CN109581500A - 一种反射地震记录频变速度分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种反射地震记录频变速度分析方法，包括如下步骤：a、利用广义S变换将地震记录由空间‑时间域变换到空间‑时间‑频率域，在频率切片求取时频谱极大值对应时间，提取不同频率地震波的反射时距曲线；b、进行速度扫描，选取计算的理论时距曲线和地震记录时频谱中提取的时距曲线拟合精度最高的速度，即认为是某频率地震波的传播速度。本发明提出了新的反射地震记录频变速度分析方法，克服了传统速度分析方法无法获得速度频散属性的缺点，频变速度分析技术可以利用速度频散属性进行油气储层预测，基于频变速度分析技术可以提高地震处理速度分析、动校正和叠加的精度。

Description

一种反射地震记录频变速度分析方法
技术领域
本发明涉及地震记录的速度分析方法，尤其是一种反射地震记录频变速度分析方法。
背景技术
在油气储层、矿产资源、工程地质及环境地质反射地震勘探中，地震速度分析技术是反射地震数据处理的重要和必须环节。速度分析质量的优劣直接影响反射地震成像精度。同时，地震波传播速度作为描述地质体的重要地震属性，也被用来对岩性，尤其时储层性质进行定性和定量解释。
储层和海底介质等是典型的孔隙多相介质，地震波在储层和海底介质中的传播速度从在频散已经得到实践证明(基于储层砂岩微观孔隙结构特征的弹性波频散响应分析[J].地球物理学报,2015,58(9):3389-3400.)，地震波速度频散成为储层预测越来越被重视的属性。但是，目前的反射地震速度分析技术研究尚未有报道频变速度分析技术，学者们都是在不同复杂程度的地质模型基础上或不同噪声条件下探讨将所有频率地震波传播速度认为是同一速度的速度分析方法。不依赖频率的速度分析方法获得的速度参数不随频率变化，会导致反射地震资料处理中的动校正和叠加不能取得更好的效果，会导致无法利用速度分析技术获得速度参数的频散属性，从而预测油气储层。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种反射地震记录频变速度分析方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种反射地震记录频变速度分析方法，包括如下步骤：
a、利用广义S变换将地震记录由空间-时间域变换到空间-时间-频率域，在频率切片求取时频谱极大值对应时间，提取不同频率地震波的反射时距曲线；
b、进行速度扫描，选取计算的理论时距曲线和地震记录时频谱中提取的时距曲线拟合精度最高的速度，即认为是某频率地震波的传播速度。
进一步，采用广义S变换时频分析技术，反射地震记录u(x,t)的广义S变换为：
这里u(x,t)为地震记录，x表示地震记录道空间，t表示地震记录时间，U(x,τ,f)为空间-时间-频率域地震记录，τ为地震记录时频谱时间，f为频率，λ、p为广义S变换调节参数，exp表示e指数。
进一步，通过空间-时间-频率谱的分析，提取能谱极大值位置，获得不同频率的反射波时距关系，具体步骤如下：
步骤1：在时间域中输入空间-时间域二维地震数据，然后采用广义S变换，将重数据从空间-时间域变换到空间-时间-频率域；
步骤2：基于空间-时间-频率谱的频率切片，提取能谱极大值对应的不同地震道的该频率的地震波履行时间；
[xi,TpF]＝find(U(xi,t,F)＝max(U(xi,t,F)))
[xi,TpF]表示频率为F的地震波在第i地震道的反射到达时为TpF，也即频率为FHz的地震波的反射时距关系，xi为第i道记录的炮检距，U(xi,t,F)为地震记录空间-时间-频率谱在FHz频率处的切片。
进一步，使用速度扫描，计算理论时距曲线与提取的时距曲线差的2范数，范数的极小值对应的速度即为某频率地震波传播速度；
理论时距曲线表示为：
