CN104237938B - 利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，包括：将采集的地震波通过正常时差校正等处理后生成振幅随偏移距变化的纵波道集和转换波道集；对纵波道集和转换波道集分别进行振幅随偏移距变化反演，获得纵波的振幅随偏移距变化属性集和转换波的振幅随偏移距变化属性集；基于动态时间调整分别对纵波的振幅随偏移距变化属性集和转换波的振幅随偏移距变化属性集进行计算，获得纵波与转换波之间的时移量序列；根据时移量序列对转换波道集进行时移，获得在纵波时间域匹配后的转换波数据集。本发明能够得到每个样点的时移量，适应时移量变化剧烈的情况，不受相关时窗和门槛值的影响，对低信噪比和分辨率的数据也能得到较好的结果。

Description

利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法

技术领域

本发明涉及一种利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，属于地震勘探技术领域。

背景技术

在现有的地震勘探技术中，纵波(PP：纵波入射，纵波反射)和转换波(PS：纵波入射，横波反射)的联合分析可以提高构造成像、岩性估计、各向异性分析、流体预测和储层描述的精度及可信度。在联合分析过程中，进行纵波(PP)和转换波(PS)同相轴时间匹配是非常重要的、也是非常困难的一个步骤。

由于纵波和横波在传播和反射中的机理不同，造成地下反射界面在纵波剖面上和在转换波剖面上的旅行时和波形都存在差异，这些差异主要表现在以下几个方面：1)纵波和转换波对同一地层具有不同的反射特征，对于一些岩性界面，纵波的反射很弱或者没有，而转换波较强，反之亦然，从而导致纵波和转换波在地震反射剖面上的同相轴个数不相同。2)横波的能量衰减很快，一般纵波和转换波能量差异在三个数量级以上；且转换波相对于纵波波的相位畸变严重，或存在相位反转问题。3)转换波主频低，频带一般只有纵波的一半，分辨率也比纵波低得多。

在现有技术中，对纵波和转换波同相轴进行时间匹配的方法是利用纵波和转换波资料的波形相似性进行匹配，由于纵波和转换波剖面上的波形差异性，使得这种方法效果较差。因此，现有技术还采用属性驱动的方法弥补波形相似性的缺点，其原理是分别从纵波和转换波上提取具有最大相关性的属性，然后利用这两个属性的相关特性实现纵波和转换波同相轴时间匹配，进行层位对比和速度比提取。

由于现有技术中的时间匹配方法和属性驱动的方法都是利用互相关方法进行相似性运算，然而互相关方法本身受到很多条件的限制，诸如相关时窗大小、门槛值、大时移量、低信噪比、带限有限长度信号、分辨率等条件，所以在实际应用中，时间匹配的精度仍然较低，极大地影响着后续的联合反演、联合解释等分析工作。

发明内容

本发明为解决现有的时间匹配方法和属性驱动的方法存在的匹配精度较低的问题，进而提出了一种利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，具体包括如下的技术方案：

一种利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，所述方法包括：

将采集的地震波通过正常时差校正等处理后生成振幅随偏移距变化的纵波道集和转换波道集；

对所述纵波道集和所述转换波道集分别进行振幅随偏移距变化反演，获得所述纵波的振幅随偏移距变化属性集和所述转换波的振幅随偏移距变化属性集；

基于动态时间调整分别对所述纵波的振幅随偏移距变化属性集和所述转换波的振幅随偏移距变化属性集进行计算，获得所述纵波与所述转换波之间的时移量序列；

根据所述时移量序列对所述转换波道集进行时移，获得在纵波时间域匹配后的转换波数据集。

本发明所述的振幅随偏移距变化属性包括截距、梯度、密度、纵波速度、横波速度、波阻抗、拉梅常数或弹性参数中的至少一种。

本发明所述的对纵波道集和转换波道集分别进行振幅随偏移距变化反演的过程包括：

从所述纵波道集和所述转换波道集中选取入射角范围内的纵波道集和转换波道集进行反演，所述入射角范围小于临界角。

本发明所述的计算获得纵波与转换波之间的时移量序列的过程包括：

计算获得所述纵波道集与所述转换波道集之间的对齐误差；

对所述对齐误差进行迭代计算，获得累积距离；

将所述累积距离通过反向追踪获得的最小路径确定为时移量序列。

综上所述，本发明通过将纵波和转换波数据之间的匹配转换为纵波和转换波的振幅随偏移距变化属性之间的匹配，并利用动态时间调整实现这个匹配过程，能够得到每个样点的时移量，从而适应时移量变化剧烈的情况，且不受相关时窗和门槛值的影响，对低信噪比和分辨率的数据也能得到较好的结果，因此在地震资料解释和储层预测方面具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本具体实施方式提供的含有密度、纵波速度和横波速度的测井曲线图；

