CN103698808B - 一种对地震和测井数据波形极值特征点分离与波形重构方法 - Google Patents

Abstract

本发明是对地震和测井数据波形极值特征点分离与波形重构方法，确定地震、测井数据一维信号的中央基准线，分别求取初始级波形上左、右极大值点集，连续对纵向上相邻左、右极大值点线性插值并获得与中央基准线的交点集或同区极大值点的内插极小值点集，并重构出一级波形，把一级波形曲线当作初始级波形再进行极值点集筛选、插值与二级新波形的重构，以此重复类推可获得2D或3D分频波形数据体。本发明可以交互地、联合地开展常规地震地质解释、地震属性分析及反演，可实现多频带地震剖面和体的地质解释结果的交互应验、对比约束和质量监控，综合提高地质解释结果的合理性与可靠性。

Description

一种对地震和测井数据波形极值特征点分离与波形重构方法

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术，具体是对地震和测井处理后的数据进行波形信号变换的一种对地震和测井数据波形极值特征点分离与波形重构方法。

技术背景

在物探技术中，要较准确地分解出蕴含在复杂地震或测井混频波形信号里的多尺度地质信息，选择合理的、有效的、符合沉积演化规律（按照地质体发育规模、旋回、周期大小）的分频变换是一种强有力的手段。以地震波为例，地震波形记录反映了地震波动力学特征，也是所有地震属性的源属性，一直是重点研究与描述的对象，目前地学界对原始波形信号采取的分频方法和主要目的有：①改善资料品质、提高地震处理资料信噪比、分辨率和保真度。通过时间域频谱能量扫描技术，按照能量分布情况，确定频带范围，再经过分频叠加，压制干扰波，较好地突出了地震剖面上各种强、弱有效波，保证地震同相轴的连续性，为后续地震地质解释提供便利。②对地震数据进行解释性变换（分频处理），排除不同频段地震反射响应的相互干扰，达到在不同频带上识别、划分不同级次的地质目标，较高精度地分辨出各种地质单元边界和内幕、预测薄储层和沉积微相等。如频率时间谱扫描、地震叠后数据重建+小时窗频谱分析、基于薄层调谐原理的谱分解等技术，基于时频分析的希尔伯特变换、斯托克威尔变换、拉普拉斯变换、傅里叶变换、小波变换、广义S变换、科恩类变换等分频解释技术（广义的褶积原理）等等。③基于波形结构的详细描述与分类方法。代表性的一种是通过利用（骨架、相关）关系树法来表达、理解和描述波形特征层次性（父—子—孙节点系）、波峰和波谷特征点结构之间的关系，用以有效地识别、划分各种波形类型，并利用相邻道波形结构相似性进行波形剖面上地震层位（同相轴）解释、对比与追踪。④基于时域波形特征点的时频域分析方法。最著名的是Hilbert-Huang-Transform（HHT）（Huangetal.，1998）——经验模式分解方法（EmpiricalModeDecomposition，EMD），它由Huang+Hilbert两部分变换构成。Huang变换是通过时域波形信号的多级序左、右极值点包络线获得多级次均值包络线，将多级次非平稳原始信号与其多轮次相减，反复迭代循环，达到把复杂的时间叠加信号从高频→低频的逐级分解、游离出有限数量的、具有一定物理意义的内蕴模式多阶函数分量（固有模态函数），然后，再将其进行Hilbert变换，可获得有意义的瞬时频率和具有更高时频分辨率的Hilbert谱。

目前波形信号变换方法中普遍存在问题和不足是：①由于地震或测井信号本身的复杂性，至今还没有寻找到一种相对较合理、更具广泛实用性的变换方法，并实现沿着从严谨的数学定义（公式）→明确的物理意义→清晰的地质含义这条理想而完整的技术路径，特别是许多较先进、复杂和高级的数据变换大多仅停留在数学或物理或数学+物理层面上。②每种数据变换方法和原理上都存在着不确定性因素、不足之处和局限性，实用上受其严格的理论假设条件和地质背景、原始数据本身的质量制约，且许多方法本身忽略了地质-地球物理基础内涵，算法选择又缺乏目标性、有效性和针对性。③对波形信号分频处理的合理性欠缺、目的性也不明确，随意性、模糊性和人为干预、多解性比较强，实际运用效果差别很大、总体效果不理想，尤其是没有真正地把波形信号的多尺度性（分频性）与沉积单元的分级性（沉积演化的幕次）有机又紧密地联系起来，实属领域空白。④对构成波形信号中重要特征要素点及所包含的特殊地质含义关注不够，利用率很低，未能发挥它们所特有的优势。

