CN109143327B - 一种基于块状约束的q值初始建模方法及系统 - Google Patents

一种基于块状约束的q值初始建模方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于块状约束的Q值初始建模方法及系统，所述方法包括：通过叠后地震资料选取标志层位，提取标志层位的数据；将所述数据划分成块状单元；利用时间归一化加权频谱比法，求取每个块状单元内的等效Q值；实现Q值初始建模。与现有技术相比，解决了常规方法中Q值初始模型无法横向变化的问题，根据实际情况将地层划分为块状，通过合理的分组，利用本专利提出的时间归一化加权频谱比法得到每个块状单元的等效Q值，为Q层析精细建模提供初始数据。该方法通过不受激发接收影响的衰减曲线，加权求得每个块状单元内的整体衰减曲线，最终反演得到每个块状单元内的品质因子，实现Q初始建模。

Description

一种基于块状约束的Q值初始建模方法及系统
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术领域，具体涉及到一种基于块状约束的Q值初始建模方法及系统，可应用于石油地球物理勘探中的Q值层析建模技术。
背景技术
大地地层的粘弹性效应导致地震波在其中传播时会发生强烈的吸收衰减，降低了成像分辨率。随着高分辨率地震勘探的不断深入，如何恢复地层吸收衰减损失的能量和频率是关键所在。Q值是衡量地层吸收衰减的物性参数，准确的地层Q值建模，并结合Q偏移，可以很好的恢复地震资料的分辨率，提高成像精度。
Q值建模技术早期是通过拾取时窗估算等效Q值。利用简单的常Q结合反Q滤波进行补偿。这样求得的Q模型并无时空上的变化，误差较大。随着技术的不断发展，时变层Q建模技术渐渐取代常Q补偿，通过拾取层位，结合Q估算方法，实现层Q反演。相比于原有的常Q方法，该技术可以得到Q随深度变化的结果，但依旧无法建立横向变化的Q模型。近几年，伴随着层析反演的日趋成熟，Q值建模与层析反演相结合的Q值层析建模技术发展较快。Q值层析建模理论上可以精确求得时空变的Q值模型，但它对初始模型较为依赖，准确的初始模型可以得到更为精确的结果，且收敛较快；目前通常的做法是利用时变层Q作为层析反演的初始模型，这样求得的最终结果横向变化依旧较小，难以满足实际情况，特别是在地层吸收横向变化剧烈的区域。
针对上述问题，基于块状约束的Q值初始建模方法具有独特的优势，能够弥补上述方法的不足，获得横向变化的Q值初始模型，该方法未见相应的研究文献资料。
发明内容
本发明的目的是利用叠后资料建立相对精确的时空变Q值模型，为Q值层析反演精确建模提供初始模型。地震勘探需要高精度的地震偏移剖面，精确的Q值模型非常关键，而Q值精确建模的前提是获得一个较为准确的初始模型作为输入，采用基于块状约束的Q值初始建模方法，能够充分利用地震数据冗余信息，有效快捷的建立相对准确的Q值初始模型，为Q值层析反演精确建模提供强有力的技术支撑。
本发明针对Q层析反演的初始模型建立问题，提出一种基于块状约束的Q值初始建模方法，该方法包括：
通过叠后地震资料选取标志层位，提取标志层位的数据；
将所述数据划分成块状单元；
利用时间归一化加权频谱比法，求取每个块状单元内的等效Q值；
实现Q值初始建模。
进一步地，求取每个块状单元内的等效Q值包括：
计算出块状单元内每道每层的时间归一化衰减曲线；
求取每个块状单元内的加权衰减曲线；
根据所述加权衰减曲线得到块状单元内的品质因子Qik，反演得到每个块状单元内的等效Q值。
进一步地，首先将数据变换到频率域，再利用时间归一化加权频谱比法，求取每个块状单元内的等效Q值：
xij(f)＝s(f)q(r)exp(-πftijQ-1),i＝1,2,3…,j＝1,2,3…
其中，xij(f)为数据的频率域响应，下标i表示第i标志层，下标j表示第j道信号，s(f)为震源响应，q(r)表示球面扩散频率无关项，tij表示信号的旅行时，Q为待求的品质因子。
进一步地，计算出块状单元内每道每层的时间归一化衰减曲线
Figure GDA0002281345230000021
Figure GDA0002281345230000031
其中
Figure GDA0002281345230000032
分别为信号xi+1,j(f),xij(f)的对数值，Δtij表示两个信号的旅行时差，
Figure GDA0002281345230000033
为时间归一化频率无关项算子。
进一步地，通过加权求取每个块状单元内的加权衰减曲线：
Figure GDA0002281345230000034
其中
Figure GDA0002281345230000035
