CN104122583B - 一种拓宽地震数据频谱的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拓宽地震数据频谱的方法和装置。所述方法采用谱模拟法对地震数据进行频谱拓宽处理，在所述谱模拟法的选择拟合频带的步骤中，执行标准差模判别模式选择最佳拟合频带，其中，执行标准差模判别模式包括以下步骤：选取地震数据中任意CMP道集中的任意一道数据；采用谱模拟法并选择不同的拟合频带分别对所述任意一道数据进行频谱拓宽处理，获得所述任意一道数据的多组频谱拓宽处理后数据；分别计算所述多组频谱拓宽处理后数据的标准差模，选择所得标准差模中的最大值所对应的拟合频带作为最佳拟合频带。
Description
技术领域
本发明属于石油地震勘探资料处理领域，更具体地讲，涉及一种应用于高分辨率地震资料处理的拓宽地震数据频谱的方法和装置。
背景技术
地震波在传播过程中，地层对地震波能量有吸收作用，一方面表现在地震波的能量随传播时间而衰减，另一方面地层对地震波的频率具有选择性，加之相当严重的噪声影响，会导致地层分辨率降低。正是由于地震波随传播时间的衰减和地层对地震波的选择性吸收，产生了地震波能量随频率升高的补偿问题。
而地震记录中的高频信息对研究薄层或小的地质体有着重要意义，因此需要对地震记录进行有效的拓频处理。而通常采用的常规拓频方法如反褶积、谱白化等，在提高分辨率的同时都降低了信噪比，同时由于引入了一些虚假同相轴，会破坏正常的波组关系。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于解决上述技术问题中的一个或多个。
本发明的目的在于提供一种能够有效突出目标信息并得到频谱拓宽后高分辨率、高信噪比的地震资料剖面的拓宽地震数据频谱的方法和装置。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种拓宽地震数据频谱的方法，采用谱模拟法对地震数据进行频谱拓宽处理，在所述谱模拟法的选择拟合频带的步骤中，执行标准差模判别模式选择最佳拟合频带，其中，执行标准差模判别模式包括以下步骤：选取地震数据中任意CMP道集中的任意一道数据；采用谱模拟法并选择不同的拟合频带分别对所述任意一道数据进行频谱拓宽处理，获得所述任意一道数据的多组频谱拓宽处理后数据；分别计算所述多组频谱拓宽处理后数据的标准差模，选择所得标准差模中的最大值所对应的拟合频带作为最佳拟合频带。
根据本发明的拓宽地震数据频谱的方法的一个实施例，采用下式1计算所述标准差模：
式中，所述xi为任意一道待计算地震数据的第i个值，1≤i≤N，i、N为正整数且xi≠0。为所有道待计算地震数据的平均值。
根据本发明的拓宽地震数据频谱的方法的一个实施例，所述谱模拟法包括以下步骤：选择地震数据中的多道数据求取平均振幅谱并获得原始振幅信息；选择拟合频带；利用所述拟合频带范围内的信息进行拟合得到拟合曲线；通过所述拟合曲线对地震数据中的高频部分进行延拓处理，并将获得的高频补偿曲线与原始振幅信息进行加权求和，获得包括补偿后高频信息的频谱拓宽后数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种拓宽地震数据频谱的装置，所述装置包括：频谱拓宽处理模块：用于采用谱模拟法对地震数据进行频谱拓宽处理；拟合频带选择模块：用于采取标准差模判别模式选择谱模拟法中使用的最佳拟合频带；标准差模判别模块：用于执行标准差模判别模式，其中，执行标准差模判别模式包括以下步骤：选取地震数据中任意CMP道集中的任意一道数据；采用谱模拟法并选择不同的拟合频带分别对所述任意一道数据进行频谱拓宽处理，获得所述任意一道数据的多组频谱拓宽处理后数据；分别计算所述多组频谱拓宽处理后数据的标准差模，选择所得标准差模中的最大值所对应的拟合频带作为最佳拟合频带。
根据本发明的拓宽地震数据频谱的装置的一个实施例，采用下式1计算所述标准差模：
式中，所述xi为任意一道待计算地震数据的第i个值，1≤i≤N，i、N为正整数且xi≠0。为所有道待计算地震数据的平均值。
