一种基于稀疏反射系数的反褶积方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于稀疏反射系数的反褶积方法。所述方法包括以下步骤：获取叠后地震数据；拾取所述叠后地震数据中每一道地震数据的波峰值和波谷值，并将每一道地震数据中除所述波峰和波谷所在时刻之外的其余时刻所对应的振幅设置为零，得到每一道地震数据对应的稀疏脉冲反射系数序列；利用宽带子波分别对所述每一道地震数据对应的脉冲反射系数序列进行褶积处理，得到合成地震数据。根据本发明，能够有效的拓宽地震数据的频带，提高地震数据的纵向分辨率，从而有利于更清晰的确定地质构造和识别地质上的尖灭现象；同时这种技术方便操作、运行速度快，能够满足实际生产的需求。
【专利说明】一种基于稀疏反射系数的反褶积方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油勘探【技术领域】，更具体地讲，涉及一种地震数据的处理方法。
【背景技术】
[0002] 随着油气勘探的深入，勘探难度日益加大，勘探的主体目标由构造油气藏转为地 层一岩性隐蔽油气藏，而目前高分辨率层序地层学方法已经成为隐蔽油气藏不可或缺的解 释方法。在高分辨率层序地层研究中，需要更精确地分辨小幅度构造、砂体和各种地层沉积 特征，地震资料（又称为地震波数据、地震数据或者地震记录）的分辨率常常制约着地层层 序的识别能力，因而在地震资料处理中，应当在一定的信噪比基础上适当地拓宽地震资料 的频带，提高分辨率。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中存在的不足，本发明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，本发明的目的之一在于提供一种能够拓宽地震数据的频带和提高 地震数据的分辨率的地震数据的处理方法。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供了一种基于稀疏反射系数的反褶积方法。所述方 法包括以下步骤：获取叠后地震数据；拾取所述叠后地震数据中每一道地震数据的波峰值 和波谷值，并将每一道地震数据中除所述波峰和波谷所在时刻之外的其余时刻所对应的振 幅设置为零，得到每一道地震数据对应的稀疏脉冲反射系数序列；利用宽带子波分别对所 述每一道地震数据对应的脉冲反射系数序列进行褶积处理，得到合成地震数据。
[0005] 根据本发明基于稀疏反射系数的反褶积方法的一个示例性实施例，所述方法还可 以包括在所述利用宽带子波对所述脉冲反射系数序列进行褶积处理的步骤之后，对褶积结 果进行中值滤波处理。
[0006] 根据本发明基于稀疏反射系数的反褶积方法的一个示例性实施例，所述宽带子波 为Ricker子波或带通子波。
[0007] 根据本发明基于稀疏反射系数的反褶积方法的一个示例性实施例，所述宽带子波 是按照下式生成的宽带子波K(t):
[0008] K(t) = sin[(tmax_t)*B]*cos(P*t)/(B*tmax)
[0009] 其中，P = π d+f·)，A = π B = A*t，* 代表乘积，tMX 为扫描 长度，fmax为高截频，fmin为低截频，t = {1，2......，L}，L为子波截断时间。
[0010] 根据本发明基于稀疏反射系数的反褶积方法的一个示例性实施例，所述波谷值所 对应的振幅小于与所述波峰值所对应时刻的相邻两个时刻所对应的振幅；所述波峰值所对 应的振幅大于与所述波峰值所对应时刻的相邻两个时刻所对应的振幅。
[0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果包括：（1)、本发明能够使地震数据显示成更 像离散式地层层序，而且理论上无带宽限制；（2)、本发明方便操作、见效快，可以多次使用， 有利于更清晰的确定地质构造和识别地质上的尖灭现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清 楚，其中：
[0013] 图1示出了 Ricker子波时间域的波形图。
[0014] 图2示出了本申请设计宽带子波K(t)时间域的波形图。
[0015] 图3示出了 Ricker子波频率域的波形图。
[0016] 图4示出了本申请设计宽带子波K(t)频率域的波形图。
【具体实施方式】
[0017] 在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的基于稀疏反射系 数的反褶积方法。
[0018] 发明人发现，在地震资料处理过程中，为了提高分辨率，若采用反褶积 (Deconvolution)的方法，例如，最小平方滤波，脉冲反褶积、预测反褶积、同态反褶积等，上 述方法在使用时必须满足一些假设条件，如：假设地震子波是最小相位的、反射系数是白噪 序列或者是稀疏脉冲信号构成等。但是，实际地震资料并不满足这些限制条件，使得经上述 常规方法处理后的地震剖面不理想，分辨率达不到勘探目的的要求。在实际地震资料中噪 音干扰也是重要的影响因素，常规反褶积方法不仅仅增强了有效信号，也增强了噪音干扰， 而且噪音干扰增加的比例更大，使得地震剖面信噪比大大降低。