为第i层、第k个块状单元的加权衰减曲线，n为每个块状单元内的道数，ωik为块状单元内每道的权值，Qik表示块状单元ik内的等效Q值。
进一步地，通过线性回归得到块状单元内的品质因子Qik，反演得到每个块状单元内的等效Q值。
进一步地，道间数据差距较小时采用等加权求取，取ωik＝1/n。
进一步地，依据数据的稳定性程度将所述数据沿地震道方向划分成块。
根据本发明的另一方面，提供一种基于块状约束的Q值初始建模系统，该系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
通过叠后地震资料选取标志层位，提取标志层位的数据；
将所述数据划分成块状单元；
利用时间归一化加权频谱比法，求取每个块状单元内的等效Q值；
实现Q值初始建模。
进一步地，求取每个块状单元内的等效Q值包括：
计算出块状单元内每道每层的时间归一化衰减曲线；
求取每个块状单元内的加权衰减曲线；
根据所述加权衰减曲线得到每个块状单元内的等效Q值，从而实现Q值初始建模。
本发明提供了一种基于块状约束的Q值初始建模方法。与现有技术相比，解决了常规方法中Q值初始模型无法横向变化的问题。本发明根据实际情况将地层划分为块状，通过合理的分组，利用本发明提出的时间归一化加权频谱比法得到每个块状单元的等效Q值，为Q层析精细建模提供初始数据。该方法基于叠后地震资料，利用汉明窗提取得到标志层位数据，计算得到不受激发接收影响的衰减曲线，加权求得每个块状单元内的整体衰减曲线，最终反演得到每个块状单元内的品质因子，实现Q初始建模。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1为本发明实施例1中模型试验的品质因子Q值模型，纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
图2为本发明实施例1中模型试验得到的叠后地震记录，纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
图3为本发明实施例1中模型试验得到的叠后地震记录提取层位数据示意图，纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
图4为本发明实施例1中模型试验中划分块状单元为一道一组时得到的Q值反演结果，纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
图5为本发明实施例1中模型试验中划分块状单元为相邻十道一组时得到的Q值反演结果，纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
图6为本发明实施例1中模型试验中划分块状单元为相邻二十道一组时得到的Q值反演结果，纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
图7为本发明实施例2中实际数据的叠后地震资料，纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
图8为本发明实施例2中实际数据提取层位数据示意图，纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
图9为本发明实施例2中实际数据划分块状单元为一道一组时得到的Q值反演结果，纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
图10为本发明实施例2中实际数据划分块状单元为相邻十道一组得到的Q值初始建模结果，纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
图11为本发明实施例2中实际数据划分块状单元为相邻二十道一组得到的Q值初始建模结果，纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
图12示出了本发明的基于块状约束的Q值初始建模方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提出了一种基于块状约束的Q值初始建模方法，首先拾取叠后地震资料的目的层位，通过汉明窗提取目的层地震信号，依据数据的稳定性程度将地震资料沿地震道方向划分成块，块状单元的大小可以根据反演结果的稳定性以及精度要求进行调整，理论上讲，块状单元越小，横向分辨率越高，但结果的稳定性越差。划分块状单元完毕后，采用本发明提出的时间归一化加权频谱比法，求取不同块状单元内的Q值，建立基于块状约束的Q值初始模型。