根据本发明的拓宽地震数据频谱的装置的一个实施例，所述谱模拟法包括以下步骤：选择地震数据中的多道数据求取平均振幅谱并获得原始振幅信息；选择拟合频带；利用所述拟合频带范围内的信息进行拟合得到拟合曲线；通过所述拟合曲线对地震数据中的高频部分进行延拓处理，并将获得的高频补偿曲线与原始振幅信息进行加权求和，获得包括补偿后高频信息的频谱拓宽后数据。
本发明结合实际地震资料处理后可以有效地突出目标地质信息，在提高分辨率的同时，对信噪比影响较小；同时通过选取多道数据进行频谱拟合延拓，可以避免仅使用标准地震道数据引起的随机干扰；利用标准差模判别模式可以选取相对合适的拟合频带。本发明具备严格的数据理论基础，不仅可以有效地拓宽频带，使得地震剖面的同相轴变细并且剖面的分辨率得到了提高，而且运用本发明的方法处理的地震资料剖面效果要远优于仅使用谱模拟拓频处理的地震资料剖面，在石油地震勘探资料高分辨率处理方面具有很好的应用前景。
具体实施方式
以下，将详细说明本发明的示例性实施例。
可通过计算机软件模块实现本发明的拓宽地震数据频谱的方法。在本申请中描述的各个步骤不限制为上述步骤，其中的一些步骤可被进一步拆分为更多的步骤，并且一些步骤可合并为较少的步骤。另外，地震数据也可称为地震资料或地震记录。
本发明还提供一种拓宽地震数据频谱的装置。在本发明的示例性实施例中，假设在通用计算机系统上通过实现各步骤的功能的软件模块执行所述拓宽地震数据频谱的方法。
本发明的基本思路是：在基于形态分解的基础上，应用谱模拟法对地震数据进行频谱拓宽处理，并且在利用谱模拟法进行频谱拓宽处理时引入标准差模判别模式来选择合适的最佳拟合频带，同时结合原始地震资料振幅谱的特点选择拓宽的范围，突出地质目标信息，最后可得到频谱拓宽后的高分辨率、高信噪比的地震资料剖面。
根据本发明的示例性实施例，本发明的拓宽地震数据频谱的方法采用谱模拟法对地震数据进行频谱拓宽处理，在所述谱模拟法的选择拟合频带的步骤中，执行标准差模判别模式选择最佳拟合频带。
谱模拟法是现有技术中常用的一种拓频方法。由于地震波在向下传播的过程中，高频部分还留有一定的成分，因此可依据该残留的高频部分并采用谱模拟的方法来拓宽频谱，实现高频补偿。并且，谱模拟法利用子波频谱与地震数据频谱的相似性，频谱拓宽处理后得到的高频部分使得地震振幅得以相对保真，并可以将高频补偿曲线和原始振幅信息加权求和后作为补偿后的高频信息。
根据本发明的示例性实施例，谱模拟法可以包括以下步骤：
1)选择地震数据中的多道数据求取平均振幅谱并获得原始振幅信息。
由于运用谱模拟法的假设条件是：①实际地震子波的振幅谱形状在时间和空间方向上具有相似性；②地震记录振幅谱与子波振幅谱相似；③子波振幅谱是连续光滑的。因此，求取平均振幅谱并获得原始振幅信息是非常必要的。
2)选择拟合频带。
3)利用所述拟合频带范围内的信息进行拟合得到拟合曲线。例如可以采用本领域公知的多项式拟合等方法得到拟合曲线。
4)通过所述拟合曲线对地震数据中的高频部分进行延拓处理，并将获得的高频补偿曲线与原始振幅信息进行加权求和，获得包括补偿后高频信息的频谱拓宽后数据。由于用拟合方法得到延拓后的高频信息虽然没有间断点且逐渐衰减为零、具有蓝色滤波特性，但是其过于光滑，为此需要将高频补偿曲线和原始振幅信息加权求和后作为补偿后的高频信息。
上述谱模拟法的步骤仅为示例性的说明，本发明不限于上述步骤。
本发明在进行频谱拓宽处理时引入了标准差模判别模式来选取合适的拟合频率范围进行拟合，从而能够获得相对最好的补偿效果。
根据本发明的示例性实施例，执行标准差模判别模式包括以下步骤：
a)选取地震数据中任意CMP道集中的任意一道数据。
b)采用谱模拟法并选择不同的拟合频带分别对所述任意一道数据进行频谱拓宽处理，获得所述任意一道数据的多组频谱拓宽处理后数据。也即，选择不同的拟合频带对所选取的任意一道数据进行频谱拓宽处理以得到多组频谱拓宽处理后数据。其中，选择不同的拟合频带时，需要根据所处理的地震资料的地质特点进行选择，并且需要经过多次试验来确定达到比较合适的补偿效果的拟合频带，同时按照分析结果给出模拟频带的初始范围，最终使用本发明的标准差模判别准则来选择最佳拟合频带。
c)分别计算所述多组频谱拓宽处理后数据的标准差模，选择所得标准差模中的最大值所对应的拟合频带作为最佳拟合频带。