[0019] 针对上述采用常规反褶积处理地震资料所存在的一系列问题，发明人进一步研究 开发了新的更加符合实际条件、且既能提高地震剖面分辨率又能提高信噪比的方法，即提 出了一种基于稀疏反射系数的反褶积方法，该方法的技术构思是：首先是在地震数据上提 取稀疏反射系数，然后再给定一个宽带子波与地震数据进行褶积，从而得到提频后的地震 数据。具体地，本发明是通过如下技术方案实现地：
[0020] (1)获取叠后地震数据。
[0021] (2)拾取叠后地震数据中每一道地震数据的波峰值和波谷值，并将每一道地震数 据中除波峰和波谷所在时刻之外的其余时刻所对应地振幅设置为零，得到每一道地震数据 对应的稀疏脉冲反射系数序列。
[0022] (3)利用宽带子波分别对每一道地震数据对应的脉冲反射系数序列进行褶积处 理。
[0023] (4)对步骤（3)的褶积结果进行中值滤波处理。
[0024] (5)输出提高分辨率后的合成地震数据。
[0025] 其中，步骤（1)可以采用本领域的常规方法，即将原始采集的炮域地震数据经过 静校正、去噪、振幅补偿、动校正以及叠加等处理，最终形成叠后地震数据，在此不再赘述。
[0026] 在步骤（2)中，某一道的稀疏脉冲反射系数序列是指由一系列服从高斯分布的大 反射系数和小反射系数叠合而成。
[0027] 在步骤（3)中，所采用的宽带子波可以为常规的雷克（Ricker)子波、带通子波， 但是考虑到提高叠后数据分辨率的需要，必须为宽带子波，因此，优选地，在本发明中设计 一种较宽频带的子波K(t)并采用此种宽带子波进行所述褶积处理，关于设计的宽带子波 K(t)，在下文中的示例中将详细阐述。
[0028] 经过上述步骤（4)之后，可以使结果会更加平滑，但是需注意保持那些希望想要 增强的不连续性特征。因此，上述步骤（4)是使得本发明效果更优地步骤，本领域技术人员 可以根据需要进行设定，并且，平滑处理的方式也不限于中值滤波处理方式。
[0029] 根据本发明，在地震数据上提取稀疏反射系数，再将其与宽频带子波进行褶积，该 技术能够使地震数据显示成更象离散式地层层序，而且理论上无带宽限制。
[0030] 在一个示例性实施例中，根据本发明基于稀疏反射系数的反褶积方法包括以下步 骤：
[0031] 1、读入地震数据A (n, t)
[0032] 其中，η为叠后地震数据的地震道（简称"道"）顺序号，η = {1，2......，N}，N为 地震数据最大的道数；t为时间，t= {1，2......，T}，T为地震数据的最大记录时间。在下 文中，涉及的η和t含义均与此处定义相同，不再赘述。
[0033] 2、取叠后地震数据A (n，t)中的第一道数据B(t)，即以下式（1)表示：
[0034] B(t)=A(l，t) (1)
[0035] 3、设一个数组C(t)，并将该数组中任意时刻所对应的值设置为0,即以下式⑵表 示：
[0036] C(t) = 0 (2)
[0037] 4、取数据B(t)中的所有波峰值，并赋予数组C(t)
[0038] 具体地，遍历t= {1,2......，T}，如果某一时刻tq所对应的振幅大于相邻两个时 刻所对应的振幅，则该时刻t,所对应的数据B(tq)为波峰值，即若同时满足下式（3)至（6):
[0039] B (tq) >B (tq+1) (3)
[0040] B (tq) >B (tq+2) (4)
[0041] B (tq) >B (tq_!) (5)
[0042] B (tq) >B (tq_2) (6)
[0043] 则：
[0044] C(tq) = B(tq) (7)
[0045] 5、取数据B(t)中的所有波谷值，并赋予数组C(t)
[0046] 具体地，遍历t= {1,2......，T}，如果某一时刻tp所对应的振幅小于相邻两个 时刻所对应的振幅，则该时刻tp所对应的数据B(tp)为波谷值，即若同时满足下式（8)至 (11)：
[0047] B (tp) <B (tp+1) (8)
[0048] B (tp) <B (tp+2) (9)
[0049] B (tp) <B (tp_!) (10)
[0050] B (tp) <B (tp_2) (11)
[0051] 贝Ij :
[0052] C(tp) = B(tp) (12)
[0053] 6、根据上述步骤2?5,得到了地震数据中第一道数据对应的稀疏脉冲反射系数 序列C(t)，该稀疏脉冲反射系数序列C(t)中除了、对应的波峰值和t p时刻对应的波谷值 夕卜，其余时刻所对应的振幅为零。当然，一道地震数据中有可能有多个和多个tp满足上 述条件，即一道数据中有多个波峰与波谷值，t,和tp都不只是一个。
[0054] 7、顺序取叠后地震数据A (n，t)中第二道，第三道，……，第N道，并重复上述步骤 2?6,得到每道相应的稀疏脉冲反射系数序列，并组合成一个矩阵V(n，t)。
[0055] 8、设计一个宽带子波K(t)
[0056] 反褶积的主要目的就是拓宽地震数据的频带，提高地震数据的纵向分辨率。而宽 带子波在频率域有较宽的频带，在与反射系数褶积的过程中，能够得到更宽的频带数据，也 即是合成后的地震数据分辨率更高。