如图12所示，本发明提出了一种基于块状约束的Q值初始建模方法，该方法包括：
通过叠后地震资料选取标志层位，提取标志层位的数据；
将所述数据划分成块状单元；
利用时间归一化加权频谱比法，求取每个块状单元内的等效Q值；
实现Q值初始建模。
优选地，根据资料实际情况将数据划分成块状单元，通常信噪比较高的情况下可以选取十道为一组进行建模，信噪比较差时可以选取二十道以上为一组进行建模；也可以根据实际需求划分；每组道数越少，每个块状单元越小，横向分辨率越高，但结果的稳定性越差。
优选地，求取每个块状单元内的等效Q值包括：
计算出块状单元内每道每层的时间归一化衰减曲线；
求取每个块状单元内的加权衰减曲线；
根据所述加权衰减曲线得到每个块状单元内的等效Q值，从而实现Q值初始建模。
具体地，利用时间归一化加权频谱比法求得每个块状单元内的等效Q值。首先将数据变换到频率域，可以表示为
xij(f)＝s(f)q(r)exp(-πftijQ-1),i＝1,2,3…,j＝1,2,3…
其中，xij(f)为地震资料的频率域响应，下标i表示第i标志层，下标j表示第j道信号。s(f)为震源响应，q(r)表示球面扩散等频率无关项，tij表示信号的旅行时，Q为待求的品质因子。
然后，计算出块状单元内每道每层的时间归一化衰减曲线
Figure GDA0002281345230000061
Figure GDA0002281345230000062
其中
Figure GDA0002281345230000063
分别为信号xi+1,j(f),xij(f)的对数值，Δtij表示两个信号的旅行时差，可以直接利用拾取的层位时间计算得到。
Figure GDA0002281345230000064
为时间归一化频率无关项算子。
通过加权求得每个块状单元内的整体衰减曲线：
Figure GDA0002281345230000065
其中
Figure GDA0002281345230000066
为第i层、第k个块状单元的加权衰减曲线，n为每个块状单元内的道数，ωik为块状单元内每道的权值。通常，道间数据差距较小时，取ωik＝1/n，即等加权求取，Qik表示块状单元ik内的等效Q值。
最后，根据计算的加权衰减曲线
Figure GDA0002281345230000071
通过线性回归得到块状单元ik内的品质因子Qik，反演得到每个块状单元内的品质因子即可实现Q值初始建模。
为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
实施例1：模型试验
为证明所述方法的正确性和有效性，并展示所述方法具有更高的精度，下面通过一个模型实验进行说明。
如图1所示，设计一个深度为8s，道数为1000道，道间距为50m的8层二维Q模型，该Q值模型层内Q值横向变化。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
如图2所示，利用图1所示Q模型合成地震记录，震源子波为50Hz零相位雷克子波。本发明的目的是以该叠后地震记录为输入，利用基于块状约束的Q值初始建模方法反演该区域的Q值初始模型。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
如图3所示，利用汉明窗提取出每层的地震信号，用于Q值反演。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
如图4所示，选取一道为一组进行块状单元划分，利用本发明得到的Q值初始模型结果，可以看出利用本发明得到的2-7层结果准确，第一层和第八层采用常数外推插值得到初始建模结果。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
如图5所示，选取相邻十道为一组进行块状单元划分，利用本发明得到的Q值初始建模结果，相比于图4，该反演结果横向分辨率降低，但由于每个块状单元内计算道数增加，计算稳定。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
如图6所示，选取相邻二十道为一组进行块状单元划分，利用本发明得到的Q值初始建模结果，相比于图5，该反演结果横向分辨率进一步降低，但由于每个块状单元内计算道数增加，计算更加稳定。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
实施例2：实际数据
如图7所示，本实施例为某油田A区块的地震资料。该区地势平坦，地下结构较为简单，近似水平层状介质。
