专利名称：采用点谱技术计算吸收系数的方法
技术领域：
本发明涉及一种计算吸收系数的方法，尤其是一种采用点谱技术计算吸收系数的方法。
背景技术：
在石油油气勘探中，地震波在粘弹性介质中传播时，地震波的弹性能量逐渐被介质所吸收，转化为热能，弹性能转换成热能的过程称之为吸收。而含气地层能引起地震波高频能量强烈吸收，通过计算它的衰减系数可以用来检测判断油气的存在与否。
传统吸收系数计算都是利用傅立叶变换求振幅谱，用高低频振幅比计算高频衰减，即吸收系数。用傅立叶分析，虽然能观察到这种高频能量衰减现象，但难以描绘能量的细节变化。因为基于时窗的傅立叶变换计算衰减存在着两个问题第一，时窗太小，产生吉卜斯效应；时窗太大，在时窗内有平均效应，难以准确刻画哪一个砂层出现高频衰减。第二，傅立叶变换局部化特征很差，难以用于微观分析。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种采用点谱技术计算吸收系数的方法计算结果准确，不存在人为的异常；计算精度高；弥补传统基于傅立叶分析计算吸收系数的不足，能更好地预测油气，提高石油勘探开发的精度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种采用点谱技术计算吸收系数的方法，包括如下步骤
步骤1选取复数小波，利用连续小波变换对地震信号进行分析，具体地为，假设x(t)为一道地震信号，对x(t)做小波变换Wx(b,a)=1a∫-∞+∞x(t)φ*(t-ba)dt]]>=1aΣ-∞+∞[φR(t-ba)-iφl(t-ba)]dt]]>=WxR(b,a)+iWxI(b,a)]]>式中，b为时间因子，且t，b∈R；a为尺度因子，且a∈R； 为小波函数 的共轭；WxR(b，a)为小波变换的实部；WxI(b，a)为小波变换的虚部；并且小波函数φ(t)满足φ∈L1(R)∩L2(R)]]>cφ=∫0∞φR(ω)ωdω<∞cφ≠0]]>这样便得到小波变换后的实部WxR(b，a)和虚部WxI(b，a)；步骤2利用步骤1对信号x(t)进行小波变换所得到的小波系数Wx(b，a)的实部和虚部相差90度的相位角的变换性质，直接求取地震信号x(t)在不同尺度上的瞬时振幅；定义对应不同尺度因子a下的瞬时振幅为A(b,a)=WxR2(b,a)+WxI2(b,a)]]>得到每一点的瞬时振幅；步骤3根据步骤2得到的瞬时振幅，得到每一点的吸收系数ξi=κiAHiAL]]>式中AHi，AL分别表示高、低频的瞬时振幅；κi为对应不同AHi校正系数；
ζi为吸收系数；i为高频段的频数序号，a∈[ai-l，ai]，AHi为此区间的振幅积分；AL具体低频频率由试验确定；之后根据井旁道测井显示油气层标定井旁道地震道吸收系数的κi校正系数，根据井信息，能够确定假定κi＝1的时候，井旁道计算吸收系数的误差，根据已知的井旁的岩性，可以确定它的衰减系数，然后外推到井旁道的远道；通过上式可以得出对应每一个地层及气层的敏感的吸收频段a∈[ai-1，ai]。
所述的复数小波为Morlet，即高斯包络下的单频复正弦函数，其表达式如下φ(t)=e-t22ejω0t]]>上式中，t为时间，ω0为频率，通常取ω0≥5，j为虚部符号。
所述的AL具体低频频率由试验确定的具体方法包括三种，可以对步骤2得到所有时间点的极值点尺度求一个平均值aave，L∈[ah，aave]，aave＞ak，ah为低频的有效频率尺度，AL为L区间的振幅积分；还可以取极值点尺度为atop，L∈[aave，atop]，atop＞ak，ah为低频的有效频率尺度，AL为L区间的振幅积分；也可以人为的给定一个尺度a1，使L∈[ah，a1]，a1＞ak，ah为低频的有效频率尺度，AL为L区间的振幅积分。
