CN102778692B - 一种利用地震数据确定品质因数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是地球物理勘探技术中利用地震数据确定品质因数的方法，通过计算得到均方根振幅趋势线和均方根品质因数趋势线，沿均方根品质因数趋势线拾取品质因数，通过交互拾取调整均方根品质因数的数值，使计算得到的振幅值和实际振幅变化趋势曲线相吻合，得到这一时间上的均方根品质因数，最后利用Dix公式计算得到每一层的品质因数。本发明有效地解决了利用实际地震数据计算品质因数稳定性不好的问题，使利用实际地震数据也能较为精确确定地层的品质因数，实现了地层吸收衰减量计算在实际资料应用中的定量化。

Description

一种利用地震数据确定品质因数的方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术，是一种利用地震数据确定品质因数的方法。

背景技术

在地震勘探采集设计中需要通过吸收衰减量来确定有效信号的期望频率，进而设计出合理的采集设计观测系统参数。吸收衰减量计算的精度将直接影响观测系统参数设计得是否合理，而地层吸收衰减量计算的核心内容就是品质因数的确定。

利用实际数据进行品质因数计算最常用的方法是谱比法，在谱比法中，首先在叠后剖面上提取两个到达时间为t₁和t₂的子波，求得它们的振幅谱A₁(f)和A₂(f)。在t₁和t₂之间地层的品质因数为Q，则有：

$Q^{-1}=\frac{\mathrm{\ΔD}\left(f\right)}{\mathrm{\π}(t_2-t_1)\mathrm{\Δf}}---\left(1\right)$

其中：D(f)＝lnA₂(f)-lnA₁(f)；ΔD(f)/Δf为D(f)的斜率；f为频率。

由于谱比法在实际资料应用中需要提取较为精确的地震子波，而利用实际资料提取地震子波难度又很大，致使谱比法的计算结果误差比较大，稳定性较差，这大大限制了谱比法的实际应用。

发明内容

本发明目的在于利用实际地震数据提供一种提高品质因数计算精度和稳定性的方法。

本发明利用实际地震数据，通过交互拾取方法得到地层的品质因数，具体实现步骤为：

1)首先对采集的地震数据进行预处理，处理过程进行保幅，得到叠加剖面；

步骤1)所述的保幅是在地面地震数据上，包括进行球面扩散补偿、地表一致性振幅补偿、静校正、速度扫描、叠加处理，预处理中避免对数据进行反褶积、带通滤波和增益处理。

步骤1)所述的保幅处理在VSP(垂直地震剖面)数据上，除需进行和地面地震数据预处理中相同的保幅处理外，还需在叠前去除井筒波干扰。

2)计算均方根振幅，形成趋势线，对于地面地震数据采用一个CDP(共深度点)或多个CDP(共深度点)数据计算，在VSP(垂直地震剖面)走廊叠加剖面上采用一道进行计算；

步骤2)所述的均方根振幅A_rms由某一时间采样点上、下截取的时窗内数据计算得到，时窗宽度一般取50个采样点比较合适，计算公式为：

$A_{\mathrm{rms}}=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{\frac{1}{M}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{A}^2(n,m)}---\left(2\right)$

其中：A_rms为均方根振幅；N为参与计算的道数；M为时窗内采样点个数；A(n，m)为采样点的振幅值。

所述的时窗宽度取40-60个采样点。

3)将地震数据的振幅谱直接作为地震子波的振幅谱，将叠加剖面浅层数据的振幅谱作为初始子波的振幅谱，利用谱比法计算从初始子波到某一深度地层的品质因数，每一时间上地层品质因数计算都采用同一浅层数据作为初始子波，得到从浅层到深层的均方根品质因数趋势线；