如图8所示，利用汉明窗提取图7中地震资料的标志层位，用于该区块Q值反演。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
如图9所示，选取一道为一组进行块状单元划分，利用本发明得到的Q值初始建模结果，可以看出利用本发明得到的2-5层结果准确，第一层和第六层采用常数外推插值得到初始建模结果。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
如图10所示，选取相邻十道为一组进行块状单元划分，利用本发明得到的Q值初始建模结果，相比于图9，该反演结果横向分辨率降低，但由于单元内计算道数增加，计算稳定。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
如图11所示，选取相邻二十道为一组进行块状单元划分，利用本发明得到的Q值初始建模结果，相比于图10，该反演结果横向分辨率进一步降低，但计算更加稳定。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种基于块状约束的Q值初始建模方法，其特征在于，该方法包括：
通过叠后地震资料选取标志层位，提取标志层位的数据；
将所述数据划分成块状单元；
利用时间归一化加权频谱比法，求取每个块状单元内的等效Q值；
实现Q值初始建模；
其中，求取每个块状单元内的等效Q值包括：
计算出块状单元内每道每层的时间归一化衰减曲线；
求取每个块状单元内的加权衰减曲线；
根据所述加权衰减曲线得到每个块状单元内的等效Q值，从而实现Q值初始建模；
其中，首先将数据变换到频率域，再利用时间归一化加权频谱比法，求取每个块状单元内的等效Q值：
xij(f)＝s(f)q(r)exp(-πftijQ-1),i＝1,2,3…,j＝1,2,3…；
其中，xij(f)为数据的频率域响应，下标i表示第i标志层，下标j表示第j道信号，s(f)为震源响应，q(r)表示球面扩散频率无关项，tij表示信号的旅行时，Q为待求的品质因子。
2.根据权利要求1所述的基于块状约束的Q值初始建模方法，其特征在于，
计算出块状单元内每道每层的时间归一化衰减曲线
Figure FDA0002281345220000011
Figure FDA0002281345220000012
其中
Figure FDA0002281345220000013
分别为信号xi+1,j(f),xij(f)的对数值，Δtij表示两个信号的旅行时差，
Figure FDA0002281345220000014
为时间归一化频率无关项算子。
3.根据权利要求2所述的基于块状约束的Q值初始建模方法，其特征在于，
通过加权求取每个块状单元内的加权衰减曲线：
Figure FDA0002281345220000021
其中
Figure FDA0002281345220000022
为第i层、第k个块状单元的加权衰减曲线，n为每个块状单元内的道数，ωik为块状单元内每道的权值，Qik表示块状单元ik内的等效Q值。
4.根据权利要求3所述的基于块状约束的Q值初始建模方法，其特征在于，通过线性回归得到块状单元内的品质因子Qik，反演得到每个块状单元内的等效Q值。
5.根据权利要求3所述的基于块状约束的Q值初始建模方法，其特征在于，道间数据差距较小时采用等加权求取，取ωik＝1/n。
6.根据权利要求1所述的基于块状约束的Q值初始建模方法，其特征在于，依据数据的稳定性程度将所述数据沿地震道方向划分成块。
7.一种基于块状约束的Q值初始建模系统，其特征在于，该系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
通过叠后地震资料选取标志层位，提取标志层位的数据；
将所述数据划分成块状单元；
利用时间归一化加权频谱比法，求取每个块状单元内的等效Q值；
实现Q值初始建模；
其中，求取每个块状单元内的等效Q值包括：
计算出块状单元内每道每层的时间归一化衰减曲线；
求取每个块状单元内的加权衰减曲线；
根据所述加权衰减曲线得到每个块状单元内的等效Q值，从而实现Q值初始建模；
其中，首先将数据变换到频率域，再利用时间归一化加权频谱比法，求取每个块状单元内的等效Q值：
xij(f)＝s(f)q(r)exp(-πftijQ-1),i＝1,2,3…,j＝1,2,3…；
其中，xij(f)为数据的频率域响应，下标i表示第i标志层，下标j表示第j道信号，s(f)为震源响应，q(r)表示球面扩散频率无关项，tij表示信号的旅行时，Q为待求的品质因子。
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