CN109782343B - 地层旋回分析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地层旋回分析方法及装置，该方法包括对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集，对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱，确定每个地震道的复合时频谱对应的地层旋回曲线，按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。本发明可以利用地震波形数据获取每个地震道的复合时频谱，根据每个地震道的复合时频谱确定对应的地层旋回曲线，实现地层旋回的自动分析，提高地层旋回分析的效率和精确度，按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。因此，可以提高地层旋回分析的效率和精确度。

Description

地层旋回分析方法及装置

技术领域

本发明涉及地质勘探开发技术领域，尤其涉及地层旋回分析方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

地层是地球表面或岩石圈中一切成层岩石的总称，是一层或一组具有某种一致的或相近的岩性、物性特征并与其上下层有着明显区别的岩层。地层之间可以由明显的层面或沉积间断面分开，也可以由岩性、所含化石、矿物成分或化学成分、物理性质等不明显的特征界限分开。地层的主要类型包括火山成因地层、变质成因地层和沉积地层。其中，沉积地层是石油、天然气等能源类矿产资源的富集区域，对于矿产资源勘探与开发具有重要意义。相对于火山成因地层和变质成因地层，沉积地层的最大特征是其具有韵律性，即沉积地层的岩性、物性(如粒度、孔隙度等)常常是呈现有规律的交替性变化。比如，在碎屑岩沉积地层中，通常是砂岩地层与泥岩地层交替沉积，同时地层的物性特征也会呈现交替性变化特征。

由于沉积构造运动具有周期性，海(湖)平面呈现有规律性的升降，造成地层岩石物理、化学性质发生变化，表现为地层沉积具有旋回特征。地球物理资料(包括地震资料、测井资料等)是地质体岩性、物性的地球物理响应，导致地震波形的频谱发生规律性的变化。地震信号是地下地层的地震响应(地震波在地层分界面处会发生反射、折射或透射等现象)，携带有丰富的地层沉积特征，对地层沉积特征进行分析和挖掘是地震解释的重要内容，其对于石油天然气勘探开发具有重要意义。在地震信号处理过程中，从地震信号中自动识别或挖掘与地层沉积有关的信息，可有助于对地层沉积特征进行分析，进而发现潜在的石油天然气储层，并提高地震解释效率和精度。

现有的地层沉积特征分析主要依赖于对地震、测井等地球物理资料进行人工解释，效率低、准确性不高，且易受各种因素影响导致分析结果不够客观。

因此，现有的地层旋回分析方法存在效率低、精确度低的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种地层旋回分析方法，用以提高地层旋回分析的效率和精确度，该方法包括：

对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集；

对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱；

从每个地震道的复合时频谱的时频谱中心道处的时频波形中提取波形特征点序列；时频谱中心道处的时频波形是指复合时频谱中间的时频波形，该处的时频波形所对应的频率为最小分析频率和最大分析频率的平均值；

分别以波形特征点序列中的波形特征点为种子点，对复合时频谱进行同相轴追踪，形成复合时频谱同相轴趋势线；

根据所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率确定地层旋回特征点序列；

利用线性插值将所述地层旋回特征点序列转换为每个地震道对应的地层旋回曲线；

按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。

本发明实施例还提供一种地层旋回分析装置，用以提高地层旋回分析的效率和精确度，该装置包括：

时频分析模块，用于对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集；

平滑模块，用于对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱；

提取单元，用于从每个地震道的复合时频谱的时频谱中心道处的时频波形中提取波形特征点序列；时频谱中心道处的时频波形是指复合时频谱中间的时频波形，该处的时频波形所对应的频率为最小分析频率和最大分析频率的平均值；

追踪单元，用于分别以波形特征点序列中的波形特征点为种子点，对复合时频谱进行同相轴追踪，形成复合时频谱同相轴趋势线；

确定单元，用于根据所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率确定地层旋回特征点序列；

转换单元，用于利用线性插值将所述地层旋回特征点序列转换为每个地震道对应的地层旋回曲线；

组合模块，用于按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。

本发明实施例中，首先对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集，作为形成复合时频谱的基础，对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱，自动识别并确定每个地震道的复合时频谱对应的地层旋回曲线，按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。本发明实施例可以利用预设邻域范围内的地震波形数据获得每个地震道的复合时频谱，继而根据每个地震道的复合时频谱确定对应的地层旋回曲线，不仅可以提高地层旋回分析的效率，还可以提高地层旋回分析的精确度，最后按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。因此，本发明实施例可以提高地层旋回分析的效率和精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例提供的地层旋回分析方法的实现流程图；

图2为本发明实施例提供的地层旋回分析方法的另一实现流程图；

图3为本发明实施例提供的地层旋回分析方法中步骤101的实现流程图；

图4为本发明实施例提供的地层旋回分析方法中步骤303的实现流程图；

图5为本发明实施例提供的地层旋回分析方法中步骤103的实现流程图；

图6为本发明实施例提供的地层旋回分析方法中步骤503的实现流程图；

图7为本发明实施例提供的地层旋回分析装置的功能模块图；

图8为本发明实施例提供的地层旋回分析装置的另一功能模块图；

图9为本发明实施例提供的地层旋回分析装置中时频分析模块701的结构框图；

图10为本发明实施例提供的地层旋回分析装置中时频分析单元903的结构框图；

图11为本发明实施例提供的地层旋回分析装置中确定模块703的结构框图；

图12为本发明实施例提供的地层旋回分析装置中确定单元1103的结构框图；

图13是本发明实施例提供的某地震道的复合时频谱的示意图；

图14是本发明实施例提供的某地区范围内真实的地震波形数据示意图；

图15是本发明实施例提供的从真实的地震波形数据获得的地层旋回数据示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1示出了本发明实施例提供的地层旋回分析方法的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，地层旋回分析方法，其包括：