发明内容

本发明目的在于提供一种简捷、符合沉积演化规律的对地震和测井数据波形极值特征点分离与波形重构方法。

本发明通过以下步骤实现：

1）野外地震、测井数据，得到经过叠后或叠前处理地震波形和预处理后的测井曲线，截取目标时窗和深窗分析范围，并对地震或测井采样数据进行多点平滑、整形处理；

步骤1）所述的平滑、整形处理包括波形上的棘刺、高频跳跃点、拐点和拐折点形成待分析的初始级波形信号。

2）确定一维信号的中央基准线；

步骤2）所述的中央基准线对地震道记录数据，直接以零基线作为中央基准线或铅垂线，零基线两侧区域为地震道反射波的正、负极性，分别对应波峰与波谷反射能量的左、右两个区带。

步骤2）所述的中央基准线对测井曲线数据，沿初始波形曲线深度方向、逐点自上向下先区分出左、右极值点集并采用多项式平滑拟合出左、右初始极值包络线；

然后按照测井原始采样间隔连续计算每个采样位置上穿越左、右包络线两极值点的中点值，连接所有垂向中点值、采取多项式平滑拟合获得中央基准线；

中央基准线为基准划分出测井两个物理值左、右分布区域，完成对测井信号物理属性左、右采样极值点分区。

所述的区分是：设函数y=f(x)在x₀的一个邻域内有定义，若对于该邻域内异于x₀的x恒有：(1)f(x₀)>f(x)，则f(x₀)为函数f(x)的极大值，x₀为f(x)的极大值点；(2)f(x₀)<f(x)，则f(x₀)为函数f(x)的极小值，x₀为f(x)的极小值点；极大值点、极小值点为极值点。

3）分别求取初始级波形上位于中央基准线左侧的极大值点集（绝对值）和其右侧的极大值点集（绝对值），通过相邻左侧极大值点和右侧极大值点的线性插值连续求取出与中央基准线相交的地震波形回零点集、测井曲线物理平衡点集，再对垂向上相邻左、右极值点集和回零点集或物理平衡点集进行波形重构获得一级波形；

将波形重构后的一级波形进行三次样条函数或多项式插值方法拟合,并使得一级波形曲线采样点数与初始波形曲线采样点数相等，获得光滑的、合理的1D一级波形序列及对应的波形剖面；

步骤3）所述的波形重构按照采样点的深度值或反射时间由大到小、从下往上逐个将垂向相邻的特征点连接；

所述的连接按照地震或测井信号特点分以下两种情形：

①当相邻两极值特征点为异号交替出现时，两点直接连线并与中央基准线相交，线性插值后可获得多个新的回零点或物理属性变化平衡点，重构波形是单波；

②当局部相邻两极值特征点为同号时，两点连线时，需要在它们之间构建一个左或右极小值点，并用两同号极值特征点值的算术和的三分之一进行赋值，重构的波形是复合波。

4）重复步骤3），把一级波形曲线当作初始级波形再进行极值点集筛选、插值与二级新波形的重构；多次重复，获得多级一维新波形；

步骤4）所述的重复次数依据原始信号的频率、采样率和被分析目标的大小而定，通常情况下进行3次以上。

对地震单道逐道地进行上述相同的变换方式，多道间采用横向多点平滑技术，就可获得2D分频波形剖面及3D分频波形数据体。

本发明是一种自适应、自约束、从高频→中频→低频的自然降频的客观过程（相当于滤波），符合沉积发展规律，自然分频能消除来自不同频段、不同尺度地质体之间的相互干扰、叠加，突出了重构波形上几个特征点的主导作用。通过筛选被保留下的更高级别的左、右极值点的采样位置（深度、时间）和极值点物理幅值（极性）都与它们重构前的原始波形记录上极值点所处的采样性质完全相同，具有严格的继承性与保真性特点。随着极值点个数逐步被抽稀减少，频率逐渐降低，被探测的地质单元尺度越来越大，直到极值P、T点和B点数目（少于5个）已不能满足对地质单元的分析为止。