4)利用步骤2)得到的均方根振幅趋势线和步骤3)的均方根品质因数趋势线，沿均方根品质因数趋势线拾取品质因数，利用这个拾取的品质因数和时间t，计算浅层剖面数据的振幅谱A₀(f)经过时间t后振幅谱变为A₁(f)。再利用傅里叶反变换将频率域A₁(f)变换成时间域地震记录，利用步骤2)中均方根振幅计算公式(2)计算拾取品质因数同一时间上的振幅值。通过交互拾取调整均方根品质因数的数值，使计算得到的振幅值和实际振幅变化趋势曲线相吻合，得到这一时间上的均方根品质因数，最后利用Dix公式计算得到每一层的品质因数。

步骤4)浅层初始子波振幅谱A₀(f)经过时间t后变为A₁(f)的计算公式为：

$A_1\left(f\right)=A_0\left(f\right)e^{(-Q_{R,t}^{-1}\mathrm{\πft})}---\left(3\right)$

其中：A₀(f)为浅层剖面数据的振幅谱，作为初始振幅谱，采用的时窗大小和振幅趋势线计算时的相一致；Q_R，t为时间t上拾取的品质因数；f为频率，t为时间；

步骤4)由均方根品质因数计算得到每一层的品质因数公式为：

$Q_n=\sqrt{\frac{t_n{Q}_{R,n}^2-t_{n-1}{Q}_{R,n-1}^2}{t_n-t_{n-1}}}---\left(4\right)$

其中：Q_n为第n层品质因数；Q_R，n和Q_R，n-1为时间t_n和t_n-1上的均方根品质因数。

本发明有效地解决了利用实际地震数据计算品质因数稳定性不好的问题，使利用实际地震数据也能较为精确确定地层的品质因数，实现了地层吸收衰减量计算在实际资料应用中的定量化。

附图说明

图1是本发明地面地震数据品质因数交互拾取示意图；

图2是本发明地面地震数据一条CDP线品质因数计算结果；

图3是本发明VSP走廊叠加数据品质因数交互拾取示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例具体说明本发明。

目前谱比法是品质因数的计算最常用的方法，但其稳定性仍不是很理想，为了解决这个问题，本发明通过交互拾取得到均方根品质因数，再利用Dix公式计算得到每一层的品质因数。本发明可以应用到地面地震叠加剖面和VSP(垂直地震剖面)走廊叠加剖面上。

利用地震数据确定品质因数的方法，具体实现步骤如下：

1)对采集的地震数据进行预处理，得到叠加剖面。

对于地面地震数据，需进行的保幅处理主要包括球面扩散补偿、地表一致性振幅补偿、静校正、速度扫描、叠加处理，预处理中避免对数据进行反褶积、带通滤波和增益处理。

对于VSP(垂直地震剖面)走廊叠加剖面数据，在数据预处理中除需进行和地面地震数据预处理中相同的保幅处理外，还需在叠加前去除井筒波干扰。

2)计算均方根振幅，形成趋势线。

对于地面地震数据采用一个CDP(共深度点)或多个CDP(共深度点)数据计算均方根振幅趋势线，图1右虚线为地面地震数据上计算得到的均方根振幅趋势线。

在VSP(垂直地震剖面)走廊叠加剖面上采用一道计算均方根振幅趋势线，图3右虚线为VSP(垂直地震剖面)数据上计算得到的均方根振幅趋势线。

3)将叠加剖面浅层数据的振幅谱作为初始子波的振幅谱，利用谱比法计算从初始子波到某一深度地层的品质因数，每一时间上地层品质因数计算都采用同一浅层数据作为初始子波，这样就得到从浅层到深层的均方根品质因数趋势线。

对于地面地震数据，图1左虚线为计算得到的均方根品质因数趋势线。

对于VSP(垂直地震剖面)数据，图3左虚线为计算得到的均方根品质因数趋势线。

4)利用步骤(2)得到的均方根振幅趋势线和步骤(3)的均方根品质因数趋势线，沿均方根品质因数趋势线拾取品质因数，利用这个拾取的品质因数和时间t，计算浅层剖面数据的振幅谱A₀(f)经过时间t后振幅谱变为A₁(f)。再利用傅里叶反变换将频率域A₁(f)变换成时间域地震记录，利用均方根振幅计算公式(2)计算拾取品质因数同一时间上的振幅值。通过交互拾取调整均方根品质因数的数值，使计算得到的振幅值和实际振幅变化趋势曲线相吻合，得到这一时间上的均方根品质因数，最后利用Dix公式(公式4)计算得到每一层的品质因数。