综上所述，本发明提供的这种基于点谱技术计算吸收系数的方法，通过连续小波变换，选取复数小波，即可得到地震信号的每一个传播时间点上不同尺度的瞬时振幅谱，也就是对应着不同的频率，然后对振幅谱在每一个尺度都进行插值，不用选取时窗，不存在人为的异常。因为用点谱技术计算吸收系数的方法求取的振幅谱精确到每一个点，不存在傅立叶变换方法所得到的振幅谱的平均效应，大大的提高了精度。吸收系数反映地层岩性，并且对油气有较高灵敏度，用点谱技术来计算吸收吸收，并且可以弥补传统基于傅立叶分析计算吸收系数的不足，将能更好地预测油气，提高石油勘探开发的精度。
下面根据附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。
图1为本发明的流程图；图2对东海的一个二维剖面求取的吸收系数剖面；图3对东海的另一个二维剖面求取的吸收系数剖面。
具体实施例方式
如图1所示，为本发明的流程图。从图1中可知，本发明提供的是一种采用点谱技术计算吸收系数的方法。点谱技术是由非平稳信号的时频分析工具得到的地震波的相关瞬时属性的分析技术，而点谱是指所得到的每一个点上的频率谱。这里用小波得到每个点上的振幅谱。采用小波域分频计算瞬时振幅，利用高低频比来计算高频衰减，即吸收系数。
利用小波分频分析，可以确定地震信号的尺度能量，即振幅的平方在某一尺度达到最大值，以下简称极值点尺度，从极值点尺度向小尺度，即信号的高频方向，尺度能量与地层的品质因子有关，但在最高频端，由于地震信号本身缺少这部分能量，由尺度能量公式估算的能量值不反映衰减；把从极值点尺度到一定小尺度区域内的能量和极值点到大尺度区域能量比定义为吸收系数，来计算高频衰减。
在上面的过程中，尺度能量通过尺度瞬时振幅的平方积分得到。
如图1所示，本发明所提供的这种采用点谱技术计算吸收系数的方法，通过如下步骤实现步骤100选取复数小波，利用连续小波变换对地震信号进行分析，
具体地为，假设x(t)为一道地震信号，对x(t)做小波变换Wx(b,a)=1a∫-∞+∞x(t)φ*(t-ba)dt]]>=1aΣ-∞+∞[φR(t-ba)-iφl(t-ba)]dt]]>=WxR(b,a)+iWxI(b,a)]]>式中，b为时间因子，且t，b∈R；a为尺度因子，且a∈R； 为小波函数 的共轭；WxR(b，a)为小波变换的实部；WxI(b，a)为小波变换的虚部；并且小波函数φ(t)满足φ∈L1(R)∩L2(R)]]>cφ=∫0∞φR(ω)ωdω<∞cφ≠0]]>这样便得到小波变换后的实部WxR(b，a)和虚部WxI(b，a)；步骤200利用步骤1对信号x(t)进行小波变换所得到的小波系数Wx(b，a)的实部和虚部相差90度的相位角的变换性质，直接求取地震信号x(t)在不同尺度上的瞬时振幅；定义对应不同尺度因子a下的瞬时振幅为A(b,a)=WxR2(b,a)+WxI2(b,a)]]>得到每一点的瞬时振幅；步骤300根据步骤2得到的瞬时振幅，得到每一点的吸收系数ξi=κiAHiAL]]>式中AHi，AL分别表示高、低频的瞬时振幅；κi为对应不同AHi校正系数；ξi为吸收系数；
i为高频段的频数序号，a∈[ai-1，ai]AHi为此区间的振幅积分；AL具体低频频率由试验确定；之后根据井旁道测井显示油气层标定井旁道地震道吸收系数的κi校正系数，根据井信息，能够确定假定κi＝1的时候，井旁道计算吸收系数的误差，根据已知的井旁的岩性，可以确定它的衰减系数，然后外推到井旁道的远道；通过上式可以得出对应每一个地层及气层的敏感的吸收频段a∈[ai-1，ai]。
所述的复数小波为Morlet，即高斯包络下的单频复正弦函数，其表达式如下φ(t)=e-t22ejω0t]]>上式中，t为时间，ω0为频率，通常取ω0≥5，j为虚部符号。