通过本发明对二维地震测线及三维地震数据体的批量处理，能获得多个新的、自然分频地震波形数据体，利用这些在地质成因上有密切联系的分频地震剖面或体，可以交互地、联合地开展常规地震地质解释（地层、构造）、地震属性分析（沉积相、储层）及地震反演等，并实现多频带地震剖面和体的地质解释结果的交互应验、对比约束和质量监控，综合提高地质解释结果的合理性与可靠性。对一维测井数据某个物理信号的分频处理，实现利用单井单物理属性对地质单元的连续剖分和地质解释（储层物理属性、多期旋回、多级层序、沉积相序识别与划分），同时也可以利用单测井数据中多种类型的一维物理信号的分频处理结果进行单井多物理属性的联合、对比约束、交互性地质解释，获得更合理的、更准确的综合测井分析结果。因此，在地学研究的应用前景上，本发明将会发挥很大的作用。

本发明突出了波形奇异点的作用，信号变换完全遵循一种自适应、自约束的过程，多次重构的分频波形上极值点数据值具有继承性和保真性特点，同时能在一定程度上提高信噪比和较强的抗干扰能力，即分频可消除不同频带信号之间的叠加与相互干扰。通过对混频波形频带的自然划分，可重构出不同频率成分的新波形，有效降低了目前地学界大多数信号（数据）复杂解析变换所带来的人为性和分析结果的不确定因素，也增加了其地质含义。在地震数据和测井数据解释中，利用所获得的自然分频波形剖面可以开展相应级次的地质单元和边界的识别与划分、断裂系统的精细解释、下切河道（沉积微相）的识别，利用对井反射系数序列的分解、制作出多频合成地震记录，井震联合完成对地质层位的精细标定，包括对分频地震数据体进行常规的地震属性切片分析等，以及单测井高分辨率层序地层学的多期沉积旋回（储层单元、层序）识别、划分等研究工作。本发明不但增加了一种新的地震和测井数据解释性变换方法，而且在地学应用中较明显地提高了地质体解释和分析的合理性、可靠性与准确性。

附图说明

图1地震波形上（处理后）重要特征点、中央基准线与波峰（正振幅极值点序列）-波谷（负振幅极值点序列）反射分区示意图；

图2测井曲线（预处理后）上重要特征点、中央基准线求解与左、右极值点序列分区示意图；

图3地震数据波形极值特征点分离与一维波形重构方法实施步骤示意图；

(a)：初始波形（2ms采样）与初始级左、右极值点或负振幅极值点、正振幅极值点分布序列；

(b)：初始级右极值点包络线及一级右极值点的筛选(①)、初始级左极值点包络线及一级左极值点的筛选(②)；

(c)：一级重构新波形与一级左、右极值点分布序列；

(d)：一级右极值点包络线及二级右极值点的筛选(③)、一级左极值点包络线及二级左极值点的筛选(④)；

(e)：二级重构新波形与二级左、右极值点分布序列；

(f)：二级右极值点包络线及三级右极值点的筛选(⑤)、二级左极值点包络线及三级左极值点的筛选(⑥)、三级重构新波形与三级左、右极值点分布序列(⑦)；l0、l1、l2，R0、R1、R2分别是初始级、一级、二级左极值点和右极值点包络线上采样点物理属性值的总平均统计线，同级次中，左、右两线是以中央基准线呈镜向对称分布；Pi⁽⁰⁾、Pi⁽¹⁾、Pi⁽²⁾、Pi⁽³⁾分别为初始级波形、一级、二级、三级重构波形上波峰区极大值点集，Tpr⁽⁰⁾、Tpr⁽¹⁾、Tpr⁽²⁾、Tpr⁽³⁾分别为初始级波形、一级、二级、三级重构波形上波峰区极小值点集；Tj⁽⁰⁾、Tj⁽¹⁾、Tj⁽²⁾、Tj⁽³⁾分别为初始级波形、一级、二级、三级重构波形上波谷区极大值点集（绝对值），Ptq⁽⁰⁾、Ptq⁽¹⁾、Ptq⁽²⁾、Ptq⁽³⁾分别为初始级波形、一级、二级、三级重构波形上波谷区极小值点集（绝对值）；Bm⁽⁰⁾、Bm⁽¹⁾、Bm⁽²⁾、Bm⁽³⁾分别为初始级波形、一级、二级、三级重构波形上多级回零点集。