在步骤c中，本发明引入了标准差模的概念，不仅反映了地震数据的能量集中程度，而且还消除了平均效应。具体地，采用下式1计算所述标准差模：
式中，所述xi为任意一道待计算地震数据的第i个值，1≤i≤N，i、N为正整数且xi≠0。为所有道待计算地震数据的平均值。
选择所得标准差模的最大值所对应的拟合频带作为最佳拟合频带，然后按照此拟合频带拟合后再进行延拓处理的补偿效果是相对最好的。若选择拟合的频带范围是有效频带的低频部分，则对优势频带内的高频部分起到了压制作用，体现到时间域中就是地震资料剖面的细节信息被模糊，造成分辨率的下降；若选择拟合的频带范围频带是有效频带的高频部分，则会对高频部分造成过度的提升，导致引入过多的高频部分，可能造成假的高分辨率。因此，本发明采用标准差模判别模式来选择合适的最佳拟合频带，在提高分辨率的同时，对信噪比也不会造成太大的影响，更加符合所处理地震资料的地质特点。
根据本发明的示例性实施例，所述拓宽地震数据频谱的装置则包括用于采用谱模拟法对地震数据进行频谱拓宽处理的频谱拓宽处理模块、用于采取标准差模判别模式选择谱模拟法中使用的最佳拟合频带的拟合频带选择模块以及用于执行标准差模判别模式的标准差模判别模块。
其中，标准差模判别模块执行标准差模判别模式的步骤同上，在此不作赘述。
综上所述，本发明的拓宽地震数据频谱的方法和装置通过引入标准差模判别模式，在谱模拟时依据该模式选择合适的最佳拟合频带，能够很好地拓宽频带范围并突出地质目标信息，最后得到高分辨率、高信噪比的地震资料剖面。
尽管已参照示例性实施例表示和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。
Claims (4)
1.一种拓宽地震数据频谱的方法，其特征在于，采用谱模拟法对地震数据进行频谱拓宽处理，在所述谱模拟法的选择拟合频带的步骤中，执行标准差模判别模式选择最佳拟合频带，其中，执行标准差模判别模式包括以下步骤：
选取地震数据中任意CMP道集中的任意一道数据；
采用谱模拟法并选择不同的拟合频带分别对所述任意一道数据进行频谱拓宽处理，获得所述任意一道数据的多组频谱拓宽处理后数据；
分别计算所述多组频谱拓宽处理后数据的标准差模，选择所得标准差模中的最大值所对应的拟合频带作为最佳拟合频带；
采用下式1计算所述标准差模：
式中，所述xi为任意一道待计算地震数据的第i个值，1≤i≤N，i、N为正整数且xi≠0，为所有道待计算地震数据的平均值。
2.根据权利要求1所述的拓宽地震数据频谱的方法，其特征在于，所述谱模拟法包括以下步骤：
选择地震数据中的多道数据求取平均振幅谱并获得原始振幅信息；
选择拟合频带；
利用所述拟合频带范围内的信息进行拟合得到拟合曲线；
通过所述拟合曲线对地震数据中的高频部分进行延拓处理，并将获得的高频补偿曲线与原始振幅信息进行加权求和，获得包括补偿后高频信息的频谱拓宽后数据。
3.一种拓宽地震数据频谱的装置，其特征在于，所述装置包括：
频谱拓宽处理模块：用于采用谱模拟法对地震数据进行频谱拓宽处理；
拟合频带选择模块：用于采取标准差模判别模式选择谱模拟法中使用的最佳拟合频带；
标准差模判别模块：用于执行标准差模判别模式，其中，执行标准差模判别模式包括以下步骤：选取地震数据中任意CMP道集中的任意一道数据；采用谱模拟法并选择不同的拟合频带分别对所述任意一道数据进行频谱拓宽处理，获得所述任意一道数据的多组频谱拓宽处理后数据；分别计算所述多组频谱拓宽处理后数据的标准差模，选择所得标准差模中的最大值所对应的拟合频带作为最佳拟合频带；
采用下式1计算所述标准差模：
式中，所述xi为任意一道待计算地震数据的第i个值，1≤i≤N，i、N为正整数且xi≠0，为所有道待计算地震数据的平均值。
4.根据权利要求3所述的拓宽地震数据频谱的装置，其特征在于，所述谱模拟法包括以下步骤：
选择地震数据中的多道数据求取平均振幅谱并获得原始振幅信息；
选择拟合频带；
利用所述拟合频带范围内的信息进行拟合得到拟合曲线；
通过所述拟合曲线对地震数据中的高频部分进行延拓处理，并将获得的高频补偿曲线与原始振幅信息进行加权求和，获得包括补偿后高频信息的频谱拓宽后数据。
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