子波振幅谱w(f)取对数之后进行傅立叶反变化，得到零相位子波的复赛谱序列设定最小分解比例λ0＝0.0，最大分解比例λm＝1.0，分解比例增量Δλ=0.01，分别计算不同分解比例λj=λ0+(j?1)Δλ，j=1,2…,101 所对应的混合相位子波wj(t)，具体步骤如下：（a）按照分解比例λi，依据下式得到最大相位的复赛谱序列和最小相位的复赛谱序列v‾j(t)=λjw‾(t),t≥00,t<0---(1)u‾j(t)=0,t≥0w‾(t)-λjw‾(-t),t<0---(2)式中，是最小相位的复赛谱序列，是最大相位的复赛谱序列，零相位子波的复赛谱序列，和的单位与地震记录x(t)的单位一致，若采用压电检波器接收地震信号，单位是帕，若采用速度检波器接收地震信号，单位是米/秒，λi是分解比例因子，无量纲，t是时间，单位是毫秒。（b）分别对和进行傅立叶变换，取幂指数，再进行傅立叶反变换，得到分解比例λj所对应的最小相位子波分量vj(t)和最大相位子波分量uj(t)；（c）最小相位子波分量vj(t)和最大相位子波分量uj(t)进行褶积，得到分解比例λj所对应的混合相位子波wj(t)；（d）重复步骤（a）到步骤（c），得到101个具有相同振幅谱，不同相位谱的混合相位子波集合wj(t),j＝1,2,…,101，将所有子波输出到步骤E所在的处理单元。步骤E、接收步骤D输出的所有混合相位子波wj(t),j＝1,2,…,101，按照反褶积之后方差模的大小，从101个混合相位子波集合中确定实际混合相位地震子波w(t)。具体步骤为：步骤E1、计算每个混合相位子波wj(t)的反滤波器aj(t)；步骤E2、反滤波器aj(t)与地震记录x(t)褶积，得到反褶积之后的 地震记录yj(t)；步骤E3、采用下式计算反褶积之后地震记录yj(t)的方差模ej，ej=Σtyj4(t)(Σtyj2(t))2---(3)式中，ej为方差模，无量纲，yj(t)是反褶积之后的地震记录，若采用压电检波器接收地震信号，单位是帕，若采用速度检波器接收地震信号，单位是米/秒，t为反射时间，单位是毫秒，“∑”表示求和运算。步骤E4、比较所有方差模的大小，最大方差模所对应的混合相位子波即为实际混合相位地震子波w(t)，将该子波输出到步骤G所在的处理单元；步骤F、接收步骤B输出的地震记录振幅谱x(f)，利用下式确定希望输出零相位子波b(t)，并将其输出到步骤G所在的处理单元。b(t)=sin2πfctπt---(4)式中，b(t)是希望输出零相位子波，若采用压电检波器接收地震信号，单位是帕，若采用速度检波器接收地震信号，单位是米/秒，t为反射时间，单位是毫秒，fc是由振幅谱x(f)所确定的地震记录最高有效频率，单位是赫兹。步骤G、接收步骤E4所输出的实际混合相位地震子波w(t)和步骤F输出的希望输出子波b(t)，按照维纳滤波方法，由这两个子波计算反褶积算子a(t)，并输出到步骤H所在的处理单元；步骤H、接收步骤G所输出...

【技术特征摘要】
1.一种基于相位分解的混合相位子波反褶积方法，其特征是 步骤A、人工激发地震波，利用检波器接收来自地下的反射地震信号，形成地震记录并记录在磁带上； 步骤B、从磁带上读取地震记录，对地震记录进行噪声压制、反褶积、速度分析、偏移等常规地震资料处理，得到常规处理之后的地震记录x(t)，其中，t是时间，单位是毫秒，若采用压电检波器接收地震信号，地震记录x(t)的单位是帕，若采用速度检波器接收地震信号，地震记录x(t)的单位是米/秒。对地震记录x(t)进行傅立叶变换，得到地震记录的振幅谱x(f)，其中，f是频率，单位是赫兹，地震记录振幅谱x(f)无量纲。将地震记录的振幅谱x(f)输出到步骤C所在的处理单元； 步骤C、接收步骤B输出的地震记录振幅谱X (f),米用复赛谱分尚方法由地震记录振幅谱X (f)估算地震子波振幅谱w (f)，步骤如下 步骤Cl...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国发，周新源，王招明，杨海军，彭更新，谢会文，秦得海，满益志，段文胜，崔永福，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：