图4地震测线（2D）多道多次重构的波形剖面；

图53D多次重构的地震分频波形数据体；

图6常规全频段处理剖面与重构分频波形剖面联合进行地层单元的识别与划分；

图7利用多频段分频剖面进行断裂系统的精细构造解释；

图8利用多频段分频剖面进行曲流河下切河道（河道微相）的识别；

图9利用井反射系数序列制作的分频合成地震记录综合进行井震地质层位的精细标定；

图10利用单井多条（敏感）曲线自动重构的多级次分频测井曲线联合开展高分辨率层序地层学分析；

图11利用重构分频体的地震属性水平切片进行沉积体系分析。

具体实施方式

本方法的具体实施步骤、应用实例及效果分析如下：

1）野外地震、测井数据，得到经过叠后或叠前处理地震波形和预处理后的测井曲线，截取目标时窗和深窗分析范围，并对地震或测井采样数据进行多点平滑、整形处理；

步骤1）所述的平滑、整形处理包括波形上的棘刺、高频跳跃点、拐点和拐折点形成待分析的初始级波形信号。见图3（a）。

2）确定一维信号的中央基准线；

步骤2）所述的中央基准线对地震道记录数据，直接以零基线作为中央基准线或铅垂线，零基线两侧区域为地震道反射波的正、负极性，分别对应波峰与波谷反射能量的左、右两个区带。见图1、图3（a）。

步骤2）所述的中央基准线对测井曲线数据，沿初始波形曲线深度方向、逐点自上向下先区分出左、右极值点集并采用多项式平滑拟合出左、右初始极值包络线；

然后按照测井原始采样间隔连续计算每个采样位置上穿越左、右包络线两极值点的中点值，连接所有垂向中点值、采取多项式平滑拟合获得中央基准线；

中央基准线为基准划分出测井两个物理值左、右分布区域，完成对测井信号物理属性左、右采样极值点分区。见图2。

所述的区分是：设函数y=f(x)在x₀的一个邻域内有定义，若对于该邻域内异于x₀的x恒有：(1)f(x₀)>f(x)，则f(x₀)为函数f(x)的极大值，x₀为f(x)的极大值点；(2)f(x₀)<f(x)，则f(x₀)为函数f(x)的极小值，x₀为f(x)的极小值点；极大值点、极小值点为极值点。

3）分别求取初始级波形上位于中央基准线左侧的极大值点集（绝对值）和其右侧的极大值点集（绝对值），通过相邻左侧极大值点和右侧极大值点的线性插值连续求取出与中央基准线相交的地震波形回零点集、测井曲线物理平衡点集，再对垂向上相邻左、右极值点集和回零点集或物理平衡点集进行波形重构获得一级波形；见图3（b）→图3（c）。

将波形重构后的一级波形进行三次样条函数或多项式插值方法拟合,并使得一级波形曲线采样点数与初始波形曲线采样点数相等，获得光滑的、合理的1D一级波形序列及对应的波形剖面。见图3（c）；

步骤3）所述的波形重构按照采样点的深度值或反射时间由大到小、从下往上逐个将垂向相邻的特征点连接；

所述的连接按照地震或测井信号特点分以下两种情形：

①当相邻两极值特征点为异号交替出现时，两点直接连线并与中央基准线相交，线性插值后可获得多个新的回零点或物理属性变化平衡点，重构波形是单波。见图1、图3（c）、图3（e）。

②当局部相邻两极值特征点为同号时，两点连线时，需要在它们之间构建一个左或右极小值点，并用两同号极值特征点值的算术和的三分之一进行赋值，重构的波形是复合波。见图1、图3（c）、图3（e）。