式中：TtFj(xi,F)表示频率为F的地震波在炮检距为xi的第i道检波器的旅行时，t0Fj表示频率为F的地震波在第j个反射层的自激自收旅行时，V0Fj为频率为F的地震波在第j个反射层处的传播速度；
理论时距曲线与提取的时距曲线差的2范数表示为：||TtFj-TpFj||2，范数的极小值对应的速度即为某频率地震波传播速度：VjF＝find(||TtFj-TpFj||2＝min(||TtFj-TpFj||2))
上式表示通过速度扫描，找出使得||TtFj-TpFj||2取最小值的速度，即为某频率地震波传播速度。
本发明的有益效果为：本发明提出了新的反射地震记录频变速度分析方法，克服了传统速度分析方法无法获得速度频散属性的缺点，频变速度分析技术可以利用速度频散属性进行油气储层预测，基于频变速度分析技术可以提高地震处理速度分析、动校正和叠加的精度。
附图说明
图1为本发明实施例中反射地震记录频变速度分析方法流程图；
图2为地震记录图；
图3为地震记录第一道时频谱图；
图4为子波频谱图；
图5为空间-时间-频率域频率切片能谱极值提取50Hz地震波时距曲线图；
图6a为速度扫描提取的地震波为第一层频变速度图；
图6b为速度扫描提取的地震波为第二层频变速度图；
图7为50Hz地震波理论时距曲线与时频谱提取时距曲线拟合图。
具体实施方式
如图1所示，一种反射地震记录频变速度分析方法，实现该方法的步骤主要包括，地震记录的时频变换，利用时频谱的频率切片谱极值提取频变反射地震波时距曲线，基于速度扫描技术获得理论计算时距曲线，通过理论时距曲线与时频谱提取的频变时距曲线差的2范数极小值获得频变速度等。具体步骤如下：
步骤1：地震记录的时频变换。反射地震记录u(x,t)的广义S变换为：
这里u(x,t)为地震记录，x表示地震记录道空间，t表示地震记录时间，U(x,τ,f)为空间-时间-频率域地震记录，τ为地震记录时频谱时间，f为频率，λ、p为广义S变换调节参数，exp表示e指数。
步骤2：利用时频谱的频率切片谱极值提取频变反射地震波时距曲线。通过空间-时间-频率谱的分析，提取能谱极大值位置，获得不同频率的反射波时距关系：(1)在时间域中输入空间-时间域二维地震数据，然后采用广义S变换，将重数据从空间-时间域变换到空间-时间-频率域；(2)基于空间-时间-频率谱的频率切片，提取能谱极大值对应的不同地震道的该频率的地震波履行时间；
[xi,TpF]＝find(U(xi,t,F)＝max(U(xi,t,F)))
[xi,TpF]表示频率为F的地震波在第i地震道的反射到达时为TpF，也即频率为FHz的地震波的反射时距关系，xi为第i道记录的炮检距，U(xi,t,F)为地震记录空间-时间-频率谱在FHz频率处的切片。
步骤3：基于速度扫描技术获得理论计算时距曲线。使用速度扫描，计算理论时距曲线与提取的时距曲线差的2范数，范数的极小值对应的速度即为某频率地震波传播速度。理论时距曲线可表示为：
式中：TtFj(xi,F)表示频率为F的地震波在炮检距为xi的第i道检波器的旅行时，t0Fj表示频率为F的地震波在第j个反射层的自激自收旅行时，V0Fj为频率为F的地震波在第j个反射层处的传播速度。
步骤4：通过理论时距曲线与时频谱提取的频变时距曲线差的2范数极小值获得频变速度。理论时距曲线与提取的时距曲线差的2范数表示为：||TtFj-TpFj||2，范数的极小值对应的速度即为某频率地震波传播速度：
VjF＝find(||TtFj-TpFj||2＝min(||TtFj-TpFj||2))
上式表示通过速度扫描，找出使得||TtFj-TpFj||2取最小值的速度，即为某频率地震波传播速度。
实现该方法具体操作为：
(1)地震记录广义S变换参数分析与时频变换