图2A为本具体实施方式提供的由测井曲线正演得到的纵波振幅随偏移距变化道集示意图；

图2B为本具体实施方式提供的由测井曲线正演得到的转换波振幅随偏移距变化道集示意图；

图3A为本具体实施方式提供的对纵波振幅随偏移距变化道集进行反演得到的振幅随偏移距变化属性示意图；

图3B为本具体实施方式提供的对转换波振幅随偏移距变化道集进行反演得到的振幅随偏移距变化属性示意图；

图4为本具体实施方式提供的在单位时间内纵波与转换波之间的时移量示意图；

图5为本具体实施方式提供的与纵波匹配后的转换波的数据示意图。

具体实施方式

本具体实施方式是对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，其中的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有经过创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施方式都属于本发明的保护范围。

本具体实施方式提供了一种利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，所述方法包括：

步骤1，将采集的地震波通过正常时差校正等处理后生成振幅随偏移距变化的纵波道集和转换波道集。

具体的，正常时差校正(NMO)是对地震波的一个处理步骤，进行正常时差校正后，一个道集内相同时间的数据都是来自地下相同的深度，以便进行振幅随偏移距变化反演。振幅随偏移距变化(AVO)方法在本具体实施方式中用于进行反演。

步骤2，对所述纵波道集和所述转换波道集分别进行振幅随偏移距变化反演，获得所述纵波的振幅随偏移距变化属性集和所述转换波的振幅随偏移距变化属性集。

具体的，反演的过程用于提取纵波道集和转换波道集中具有最大相关性的属性，反演方法可采用线性的或非线性的方法。其中，振幅随偏移距变化属性包括截距、梯度、密度、纵波速度、横波速度、波阻抗、拉梅常数或弹性参数中的至少一种。

步骤3，基于动态时间调整分别对所述纵波的振幅随偏移距变化属性集和所述转换波的振幅随偏移距变化属性集进行计算，获得所述纵波与所述转换波之间的时移量序列。

具体的，基于动态时间调整(DTW)的计算获得纵波与转换波之间的时移量序列的过程包括：

首先，对于时间序列f[i]和g[i]，首先计算f[i]和g[i]之间的对齐误差e[i,l]。

e[i,l]＝(f[i]-g[i+l])² (1)

其中，l是整数的样点时延量。

然后，对对齐误差e[i,l]做迭代计算，得到累积距离d[i,l]，计算公式如下：

d[0,l]＝e[0,l]

$d\[i,l\]=e\[i,l\]+min\left\{\begin{array}{c}d\[i-1,l-1\]\\ d\[i-1,l\]\\ d\[i-1,l+1\]\end{array}\right.$

for i＝1,2,...,N-1 (2)。

最后，在累积距离d[i,l]中反向追踪寻找最小路径，即时移量序列u[0:N-1]。开始追踪的第一个时延是u[N-1]，最后一个时延是u[0]。

u[N-1]＝arg min d[N-1,l]

$u\[i-1\]=\underset{le\{u\[i\]-1,u\[i\],u\[i\]+1\}}{\arg \min d\[i-1,l\]}$

for i＝N-1,N-2,...,1 (3)。

步骤4，根据所述时移量序列对所述转换波道集进行时移，获得在纵波时间域匹配后的转换波数据集。

具体的，将步骤3中获得的时移量序列对转换波数据进行时移，得到纵波时间域的转换波数据集，即匹配后的转换波数据，从而可以进行后续的纵波和转换波联合分析。

下面通过具体的实施例，对本发明提供的利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法进行详细说明。

实施例1

步骤1)在野外利用纵波震源激发地震波并利用检波器记录地震波，按照常规地震资料处理流程对采集的数据进行相对振幅保持的高保真处理，生成振幅随偏移距变化的正常时差校正后的纵波道集和转换波道集；图1是含有密度、纵波速度和横波速度的测井曲线；图2A和图2B分别是由图1中测井曲线正演得到的振幅随偏移距变化的纵波道集和转换波道集。