4）重复步骤3），把一级波形曲线当作初始级波形再进行极值点集筛选、插值与二级新波形的重构；多次重复，获得多级一维新波形；见图3（e）、图3（f）-⑦。

步骤4）所述的重复次数依据原始信号的频率、采样率和被分析目标的大小而定，通常情况下进行3次以上。

对地震单道逐道地进行上述相同的变换方式，多道间采用横向多点平滑技术，就可获得2D分频波形剖面及3D分频波形数据体。分别见图4、图5。

利用本发明通过实际资料（地震与测井）进行了初步测试与效果分析，已达到了良好的应用效果。

图6是利用该方法获得的多频段分频波形剖面进行地层单元精细识别、划分的实例。图6-（a）是松辽盆地某探区一条高分辨率叠后处理剖面，n1、y2+3、y1、q1等反射层位在剖面上能较好地进行连续追踪与对比，但q2、q3局部地段横向连续性变差，内幕特征不太明显。一次重构的波形剖面上[图6-（b）]除了y1之外，所有目的层位边界极为清晰、相邻地层单元间的波形差异明显，横向追踪、对比更为方便和直观，可直接利用剖面上层次感强、迥异的波形组合特征就能非常便利、快捷又准确地划分出段一级的地层单元。因此，将常规全频段叠后剖面与重构分频波形剖面联合起来，剖面上地层分析精度、解释效率和可靠性将显著提升。

图7是中部盆地某工区综合利用重构的多频段分频波形剖面进行断裂系统解释。叠后剖面上[7-（a）]F1、F2两条主断层特征比较明显，但构造细节与结构内幕并不太清晰、解释精度有限。通过对图7-（a）→（d）的解析，我们能较完整、准确地再现该断裂系统（F1、F2、F3、F4）的发育过程与分布特征，准确地解剖断层性质（拉张型正断层）、断点位置、组合关系及内部细节，并为后期钻探所应验。与常规剖面解释手段相比，分频剖面显示出更大的分辨优势。

图8是某工区利用重构的多频段分频剖面的波形变化特征进行曲流河下切河道（沉积微相）的识别例子。常规剖面（图8-(b)，1.5S附近、345-365道之间）上同相轴很光滑、稳定可连续追踪，显示出上下地层接触界面很平整、连续。但从一次和二次重构剖面上看（图8-(c)、(d)），该位置见有非常明显的同相轴下拉现象，这通常是河道下切或断层面的响应，图8-(a)为1.5S附近的地震振幅属性切片证实此处为一大型曲流河的下切河道。因此，分频剖面能够有效地克服其它频段信号的干扰和叠加，更好地再现与分辨出真实、客观的地质现象。

图9是利用单井反射系数序列的分频结果对某探区中生代目标地层的井震地质层位精细标定的全过程。主要地质-地震层位有：Tk-白垩系底反射层（K），TJ3q-上侏罗统齐古组（J3q），TJ2t-中侏罗统头屯河组（J2t），TJ2x—中侏罗统西山窑组底反射层（J2x），TJ1s—下侏罗统三工河组（J1s），TJ1b—下侏罗统八道湾组底反射层（J1b），TT2s—中三叠统克拉玛依组上段底反射层（T2s），TT2x—中三叠统克拉玛依组下段底反射层（T2x）。

先利用井反射系数序列（图9-（a），目标分析长度518ms，2ms采样）进行正、负反射系数极值特征点多次分解与重构，从反射系数重构波形中分别准确地计算出三个视主频（16Hz—低频、45Hz—中频、160Hz—极高频），分别选择与视频率大小相同的理论零相位Ricker子波（图9-（b），采样总长度200ms，采样率为2ms）与井反射系数序列进行褶积，获得三组分频合成地震记录（图9-（e）-绿色、（f）-粉红、（g）-黄色）。图9-（c）为常规地震层位标定的合成波形记录（红色，35频率是利用对地震资料频谱主频能量的分析，并结合井旁道提取的实际子波最终确定的。白虚线为该井的地震-地质层位标定结果，蓝实线为井中实际地层分层边界位置，两者存在一定偏离，其中有些为了易于在剖面上进行波形追踪而人为做了上下漂移，但有些属标定精度较粗），图9-（d）井旁五道实际地震记录（白色，采样率2ms），图9-（h）是将多频合成波形记录进行叠合显示（用不同颜色区分），易于垂向综合观察不同尺度合成波形上波峰、波谷点极值能量大小、重叠程度及变化。从图9上看，利用低频合成记录（e）能大体控制主要目标地震-地质层位的分布，尤其是工区内三个最重要的地质层位K、J2x、T2s在（e）上波形能量反映极为明显，但仍不能很准确地确定所有地震层位的位置和反射极性。中频合成记录（f）可对上述层位（包括T2x）做进一步相对准确和清晰的定位，与（c）相比（白虚线为层位追踪位置），（f）与实际地震道记录（d）在波形相似性和层位匹配性上显得更好、更合理些，尤其是下部（白线虚框范围）。而极高频合成记录面貌（g）由于更接近于（a），显然对目标地震-地质层位（红虚线框）归位精度、符合率更高，能更合理、更精细地标定出地震记录上地震层位所追踪的究竟是波峰点或波谷点（极性），还是波峰、波谷靠上或靠下部位。图9-（d）上用红虚线在实际地震道上重新标定与调整后的地震-地质层位位置。如（d）上K—波峰靠下位置（原为正对波峰）、J3q—波谷靠上部（原为上方波峰，但距离实际地质层位太远）、J2t—波谷（原为上方波峰）、J2x—波谷稍靠下位置（原为J2x上部强波峰）、J1s—波峰稍靠下（原为波峰，调整前后基本相当）、J1b—波谷（原为波峰，调整前后基本相当）、T2s—波峰上部（原为波谷）、T2x—波峰。实际应用证明，利用分频波形制作的多频合成记录比常规单一频段（地震资料主频）制作出的合成记录所标定出的地震-地质层位和井实际层位更为接近，且更容易确定反射极性，此外，多频合成地震记录与实际地震道记录的联合对比运用，会使层位标定精度和合理性明显提高，为后续剖面上层位准确追踪、对比打下良好基础。

