CN103744116A - 一种叠前道集的全时间域相位一致性校正方法 - Google Patents

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Abstract

一种叠前道集的全时间域相位一致性校正方法，包括如下步骤：S1.设定时间窗口，选择叠前道集D1中的多个道叠加形成第一模板道；S2.将第一模板道分别与叠前道集各道做互相关，求取出时移量DT1；S3.利用时移量DT1将叠前道集D1拉平后得到D2；S4.从D2中选择至少包含两个完整地震波性的时间窗口WT，从D2中选择多个道叠加形成第二模板道；对WT中的每一道，计算相似度S；S5.对WT中每一道，选择相似度S最大的值对应的角度
Figure 569622DEST_PATH_IMAGE001
作为相位修正量。本发明中的非物理性道集拉平消除剩余时差和分段常相位校正串行使用的方法实现CRP道集的相位一致性校正使相位校正对资料的要求降低，效率增高。

Description

一种叠前道集的全时间域相位一致性校正方法
技术领域
本发明属于石油物探领域，涉及一种叠前道集的全时间域相位一致性校正方法。
背景技术
提高地震剖面的信噪比和分辨率始终是地震处理解释研究的重要内容，在动静校正后的CRP道集内振幅和相位相同的假设条件下，且消除了剩余时差，地震叠加技术能明显提高资料信噪比。地震资料处理中通常用反褶积的方法来消除子波影响，其中应用范围最广的最小相位反褶积假设地震波是最小相位的，这种假设往往得不到满足时会产生预料不到的剩余相位。
人们提出了很多关于相位校正的方法，如在时间域和频率域都可以实现的常相位校正方法、变相位校正方法、分频常相位校正、时差常相位校正及加权叠加、地表一致性相位校正等。其中与本发明最相似的是变相位校正方法，变相位校正的基本思想是将整个地震记录按不同的属性（频率、时间、空间）划分为多个小窗口，然后假定每个小窗口中的相位校正量为常数，所使用的校正方法与常相位校正方法相同。
上述的相位校正方法，是在时间域同相轴消除剩余时差的基础上进行的，而已有的消除剩余时差方法对地震资料信噪比有较高的要求，在搜索邻近地震道的时候遇到断裂情况或者信号弱的地方容易失去方向。
发明内容
为克服现有的相位校正方法存在的技术缺陷，本发明公开了一种叠前道集的全时间域相位一致性校正方法。
本发明所述的一种叠前道集的全时间域相位一致性校正方法，包括如下步骤：
    S1.设定时间窗口，选择叠前道集D1中的多个道叠加形成第一模板道，所述叠加为将各道相同时间点的振幅值取平均作为第一模板道的振幅；所述时间窗口包含至少一个完整地震波形；
    S2.将第一模板道分别与叠前道集各道做互相关，找出相关度最大值位置,求取出时移量DT1；遍历叠前道集内的每一道及每一道在时间窗口内的全部时间点；
S3.利用时移量DT1将叠前道集D1拉平后得到D2；
    S4. 从D2中选择至少包含两个完整地震波性的时间窗口WT，并从D2中选择多个道叠加形成第二模板道，将时间窗口WT内全部道和第二模板道进行希尔伯特变换后，对WT中的每一道，利用下式计算相似度S；
                                                    
其中，
式中H表示希尔伯特变换，
Figure 2014100303470100002DEST_PATH_IMAGE003
表示时间窗口WT中的道，
Figure 360014DEST_PATH_IMAGE004
为第二模板道进行希尔伯特变换后得到的包络，时间t1、t2表示预先定义的时间窗口WT两端节点；
S5. 对WT中每一道，选择相似度S最大的值对应的角度 
Figure 2014100303470100002DEST_PATH_IMAGE005
作为相位修正量，移动时间窗口WT，重复步骤S4，直至遍历D2中的全部道。
优选的，所述步骤S1中选择叠前道集中的近道和/或中道叠加。
优选的，所述步骤S1中用于叠加的道占整个叠前道集数量的20%-50%。
 优选的，所述步骤S4中选择叠前道集D2中的近道和/或中道叠加。
本发明中的非物理性道集拉平消除剩余时差和分段常相位校正串行使用的方法实现CRP道集的相位一致性校正使相位校正对资料的要求降低，效率增高。优选利用近、中道叠加道做模板，可以减少远道动校拉伸对第一模板道的影响。
附图说明
图1为叠前道集的一个图形化显示形式图，
图2为本发明的一种具体实施方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
  本发明所述的一种叠前道集的全时间域相位一致性校正方法包含如下步骤，S1.设定时间窗口，选择叠前道集D1中的多个道叠加形成第一模板道，所述叠加为将各道相同时间点的振幅值取平均作为第一模板道的振幅；所述时间窗口包含至少一个完整地震波形；
    S2.将第一模板道分别与叠前道集各道做互相关，找出相关度最大值位置,求取出时移量DT1；遍历叠前道集内的每一道及每一道在时间窗口内的全部时间点；
S3.利用时移量DT1将叠前道集D1拉平后得到D2 ；
    S4.从D2中选择至少包含两个完整地震波性的时间窗口WT，并从WT中选择多个道叠加形成第二模板道，将时间窗口WT内全部道和第二模板道进行希尔伯特变换后，对WT中的每一道，利用下式计算相似度S；
     
