CN106249284B - 基于q值差反射的衰减信号分解方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于Q值差反射的衰减信号分解方法，该方法包括：从过完备库中选择待分解信号的第一匹配原子；将所述信号分解为在所述第一匹配原子上的分量和残余两部分；对分解后的残余进行迭代分解并判断残余能量；以及当所述参与能量小于阀值时，确定分解完成。通过上述技术方案，基于Q值差反射以及频率域地震褶积模型构建匹配追踪算法的基函数，用这组基函数对衰减地震信号进行分解，从而能最大程序重构地震信号的衰减子信号，可以为后续的岩石物理分析，衰减参数估计或频谱分析提供精度更加高的结果，从而提高储层含油气性预测的可靠性和准确性。

Description

基于Q值差反射的衰减信号分解方法
技术领域
本发明涉及石油地球物理勘探领域，具体地，涉及一种基于Q值差反射的衰减信号分解方法。
背景技术
在传统的地震勘探过程中，衰减信号中包含了丰富的信息，其中有薄层厚度信息、地层属性信息和含气性信息等。通常使用各种时频变换方法来描述衰减信号这种非平稳的时间信号，包括了短时傅里叶变换(DFT)、最大熵法(MEM)、连续小波变换(CWT)和匹配追踪分解(MPD)等方法。以上各种方法各有优缺点，但是都不能够完全利用地震褶积正演的特征，从而得到更加精确的时频谱。
短时傅里叶变换和最大熵法都显式地使用了窗函数，从而使得时频谱在频率域和时间域的分辨率是不能同时最优的。当窗函数增长时，时频谱在频率域具有更高的分辨率，但是时间域的分辨率就相对降低；反之亦然。而连续小波变换使用了与频率有关的窗函数，使得衰减信号的高频成分和低频成分得到了较好的描述，这是其优于短时傅里叶变换的地方，但是它依然没有解决当地震信号中存在着多次波或者薄层时所面临的谱干扰问题，使得连续小波变换在处理这类问题时依然不适用。
传统的匹配追踪方法是一种基于贪婪算法的信号分解方法，在不考虑地震正演过程的基础上，由它分解的信号而产生的时频谱在稀疏性上优于以上几种时频分析方法，但是依然面临谱干扰的问题。
针对上述问题，现有技术中尚无良好解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法，通过该方法能够对衰减地震信号进行分解，从而能最大程度重构地震信号的衰减子信号。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于Q值差反射的衰减信号分解方法，该方法包括：从过完备库中选择待分解信号的第一匹配原子；将所述信号分解为在所述第一匹配原子上的分量和残余两部分；对分解后的残余进行迭代分解并判断残余能量；以及当所述参与能量小于阀值时，确定分解完成。
进一步地，该方法还包括：在将所述信号分解为在所述第一匹配原子上的分量和残余两部分之后，针对所述残余从所述过完备库中选择第二匹配原子。
进一步地，所述第一匹配原子满足以下条件：
进一步地，所述将所述信号分解为在所述第一匹配原子上的分量和残余两部分，包括将所述信号按照以下等式进行分解：
f＝<f,gγ0>gγ0+R1f
其中，f为所述信号，gr0表示所述第一匹配原子，<f,gγ0>gγ0表示所述分量，以及R1f表示所述残余。
进一步地，该方法包括按照以下等式对分解后的残余进行迭代分解：
Rkf＝<Rkf,gγk>gγk+Rk+1f
其中，Rkf表示第k次分解后的残余，grk表示第k个匹配原子，<Rkf,gγk>gγk表示第k+1次分解出的分量，以及Rk+1f表示第k+1次分解出的残余。
进一步地，该方法还包括选择针对所述待分解信号的基函数。
进一步地，基于粘弹性介质中AVAF反射特征函数选择所述基函数。
进一步地，所述AVAF反射特征函数为：
通过上述技术方案，基于Q值差反射以及频率域地震褶积模型构建匹配追踪算法的基函数，用这组基函数对衰减地震信号进行分解，从而能最大程序重构地震信号的衰减子信号，可以为后续的岩石物理分析，衰减参数估计或频谱分析提供精度更加高的结果，从而提高储层含油气性预测的可靠性和准确性。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明实施方式的基于Q值差反射的衰减信号分解方法流程图；
图2是本发明示例实施方式的基于Q值差反射的基函数；
图3示出了图2中所示的基函数随频率变化的反射系数；以及
图4示出了示例工区MP分解剖面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的原理是将匹配追踪算法与Q值反射结合起来，形成了针对由Q值差反射引起的衰减信号的信号分解方法，同时对随频率变化的反射系数进行估计，为后续的粘弹性的振幅随角度和频率变化(AVAF)参数反演提供输入数据。
匹配追踪算法(MP)本质上是对信号在过完备库上进行分解，这样用来表示信号的基便可以根据信号本身的特点来灵活地进行选取。傅里叶变换，以余弦函数为基，将信号分解成不同的频率成分；小波变换，以一个母波来构建不同尺度的基函数；S变换，以加窗余弦函数为基，以上这几个基函数在已知信号特征的情况下不是一个好的信号分解工具，于是出现了上述的一些缺点。
本发明的实施方式中提供的以Q值差反射为基础的匹配追踪算法中基函数的选择是以粘弹性介质中AVAF反射特征为基础，再结合地震的褶积模型用来进行衰减信号的正演，这样来描述粘弹性介质中的反射信号是最有利的，于是能达到最高的分辨率。其中，粘弹性介质中AVAF公式如下：
粘弹性介质中的反射系数具有在对数频率域线性化的特征，于是选择在对数频率域具有不同斜率的反射系数褶积原始地震子波形成的衰减反射子波作为MP算法的基函数，此基函数能完美表达衰减地震信号的特征，从而达到良好的信号分解效果。
图1是根据本发明实施方式的基于Q值差反射的衰减信号分解方法流程图。如图1所示，本发明提供的基于Q值差反射的衰减信号分解方法，可以包括：S101，从过完备库中选择待分解信号的第一匹配原子；S102，将所述信号分解为在所述第一匹配原子上的分量和残余两部分；S103，对分解后的残余进行迭代分解并判断残余能量；以及S104，当所述参与能量小于阀值时，确定分解完成。
通过上述技术方案，基于Q值差反射以及频率域地震褶积模型构建匹配追踪算法的基函数，用这组基函数对衰减地震信号进行分解，从而能最大程序重构地震信号的衰减子信号，可以为后续的岩石物理分析，衰减参数估计或频谱分析提供精度更加高的结果，从而提高储层含油气性预测的可靠性和准确性。
在实施方式中，上述方法还可以包括：在将所述信号分解为在所述第一匹配原子上的分量和残余两部分之后，针对所述残余从所述过完备库中选择第二匹配原子。
在上述方法中，第一匹配原子可以是满足以下条件的最佳匹配原子gr0：
在确定了最佳匹配原子之后，将所述信号分解为在所述第一匹配原子上的分量和残余两部分，可以包括将所述信号按照以下等式进行分解：f＝<f,gγ0>gγ0+R1f，
其中，f为所述信号，gr0表示最佳匹配原子，<f,gγ0>gγ0表示分量，以及R1f表示残余。
为了进一步降低分解后残余的能量，上述方法的步骤可以迭代进行。例如，可以按照以下等式对分解后的残余进行迭代分解：Rkf＝<Rkf,gγk>gγk+Rk+1f，
其中，Rkf表示第k次分解后的残余，grk表示第k个匹配(例如，最佳匹配)原子，<Rkf,gγk>gγk表示第k+1次分解出的分量，以及Rk+1f表示第k+1次分解出的残余。上述迭代过程可以在残余的能量小于一预定阀值时结束。
在实施方式中，上述方法还包括选择针对待分解信号的基函数，例如，可以基于如前所述的粘弹性介质中AVAF反射特征函数函数选择基函数(如图2所示)。
以下结合附图2-图4，针对一个示例工区来说明本发明提供的基于Q值差反射的衰减信号分解方法的有效性。
首先通过公式(1)所构建的不同对数斜率的频率域的反射系数，再结合频率域褶积模型来构建一组基于Q值差反射的基函数，如图2所示。用这组基函数来对衰减地震信号进行匹配追踪，可以得到随频率变化的反射系数，如图3所示(30HZ反射系数)。其中，与频率有关的反射系数可以直接用于AVAF反演，也可以用作下一步的衰减信号重构。
最后，对地震原始子波加不同的窗函数进行滤波，可以得到不同主频的子波，用此子波与AVAF反射系数进行褶积，可以得到基于匹配追踪算法的波场重构信号图，如图4所示。
通过本发明提供的基于Q值差发射的衰减信号分解方法，在对衰减信号正演分析的基础上，结合Q值差反射的特征可以构建不同对数频率域反射斜率的反射系数，可以用此反射系数与地震子波进行褶积合成MP算法的基函数，这个基函数最大程度上保留了地震信号的特征。用此基函数进行信号分解能得到与频率相关的反射系数(AVAF反射系数)，可以用于此后的AVAF反演也可以为后续的岩石物理的分析或油藏的定性描述提供更加精确的信息。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (5)