[0057] 在本发明中，必须要求设计一种宽带子波，合成后的地震数据分辨率才更高，这样 更能达到反褶积的效果与目的。
[0058] K(t) = sin[(tmax_t)*B]*cos(P*t)/(B*tmax) (13)
[0059] 在上式（13)中：P = π UfJ , A = π B = A*t，* 代表乘积， tmax为扫描长度，fmax为高截频，fmin为低截频，当给定t max，fmax，fmin这三个参数就能生成一 个宽带子波K(t)，t = {1，2......，U，L为子波截断时间。
[0060] 以下，将详细对比分析本申请设计的宽带子波与常规Ricker子波的差异。
[0061] 常规Ricker子波的公式如下式（14)所示：
[0062] R(t) = sin [1-2 ( π f0t)2] *exp (-( π f〇t)2) (14)
[0063] 上式（14)中，为中心频率，当给定中心频率这个参数就能生成一个常规 Ricker子波R(t)，t = {1，2......，L}，L为子波截断时间。
[0064] 为了进一步说明两种子波的差异， 申请人:作如下模拟：
[0065] 常规Ricker子波，给定中心频率= 44hz。而宽带子波K(t)，给定最小频率为 fmin = 8hz，最大的频率为fmax = 88hz，通过计算其对应的中心频率也为44hz，刚好可以与常 规Ricker子波在同等条件下进行对比，对比结果如图1至图4所示。
[0066] 其中，图1是Ricker子波时间域的波形图；图2是本申请设计宽带子波K(t)时间 域的波形图；图3是Ricker子波频率域的波形图；图4是本申请设计宽带子波K(t)频率域 的波形图。
[0067] 对比图1至图4可以看出，在频谱图上，宽带子波的振幅谱在8?80hz之间接近 一条直线，说明其频谱更宽，更加适合本发明所要求的子波，即在频率域有较宽的频带。
[0068] 9、将稀疏脉冲反射系数V(n，t)中的每一道的稀疏脉冲反射系数序列与宽带子波 K(t)进行褶积，得到提频后地震数据W(n，t)。
[0069] W(n，t) = Σ V(n，τ )*K(t_ τ ) (15)
[0070] 上式（15)中，τ = {1，2,......T}，* 代表乘积。
[0071] 10、对提频后的地震数据w(n，t)再做一个简单的中值滤波处理，以使结果更加平 滑。
[0072] 根据本发明的地震资料的处理方法，能够有效的拓宽地震数据的频带，提高地震 数据的纵向分辨率，从而有利于更清晰的确定地质构造和识别地质上的尖灭现象；同时这 种技术方便操作、运行速度快，能够满足实际生产的需求。特别地，采用本发明能在石油地 震资料处理过程中发挥更一步的积极作用，应用前景良好。
[0073] 尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清 楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各 种修改和改变。
【权利要求】
1. 一种基于稀疏反射系数的反褶积方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 获取叠后地震数据； 拾取所述叠后地震数据中每一道地震数据的波峰值和波谷值，并将每一道地震数据中 除所述波峰和波谷所在时刻之外的其余时刻所对应的振幅设置为零，得到每一道地震数据 对应的稀疏脉冲反射系数序列； 利用宽带子波分别对所述每一道地震数据对应的脉冲反射系数序列进行褶积处理，得 到合成地震数据。
2. 根据权利要求1所述的基于稀疏反射系数的反褶积方法，其特征在于，所述方法还 包括在所述利用宽带子波对所述脉冲反射系数序列进行褶积处理的步骤之后，对褶积结果 进行中值滤波处理。
3. 根据权利要求1所述的基于稀疏反射系数的反褶积方法，其特征在于，所述宽带子 波为Ricker子波或带通子波。
4. 根据权利要求1所述的基于稀疏反射系数的反褶积方法，其特征在于，所述宽带子 波是通过下式计算生成的宽带子波K(t): K(t) = sin[(tmax-t)*B]*cos(P*t)/(B*tmax) 其中，P = JI (f^n+f·)，A = 31 B = A*t，* 代表乘积，tMX 为扫描长度， fmax为高截频，fmin为低截频，t = {1，2......，L}，L为子波截断时间。
5. 根据权利要求1所述的基于稀疏反射系数的反褶积方法，其特征在于，所述波谷值 所对应的振幅小于与所述波峰值所对应时刻的相邻两个时刻所对应的振幅；所述波峰值所 对应的振幅大于与所述波峰值所对应时刻的相邻两个时刻所对应的振幅。
【文档编号】G01V1/28GK104090298SQ201410321119
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】曹中林, 李忠, 何光明, 陈爱萍, 杨海涛, 陈丹, 李振 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司