Figure 348787DEST_PATH_IMAGE001
其中
Figure 476143DEST_PATH_IMAGE002
式中H表示希尔伯特变换，
Figure 313649DEST_PATH_IMAGE003
表示WT中的道,
Figure 817442DEST_PATH_IMAGE004
为第二模板道进行希尔伯特变换后得到的包络，时间t1、t2表示预先定义的时间窗口WT两端节点；
S5. 对WT中每一道，选择相似度S最大的值对应的角度 
Figure 56794DEST_PATH_IMAGE005
作为相位修正量，移动时间窗口WT，重复步骤S4，直至遍历D2中的全部道。
图2为本发明的一种具体实施方式的示意图，
叠前道集的一个数据集如图1所示，横坐标为炮检距，纵坐标为时间，黑色实心形状实际是密集的上下振动波形，由于图片显示比例原因形成黑色实心，每个黑色实心形状为一个完整的地震波形，在横向方向上截取的时间窗口应该包含至少一个完整的地震波形，黑色实心形状的纵向高度表示振幅。图中横坐标炮检距相同的各个点可以看成构成一个道。
用户根据所关心的时间域，自行设定包含至少一个完整地震波形的时间窗口，选择叠前道集中的多个道进行叠加形成第一模板道，第一模板道每一时间点的振幅值为选择叠加的所有道相应时间点的振幅平均值。选择叠加的道应该是各个道中波形稳定、质量好的道，使用者根据经验自行选取。根据炮检距的大小将各个道划分为数量相等的近、中、远道，一般来说，中道振幅值受干扰小，而近道的时移量比较准确，因此优先选择近、中道作为叠加的道。选择叠加的道一般占叠前道集全部道的20-50%，例如1/3，选择的道太多或太少，得到的第一模板道都不利于准确反映整个道集的时域性，道多可能包含信息被污染的道。
第一模板道与叠前道集的各个道按照不同的时间点对应不同的振幅值，可以看成维数相等的向量。分时窗求取各道数据，以及相对应时窗内的第一模板道数据。
根据数学领域求取向量相关度的方法，将第一模板道分别与叠前道集各道做互相关，找出相关度最大值位置。例如取S1中设定的时间窗口长度为5，第一模板道数据为向量a(x1,x2,..x5)，此时时窗的中心点，即第三个位置为标准位置，则与第一模板道做相关的某一地震道数据在第一模板道时间窗口的2倍宽度，并以第一模板道的标准位置为中心点，则在该地震道的时窗-5+1:5+1内滑动取值，每次取值个数为5，滑动时窗取值相应得到5个向量bi(y1,y2,..y5)，i=1,…5,向量a与bi求互相关得出5个互相关值，找出5个互相关值中最大值对应的那个向量的索引，例如位置4，则与第一模板道标准位置3之间的差值为求取的时移量，依次类推完成每个时间点对应的时移量DT1。
将时移量DT1 补到道集上进行加减运算，即可将叠前道集拉平。
时移量修正后，进行分段常相位校正的时窗划分，选择修正后的叠前道集D2中的若干道，优选为近道或中道进行叠加，形成第二模板道，然后将第二模板道进行希尔伯特变换得到第二模板道的相位和包络，设定时间窗口，时间窗口应包含至少两个完整的地震波形，对时间窗口内的每一道进行希尔伯特变换H（X） 。
    由用户给定一个相位扫描的范围和扫描的个数，计算得到扫描的相位步长
Figure 355051DEST_PATH_IMAGE006
，从而得到一个常相位序列，在每个时窗内循环这个相位序列进行时间域的常相位校正，时间域的校正公式可以采用周兴元在《常相位校正》（石油地球物理勘探,1989,24(2):119~129）中的记载：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
              (1)
 其中
Figure 679853DEST_PATH_IMAGE008
为校正后的时间信号；
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为
Figure 862704DEST_PATH_IMAGE010
的Hilbert变换。
    基于上述时间域校正后，再利用相似度准则得到相位校正的最合适相位角，将时窗WT内的每道按照这个相位角进行常相位校正；
    对WT中的每一道，利用下式计算相似度S；
              