为了获得更好地地震记录的广义S变化效果，对具体地震记录(图2所示)广义S变换的调节参数进行试验分析，选取分析效果最佳的参数。本次数据为24道地震记录，包含两个反射界面，第一层地震波传播速度为常数，第二层地震波传播速度为频变速度，数据采样率为1000Hz，采样长度为1s，道间距为10米，偏移距为0米。针对本次数据，λ、p分别取值为3和0.9。从地震记录第一道的时频变换的效果可以看出，时频谱(图3所示)在时间和频率域都有很好的分辨率，地震波频率分布与子波频率(图4所示)分布一致。
(2)根据频率切片谱极值提取每个频率反射地震波时距曲线
通过空间-时间-频率谱的分析，提取频率切片的能谱极大值位置，获得不同频率的反射波时距关系(图5所示)。
(3)速度扫描。分析理论时距曲线与时频谱提取的频变时距曲线差的2范数极小值获得频变速度(图6a为第一层频变速度，图6b为第二层频变速度)。按照获得的正确频变速度会使得理论时距曲线和时频谱提取的时距曲线拟合较好(图7所示，两个反射层的50Hz频率地震波时频谱提取的时距曲线和根据提取的频变速度计算的理论时距曲线拟合效果)。
本发明提出了新的反射地震记录频变速度分析方法，克服了传统速度分析方法无法获得速度频散属性的缺点，频变速度分析技术可以利用速度频散属性进行油气储层预测，基于频变速度分析技术可以提高地震处理速度分析、动校正和叠加的精度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种反射地震记录频变速度分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、利用广义S变换将地震记录由空间-时间域变换到空间-时间-频率域，在频率切片求取时频谱极大值对应时间，提取不同频率地震波的反射时距曲线；
b、进行速度扫描，选取计算的理论时距曲线和地震记录时频谱中提取的时距曲线拟合精度最高的速度，即认为是某频率地震波的传播速度。
2.根据权利要求1所述的一种反射地震记录频变速度分析方法，其特征在于，采用广义S变换时频分析技术，反射地震记录u(x,t)的广义S变换为：
这里u(x,t)为地震记录，x表示地震记录道空间，t表示地震记录时间，U(x,τ,f)为空间-时间-频率域地震记录，τ为地震记录时频谱时间，f为频率，λ、p为广义S变换调节参数，exp表示e指数。
3.根据权利要求1或2所述的一种反射地震记录频变速度分析方法，其特征在于，通过空间-时间-频率谱的分析，提取能谱极大值位置，获得不同频率的反射波时距关系，具体步骤如下：
步骤1：在时间域中输入空间-时间域二维地震数据，然后采用广义S变换，将重数据从空间-时间域变换到空间-时间-频率域；
步骤2：基于空间-时间-频率谱的频率切片，提取能谱极大值对应的不同地震道的该频率的地震波履行时间；
[xi,TpF]＝find(U(xi,t,F)＝max(U(xi,t,F)))
[xi,TpF]表示频率为F的地震波在第i地震道的反射到达时为TpF，也即频率为FHz的地震波的反射时距关系，xi为第i道记录的炮检距，U(xi,t,F)为地震记录空间-时间-频率谱在FHz频率处的切片。
4.根据权利要求3所述的一种反射地震记录频变速度分析方法，其特征在于，使用速度扫描，计算理论时距曲线与提取的时距曲线差的2范数，范数的极小值对应的速度即为某频率地震波传播速度；
理论时距曲线表示为：
式中：TtFj(xi,F)表示频率为F的地震波在炮检距为xi的第i道检波器的旅行时，t0Fj表示频率为F的地震波在第j个反射层的自激自收旅行时，V0Fj为频率为F的地震波在第j个反射层处的传播速度；
理论时距曲线与提取的时距曲线差的2范数表示为：||TtFj-TpFj||2，范数的极小值对应的速度即为某频率地震波传播速度：
VjF＝find(||TtFj-TpFj||2＝min(||TtFj-TpFj||2))
上式表示通过速度扫描，找出使得||TtFj-TpFj||2取最小值的速度，即为某频率地震波传播速度。
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