步骤2)对步骤1)形成的纵波道集和转换波道集进行振幅随偏移距变化反演。首先对纵波道集的入射角进行分析，选取合适的入射角范围，例如0-35°，避免最大入射角等于或超过临界角。选取入射角范围内的纵波道集(如图2A所示)反演得到纵波的振幅随偏移距变化属性。相应的属性可以包括对振幅随偏移距变化截距和振幅随偏移距变化梯度属性进行求差运算得到的差异属性(如图3A所示)。选取入射角范围内的转换波振幅随偏移距变化道集(如图2B所示)反演得到转换波的振幅随偏移距变化属性，例如Romas公式系数A(如图3B所示)。

步骤3)采用动态时间调整对步骤2)中纵波的振幅随偏移距变化属性和转换波的振幅随偏移距变化属性进行计算，得到两者之间的时移量(如图4所示)。

步骤4)将步骤3)中的时移量对转换波数据进行时移，得到纵波时间域的转换波数据，即与纵波匹配后的转换波数据(如图5所示)，从而可以进行后续的纵波和转换波联合分析。

综上所述，本发明通过将纵波和转换波数据之间的匹配转换为纵波和转换波的振幅随偏移距变化属性之间的匹配，并利用动态时间调整实现这个匹配过程，能够得到每个样点的时移量，从而适应时移量变化剧烈的情况，且不受相关时窗和门槛值的影响，对低信噪比和分辨率的数据也能得到较好的结果，因此在地震资料解释和储层预测方面具有广阔的应用前景。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括于权利要求中。

Claims (7)

1.一种利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，其特征在于，所述方法包括：

将采集的地震波通过正常时差校正处理后生成振幅随偏移距变化的纵波道集和转换波道集；

对所述纵波道集和所述转换波道集分别进行振幅随偏移距变化反演，获得所述纵波的振幅随偏移距变化属性集和所述转换波的振幅随偏移距变化属性集；

基于动态时间调整分别对所述纵波的振幅随偏移距变化属性集和所述转换波的振幅随偏移距变化属性集进行计算，获得所述纵波与所述转换波之间的时移量序列；

根据所述时移量序列对所述转换波道集进行时移，获得在纵波时间域匹配后的转换波数据集。

2.如权利要求1所述的利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，其特征在于，所述振幅随偏移距变化属性包括截距、梯度、密度、纵波速度、横波速度、波阻抗或拉梅常数中的至少一种。

3.如权利要求1或2所述的利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，其特征在于，所述对纵波道集和转换波道集分别进行振幅随偏移距变化反演的过程包括：

从所述纵波道集和所述转换波道集中选取入射角范围内的纵波道集和转换波道集进行反演，所述入射角范围小于临界角。

4.如权利要求1所述的利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，其特征在于，所述计算获得纵波与转换波之间的时移量序列的过程包括：

计算获得所述纵波道集与所述转换波道集之间的对齐误差；

对所述对齐误差进行迭代计算，获得累积距离；

将所述累积距离通过反向追踪获得的最小路径确定为时移量序列。

5.如权利要求4所述的利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，其特征在于，所述计算获得所述纵波道集与所述转换波道集之间的对齐误差的过程包括：

对于时间序列f[i]和g[i]，通过以下公式计算f[i]和g[i]之间的对齐误差e[i,l]：

e[i,l]＝(f[i]-g[i+l])²

其中，l是整数的样点时延量。

6.如权利要求5所述的利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，其特征在于，对所述对齐误差进行迭代计算获得累积距离的过程包括：

对所述对齐误差e[i,l]做迭代计算，通过以下公式计算获得累积距离d[i,l]：

d[0,l]＝e[0,l]

$d\[i,l\]=e\[i,l\]+min\left\{\begin{array}{c}d\[i-1,l-1\]\\ d\[i-1,l\]\\ d\[i-1,l+1\]\end{array}\right.$

for i＝1,2,...,N-1。

7.如权利要求6所述的利用动态时间调整进行纵波和转换波数据匹配的方法，其特征在于，将所述累积距离通过反向追踪获得的最小路径确定为时移量序列的过程包括：

在累积距离d[i,l]中反向追踪寻找最小路径，并且时移量序列u[0:N-1]中开始追踪的第一个时延是u[N-1]，最后一个时延是u[0]，其中的：

u[N-1]＝argmind[N-1,l]

$u\[i-1\]=\underset{le\left\{u\[i\]-1,u\[i\],u\[i\]+1\right\}}{\arg \min d\[i-1,l\]}$

for i＝N-1,N-2,...,1。