对于地面地震数据，图1左实线为拾取的均方根品质因数线，通过调整交互拾取的均方根品质因数数值，让计算得到的振幅值(图1右实线)和实际振幅变化趋势曲线(图1右虚线)相吻合，就得到地面地震数据上这一时间的均方根品质因数，再利用Dix公式(公式4)计算得到地面地震数据每一层的品质因数。图2为地面地震数据一条CDP线品质因数计算结果，图中的颜色深浅代表品质因数数值的大小。

对于VSP(垂直地震剖面)数据，图3左实线为拾取的均方根品质因数线，通过调整交互拾取的均方根品质因数数值，让计算得到的振幅值(图3右实线)和实际振幅变化趋势曲线(图3右虚线)相吻合，就得到VSP(垂直地震剖面)数据上这一时间的均方根品质因数，再利用Dix公式(公式4)计算得到VSP(垂直地震剖面)数据每一层的品质因数。

Claims (5)

1.一种利用地震数据确定品质因数的方法，特点是采用以下步骤实现： 

1)首先对采集的地震数据进行预处理，处理过程进行保幅，得到叠加剖面； 

2)计算均方根振幅，形成趋势线，对于地面地震数据采用一个CDP(共深度点)或多个CDP(共深度点)数据计算，在VSP(垂直地震剖面)走廊叠加剖面上采用一道进行计算； 

所述的均方根振幅A_rms由某一时间采样点上、下截取的时窗内数据计算得到，计算公式为： 

其中：A_rms为均方根振幅；N为参与计算的道数；M为时窗内采样点个数；A(n,m)为采样点的振幅值； 

所述的时窗宽度取40-60个采样点； 

3)将地震数据的振幅谱直接作为地震子波的振幅谱，将叠加剖面浅层数据的振幅谱作为初始子波的振幅谱，利用谱比法计算从初始子波到某一深度地层的品质因数,每一时间上地层品质因数计算都采用同一浅层数据作为初始子波，得到从浅层到深层的均方根品质因数趋势线； 

4)利用步骤2)得到的均方根振幅趋势线和步骤3)的均方根品质因数趋势线，沿均方根品质因数趋势线拾取品质因数，利用这个拾取的品质因数和时间t，计算浅层剖面数据的振幅谱A₀(f)经过时间t后振幅谱变为A₁(f)；再利用傅里叶反变换将频率域A₁(f)变换成时间域地震记录，利用步骤2)中均方根振幅计算公式(2)计算拾取品质因数同一时间上的振幅值；通过交互拾取调整均方根品质因数的数值，使计算得到的振幅值和实际振幅变化趋势曲线相吻合，得到这一时间上的均方根品质因数，最后利用Dix公式计算得到每一层的品质因数。 

2.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤1)所述的保幅是在地面地震数据上，包括进行球面扩散补偿、地表一致性振幅补偿、静校正、速度扫描、叠加处理，预处理中避免对数据进行反褶积、带通滤波和增益处理。 

3.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤1)所述的保幅处理在VSP(垂直地震剖面)数据上，除需进行和地面地震数据预处理中相同的保幅处 理外，还需在叠前去除井筒波干扰。 

4.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤4)浅层初始子波振幅谱A₀(f)经过时间t后变为A₁(f)的计算公式为： 

其中：A₀(f)为浅层剖面数据的振幅谱，作为初始振幅谱，采用的时窗大小和振幅趋势线计算时的相一致；Q_R,t为时间t上拾取的品质因数；f为频率，t为时间。 

5.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤4)由均方根品质因数计算得到每一层的品质因数公式为： 

其中：Q_n为第n层品质因数；Q_R,n和Q_R,n-1为时间t_n和t_n-1上的均方根品质因数。