Figure 690983DEST_PATH_IMAGE001
                    (2)
其中
Figure 425721DEST_PATH_IMAGE002
；                                  (3)
式中H表示希尔伯特变换，表示时间窗口WT中的道，
Figure 83415DEST_PATH_IMAGE004
为第二模板道进行希尔伯特变换后得到的包络，时间t1、t2表示预先定义的时间窗口WT两端节点。
在没有测井资料的时候，鉴于最大方差模和parssimony准则计算效率比较低，采用（2）、（3）两式的相似度准则计算效率较高，且这种判别准则的目的不是校正成零相位而只是要实现相位的一致性校正。
对WT中每一道，选择相似度S最大的值对应的角度 
Figure 861858DEST_PATH_IMAGE005
作为相位修正量，移动时间窗口，从（3）式可以看出，改变时间窗口的起始位置t1、t2实际就是改变角度
Figure 829814DEST_PATH_IMAGE005
，即如图2所示，以预先设定的步长改变角度
Figure DEST_PATH_IMAGE011
。使时间窗口遍历整个叠前道集D2，从而得到D2中每一道的相位修正量。
    通过CRP道集全时间域同相轴校平方法可以减少远道动校拉伸对模板道的影响，保证地震同相轴在时间上的前后约束关系，保持AVO特征。
在消除剩余时差基础上分时窗进行变相位校正，其中在每个时窗内采用常相位校正，运算简单快速，且考虑了地震波的频散问题。
因此，本发明旨在采用一种非物理性道集拉平消除剩余时差和分段常相位校正串行使用的方法实现CRP道集的相位一致性校正。
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种叠前道集的全时间域相位一致性校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
      S1.设定时间窗口，选择叠前道集D1中的多个道叠加形成第一模板道，所述叠加为将各道相同时间点的振幅值取平均作为第一模板道的振幅；所述时间窗口包含至少一个完整地震波形；
      S2.将第一模板道分别与叠前道集各道做互相关，找出相关度最大值位置,求取出时移量DT1；遍历叠前道集内的每一道及每一道在时间窗口内的全部时间点；
S3.利用时移量DT1将叠前道集D1拉平后得到D2；
       S4.从D2中选择至少包含两个完整地震波性的时间窗口WT，并从D2中选择多个道叠加形成第二模板道，将时间窗口WT内全部道和第二模板道进行希尔伯特变换后，对WT中的每一道，利用下式计算相似度S；
                                                    
Figure 866973DEST_PATH_IMAGE001
其中
Figure 729887DEST_PATH_IMAGE002
，
式中H表示希尔伯特变换，
Figure 954195DEST_PATH_IMAGE003
表示WT中的道,
Figure 953375DEST_PATH_IMAGE004
为第二模板道进行希尔伯特变换后得到的包络，时间t1、t2表示预先定义的时间窗口WT两端节点；
S5. 对WT中每一道，选择相似度S最大的值对应的角度 作为相位修正量，移动时间窗口WT，重复步骤S4，直至遍历D2中的全部道。
2.如权利要求1所述的一种叠前道集的全时间域相位一致性校正方法，其特征在于，所述步骤S1中选择叠前道集中的近道和/或中道叠加。
3.如权利要求1所述的一种叠前道集的全时间域相位一致性校正方法，其特征在于，所述步骤S1中用于叠加的道占整个叠前道集数量的20%-50%。
4.如权利要求1所述的一种叠前道集的全时间域相位一致性校正方法，其特征在于，所述步骤S4中选择D2中的近道和/或中道叠加。
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