所述的AL具体低频频率由试验确定的具体方法包括三种，可以对步骤2得到所有时间点的极值点尺度求一个平均值aave，L∈[ah，aave]，aave＞ak，ah为低频的有效频率尺度，AL为L区间的振幅积分；还可以取极值点尺度为atop，L∈[aave，atop]，atop＞ak，ah为低频的有效频率尺度，AL为L区间的振幅积分；也可以人为的给定一个尺度a1，使L∈[ah，a1]，a1＞ak，ah为低频的有效频率尺度，AL为L区间的振幅积分。
通过上述的步骤，可以得到对应每一个地层和油气层的对不同频段地震波的吸收衰减特性，气层对高频的吸收衰减剧烈，明显区别于其他的地层和流体对地震波的吸收衰减，进而确定油气的存在和范围，这样吸收系数吸收衰减分析便可以作为一种预测气层的重要手段。
综合上述内容，本发明的点谱技术计算吸收系数的方法，选取复数小波，即Morlet小波，利用连续小波变换对地震信号进行分析，求取每一点每一个尺度的瞬时振幅，即点谱，用高低频瞬时振幅比求取吸收系数。对地震资料进行连续小波变换，利用采用复数小波变换后虚部是实部的Hilbert变换的性质，即实部和虚部相差90的相位角，得到每一点的瞬时振幅谱，确定地震信号的每一个点的尺度能量极值点尺度，得到每一道极值点尺度的平均值aave，或者不求平均，直接利用极值点尺度求取吸收系数，将高低频振幅比定义为吸收系数，得到所有信号每一点上对应不同频段的吸收系数，根据吸收系数的异常确定油气的存在和范围。该方法不需要对地震信号进行开时窗处理，而且可以得到每一点的瞬时振幅谱，得到每一道上对应不同频率的能量分布，得到每一点的吸收衰减系数，精确而且效果明显。该方法可以用到在石油油气勘探中，检测油气的存在，进而进行储层评价和油藏描述。
下面以东海一气田为例，利用点谱技术计算吸收系数的方法，进行了海上的气层检测1)对二维地震油气勘探数据，采用Morlet小波，小波的ω0＝6，对二维数据进行了连续小波变换，得到整个二维数据每一个点的尺度能量分布。传统的傅立叶分析只能得到一个时窗的能量分布，有平均效应，而且时窗不能太小，否则会频谱畸变，点谱技术则不会这样；2)通过A(b,a)=WxR2(b,a)+WxI2(b,a)]]>计算出每一点不同尺度下的瞬时振幅谱，得到整个剖面每一点的振幅谱。传统的傅立叶分析只能得到的振幅谱是时窗的平均振幅谱，而且时窗不能太小；3)对每一道的所有时间点的极值点尺度求一个平均值aave，利用ξi=κiAHiAL]]>计算吸收系数，其中L∈[aave，ah]，i为高频段的频数序号(a∈[ai-l，ai])，κi在这里为1。得到了吸收系数剖面，如图2、图3所示，利用吸收系数剖面得到了对应每一个地层和油气层的对不同频段地震波的吸收衰减特性。如图2、图3所示，图中的横坐标为地震道CDP号，即共深度点，纵坐标为时间轴，单位为ms。图中的1、2和3分别为井的编号，图中深色区域C代表吸收系数值大的部分，较浅色区域D代表值为零，浅色区域E代表中间值部分。从附图中可知，有气层的地方，高频吸收衰减剧烈，明显区别于其他的地层和流体对地震波的吸收衰减，进而确定了油气的存在和范围。而且在图2中，可以看到，在矩形框B中，颜色较浅，吸收系数很稀疏而且很小，通过井1验证，没有气，打井为空井；图3中，可以看到，有气层A的地方，吸收系数很大，颜色较深，表示吸收激烈，通过井2和井3验证，计算所得吸收系数大的地方，有气层。