图10是利用本发明对某油田中三叠统上克拉玛依组（砂泥碎屑岩储层）的单井四条敏感曲线（SP、GR、AC、Rt）自动进行测井曲线上多级极值特征点的分离与分频测井曲线的重构，并联合开展高分辨率层序地层学中多期旋回层序的识别与划分的实例分析。其中，正三角形代表从下向上的正韵律性、反映地层基准面由下降→上升的变化（上升半旋回）、沉积粒度从粗到细；倒三角形代表从下向上的反韵律性、反映地层基准面由上升→下降（下降半旋回）、沉积粒度从细到粗的变化特点。综合上述多条曲线上具有旋回层序边界识别意义的多级次左、右极值特征点（沉积作用转换点倒三角形过渡到正三角形的转换位置，相序转换点-正三角形转变到倒三角形的转换点）及垂向上物理量的韵律性变化进行多期旋回层序的划分。图10中一级重构测井曲线为中频曲线，沉积周期相对较短，由16个中-短期地层基准面半旋回组成，并构成7个完整的中-短期旋回层序（一个连续的下正、上倒的两个三角形可组成一个完整的旋回层序单元）和2个半旋回结构的中-短期旋回层序单元；二级重构测井曲线为低频曲线，沉积周期较长，可划分出7个中期半旋回结构，并将上克拉玛依组剖分为3个完整的中期旋回层序单元和1个半旋回结构的中期旋回层序。两期旋回层序的划分结果与该井纵向岩性剖面、取心分析和区域沉积特征之间具有良好的一致性，实际效果十分明显。该方法为今后从测井曲线上自动、快速地开展高分辨率层序地层学研究提供了一种简易、方便、有效的地质分析工具。

图11是本发明对海上某油田常规叠后地震数据体进行的地震分频数据体的处理和切片分析。

探区晚第三纪珠江组沉积早期以发育海陆过渡相的潮控三角洲沉积体系（三角洲前缘亚相、水下分流河道微相为主）间夹滨-浅海相砂-泥岩为沉积特征，西北方向的古珠江三角洲体系为该区提供了较丰富的物质来源。从图11-d低频二级分频体振幅切片上可清晰地分辨出来自西北方向的几条大型水下分流河道微相，但小型分流河道与支流间湾亚相不易识别。图11-c中-低频一级分频体振幅切片上又能识别出水下分流河道之间的支流间湾微相，几条大河道平面的连续性相对变好。图11-b中频初始级分频体振幅切片上又能继续分辨出小型分流河道，分流河道的延伸变得更加连续。图11-a是全频段振幅切片，尽管主要沉积地貌单元也能依稀识别，但很难做到通过分频地震数据体切片实现从大尺度到中等尺度再到小尺度的分级解剖、更深入地了解三角洲前缘上沉积微相的空间展布、相序接触关系及时间演化规律。