1.一种基于Q值差反射的衰减信号分解方法，其特征在于，该方法包括：
从过完备库中选择待分解信号的第一匹配原子；
将所述信号分解为在所述第一匹配原子上的分量和残余两部分；
对分解后的残余进行迭代分解并判断残余能量；
当所述残余能量小于阀值时，确定分解完成；以及
基于粘弹性介质中AVAF反射特征函数选择针对所述待分解信号的基函数，包括：通过所述AVAF反射特征函数所构建的不同对数斜率的频率域的反射系数，再结合频率域褶积模型来构建一组基于Q值差反射的基函数，
所述AVAF反射特征函数为：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在将所述信号分解为在所述第一匹配原子上的分量和残余两部分之后，针对所述残余从所述过完备库中选择第二匹配原子。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一匹配原子满足以下条件：
其中，f为所述信号，gr0表示第一匹配原子。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述信号分解为在所述第一匹配原子上的分量和残余两部分，包括将所述信号按照以下等式进行分解：
其中，表示所述分量，以及R1f表示所述残余。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法包括按照以下等式对分解后的残余进行迭代分解：
其中，Rkf表示第k次分解后的残余，grk表示第k个匹配原子，表示第k+1次分解出的分量，以及Rk+1f表示第k+1次分解出的残余。
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