通过上述步骤，得到了东海一个气田的吸收系数，在已经的井的验证下，取得较好的效果，并预测了几个有气层存在的储层，即为含气层。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而未脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种采用点谱技术计算吸收系数的方法，其特征在于，它包括如下步骤步骤1选取复数小波，利用连续小波变换对地震信号进行分析，具体地为，假设x(t)为一道地震信号，对x(t)做小波变换Wx(b,a)=1a∫-∞+∞x(t)φ*(t-ba)dt]]>=1aΣ-∞+∞[φR(t-ba)-iφI(t-ba)]dt]]>=WxR(b,a)+iWxI(b,a)]]>式中，b为时间因子，且t，b∈R；a为尺度因子，且a∈R； 为小波函数 的共轭；WxR(b，a)为小波变换的实部；WxI(b，a)为小波变换的虚部；并且小波函数φ(t)满足φ∈L1(R)∩L2(R)cφ=∫0∞φR(ω)ωdω<∞---cφ≠0]]>这样便得到小波变换后的实部WxR(b，a)和虚部WxI(b，a)；步骤2利用步骤1对信号x(t)进行小波变换所得到的小波系数Wx(b，a)的实部和虚部相差90度的相位角的变换性质，直接求取地震信号x(t)在不同尺度上的瞬时振幅；定义对应不同尺度因子a下的瞬时振幅为A(b,a)=WxR2(b,a)+WxI2(b,a)]]>得到每一点的瞬时振幅；步骤3根据步骤2得到的瞬时振幅，得到每一点的吸收系数ξi=κiAHiAL]]>式中AHi，AL分别表示高、低频的瞬时振幅；κi为对应不同AHi校正系数；ξi为吸收系数；i为高频段的频数序号，a∈[ai-1，ai]，AHi为此区间的振幅积分；AL具体低频频率由试验确定；然后根据井旁道测井显示油气层标定井旁道地震道吸收系数的κi校正系数，根据井信息，能够确定假定κi＝1的时候，井旁道计算吸收系数的误差，根据已知的井旁的岩性，确定它的衰减系数，然后外推到井旁道的远道；通过上式得出对应每一个地层及气层的敏感的吸收频段a∈[ai-1，ai]。
2.根据权利要求1所述的采用点谱技术计算吸收系数的方法，其特征在于所述的复数小波为Morlet，即高斯包络下的单频复正弦函数，其表达式如下φ(t)=e-t22ejω0t]]>上式中，t为时间，ω0为频率，通常取ω0≥5，j为虚部符号。
3.根据权利要求1所述的采用点谱技术计算吸收系数的方法，其特征在于所述的AL具体低频频率由试验确定的具体方法为，对步骤2得到所有时间点的极值点尺度求一个平均值aave，L∈[ah，aave]，aave＞ak，ah为低频的有效频率尺度，AL为L区间的振幅积分。
4.根据权利要求1所述的采用点谱技术计算吸收系数的方法，其特征在于所述的AL具体低频频率由试验确定的具体方法为，极值点尺度为atop，L∈[aave，atop]，atop＞ak，ah为低频的有效频率尺度，AL为L区间的振幅积分。
5.根据权利要求1所述的采用点谱技术计算吸收系数的方法，其特征在于所述的AL具体低频频率由试验确定的具体方法为，设定一个尺度a1，使L∈[ah，a1]，a1＞ak，ah为低频的有效频率尺度，AL为L区间的振幅积分。
全文摘要
本发明涉及一种采用点谱技术计算吸收系数的方法，选取复数小波，即Morlet小波，为高斯包络下的单频复正弦函数，利用连续小波变换对地震信号进行分析，求取每一点各尺度的瞬时振幅，并对着每一点的每一尺度都进行插值，得到每一点上每一个尺度的值，即点谱，用高低频瞬时振幅比求取吸收系数。本发明所提供的采用点谱技术计算吸收系数的方法，其计算结果准确，不存在人为的异常；计算精度高；弥补传统基于傅立叶分析计算吸收系数的不足，能更好地预测油气，提高石油勘探开发的精度。
文档编号G01V1/28GK1873442SQ200510074810
公开日2006年12月6日 申请日期2005年6月3日 优先权日2005年6月3日
发明者曹思远, 周鹏, 李国福, 张凤君, 韩瑞冬 申请人:中国石油大学(北京)