本发明从继承性、连续性和保真性角度，达到对地震、测井信号逐级降频的自然、自动的分频效果，同时具有简捷、快速、自适应的优点；利用信号中不同级次（极值）包络线上极值特征点的垂向韵律性变化，并建立这些分级特征点所重构的分频波形与地下地质体（分界面）的沉积旋回性、周期性、尺度性之间的响应关系。通过上述国内多个盆地的地震、测井实际资料的实验应用，已彰显出较强的实用性、可操作性与有效性；也拓宽和提高了现有地震和测井资源的应用领域和利用率，并成为用于地质综合解释的一种新的数据转换手段与分析工具。

Claims (5)

1.一种对地震和测井数据波形极值特征点分离与波形重构方法，特点是通过以下步骤实现：

1)野外地震、测井数据，得到经过叠后或叠前处理地震波形和预处理后的测井曲线，截取目标时窗和深窗分析范围，并对地震或测井采样数据进行多点平滑、整形处理；

2)确定一维信号的中央基准线；

步骤2)所述的确定中央基准线，对地震道记录数据，直接以零基线作为中央基准线或铅垂线，零基线两侧区域为地震道反射波的正、负极性，分别对应波峰与波谷反射能量的左、右两个区带；

步骤2)所述的确定中央基准线，对测井曲线数据，沿初始波形曲线深度方向、逐点自上向下先区分出左、右极值点集并采用多项式平滑拟合出左、右初始极值包络线；

然后按照测井原始采样间隔连续计算每个采样位置上穿越左、右包络线两极值点的中点值，连接所有垂向中点值、采取多项式平滑拟合获得中央基准线；

中央基准线为基准划分出测井两个物理值左、右分布区域，完成对测井信号物理属性左、右采样极值点分区；

3)分别求取初始级波形上位于中央基准线左侧的极大值点集和其右侧的极大值点集，通过相邻左侧极大值点和右侧极大值点的线性插值连续求取出与中央基准线相交的地震波形回零点集、测井曲线物理平衡点集，再对垂向上相邻左、右极值点集和回零点集或物理平衡点集进行波形重构获得一级波形，对地震道记录数据，物理平衡点是回零点；对测井曲线数据，物理平衡点是每个采样位置上穿越左、右包络线两极值点的中点值；

将波形重构后的一级波形进行三次样条函数或多项式插值方法拟合，并使得一级波形曲线采样点数与初始波形曲线采样点数相等，获得光滑的、合理的一维一级波形序列及对应的波形剖面；

步骤3)所述的波形重构按照采样点的深度值或反射时间由大到小、从下往上逐个将垂向相邻的特征点连接；

所述的连接按照以下地震或测井信号特点确定：

①当相邻两极值特征点为异号交替出现时，两点直接连线并与中央基准线相交，线性插值后可获得多个新的回零点或物理属性变化平衡点，重构波形是单波；

②当局部相邻两极值特征点为同号时，两点连线时，需要在它们之间构建一个左或右极小值点，并用两同号极值特征点值的算术和的三分之一进行赋值，重构的波形是复合波；

4)重复步骤3)，把一级波形曲线当作初始级波形再进行极值点集筛选、插值与二级新波形的重构；多次重复，获得多级一维新波形；

对地震单道逐道地进行上述步骤1)至步骤3)的变换方式，多道间采用横向多点平滑技术，就可获得2D分频波形剖面及3D分频波形数据体。

2.根据权利要求1的方法，特点是步骤1)所述的平滑、整形处理包括波形上的棘刺、高频跳跃点、拐点和拐折点形成待分析的初始级波形信号。

3.根据权利要求1的方法，特点是所述的极值点分区：设函数y＝f(x)在x₀的一个邻域内有定义，若对于该邻域内异于x₀的x恒有：(1)f(x₀)>f(x)，则f(x₀)为函数f(x)的极大值，x₀为f(x)的极大值点；(2)f(x₀)<f(x)，则f(x₀)为函数f(x)的极小值，x₀为f(x)的极小值点；极大值点、极小值点为极值点；y＝f(x)是表示地震波形或测井曲线的函数。

4.根据权利要求1的方法，特点是步骤4)所述的多次重复，重复次数依据原始信号的频率、采样率和被分析目标的大小而定。

5.根据权利要求4的方法，特点是所述的重复次数是3次以上。