步骤101，对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集；

步骤102，对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱；

步骤103，确定每个地震道的复合时频谱对应的地层旋回曲线；

步骤104，按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。

在本发明实施例中，地震波形数据是指通过人工地震测量所获得的、以波形存在的地震数据，包括多个等间隔采样点，以及与等间隔采样点对应的采样时间和振幅等。地震道由一定频率范围的地震波形的能量组成。所述预设邻域范围为预先设置的邻域范围，本领域技术人员可以理解的是，可以根据实际需求设置不同的邻域范围，本发明实施例对此不做特别的限制。对一个预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，可以获得一个地震道的时频谱集，对多个预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，可以获得每个地震道的时频谱集。

在进一步的实施例中，按照地震波形数据类型的不同，所述地震波形数据为二维地震波形数据或三维地震波形数据。

时频分析(JTFA)，即时频联合域分析(Joint Time-Frequency Analysis)的简称，作为一种新兴的信号处理方法，近年来受到越来越多的重视，是分析时变非平稳信号的有力工具，是现代信号处理研究的一个热点之一。时频分析方法提供了时间域与频率域的联合分布信息，清楚地描述了信号频率随时间变化的关系。时频分析的基本思想是：设计时间和频率的联合函数，用它同时描述信号在不同时间和频率的能量密度或强度。时间和频率的这种联合函数简称为时频分布。利用时频分布来分析信号，能给出各个时刻的瞬时频率及其幅值，并且能够进行时频滤波和时变信号研究。在进一步的实施例中，在进行时频分析时，可采用短时窗傅里叶变换(英文全称：Short-time Fourier Transform，简STFT)、连续小波变换(英文全称：Continuous Wavelet Transform，简称CWT)或广义S变换(英文全称：Generalized S-transformation，简称GST)等时频分析方法，以获得稳定的时频分析效果。

平滑是指对不断获得的实际数据和原预测数据给以加权平均，使预测结果更接近于实际情况的预测方法，又称为光滑法或者递推修正法。每个地震道的时频谱集包含有多个时频谱，对每个地震道的时频谱集进行平滑，即对每个地震道的时频谱集所包含的多个时频谱进行平滑，即可形成每个地震道的复合时频谱。对每个地震道的时频谱集进行平滑处理，可以提高地层旋回分析的稳定性和健壮性。

在获取每个地震道的复合时频谱后，即可根据每个地震道的复合时频谱，确定每个地震道的复合时频谱对应的地层旋回曲线。即一个地震道对应一条地层旋回曲线，而多个地震道对应多条地层旋回曲线。

每个地震道对应的地层旋回曲线具有不同的空间位置，在进行地层旋回分析时，按照每个地层旋回曲线的空间位置，对所有地震道对应的所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。我们可以将形成的地层旋回数据称为地层旋回体，所述地层旋回体是一种与地震波形数据格式一致的，从地震波形数据中获取的能够反映地层沉积旋回特征的数据体。

在进一步的实施例中，所述地层旋回数据为二维地层旋回数据或三维地层旋回数据。在本发明实施例中，地层旋回数据与地震波形数据类型一致。即当地震波形数据为二维地震波形数据时，地层旋回数据为二维地层旋回数据；当地震波形数据为三维地震波形数据时，地层旋回数据为三维地层旋回数据。

在本发明实施例中，首先对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集，作为形成复合时频谱的基础，对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱，提高地层旋回分析的稳定性；确定每个地震道的复合时频谱对应的地层旋回曲线，按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。本发明实施例可以利用地震波形数据获得每个地震道的复合时频谱，继而根据每个地震道的复合时频谱确定对应的地层旋回曲线，不仅可以提高地层旋回分析的效率，还可以提高地层旋回分析的精确度，最后按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。因此，本发明实施例可以提高地层旋回分析的效率和精确度。

图2示出了本发明实施例提供的地层旋回分析方法的另一实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在进一步的实施例中，为了提高地层旋回分析的精确度，如图2所示，地层旋回分析方法，还包括：

步骤201，利用低通滤波器对每个地层旋回曲线进行滤波，获得滤波后的每个地层旋回曲线。

相应的，步骤104，按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据包括：

步骤202，按照滤波后的每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。

在本发明实施例中，利用低通滤波器对每个地层旋回曲线进行滤波，地层旋回曲线的低频段得以保留，高频段得到抑制，可以提高地层旋回分析的稳定性和精确度。在进一步的实施例中，所述低通滤波器包括巴特沃斯低通滤波器。

在更进一步的实施例中，所述巴特沃斯低通滤波器的带宽为1-20Hz，即一个信号通过巴特沃斯低通滤波器后，仅保留1-20Hz的频率成分。巴特沃斯滤波器是一种电子滤波器，亦可以由数字滤波器进行模拟实现。巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线是较为平滑的，该滤波器最先由英国工程师斯蒂芬·巴特沃斯(Stephen Butterworth)在1930年发表在英国《无线电工程》期刊的一篇论文中提出的，并以其名字命名。巴特沃斯低通滤波器可用如下振幅的平方对频率的公式表示：

其中，n为巴特沃斯低通滤波器的阶数，ω为频率，ω_c为截止频率(即振幅下降为-3分贝时的频率)。

图3示出了本发明实施例提供的地层旋回分析方法中步骤101的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在进一步的实施例中，如图3所示，地层旋回分析方法中步骤101，对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集包括：

步骤301，根据预设邻域范围内地震波形数据的频谱确定地震波形数据的频带范围；

步骤302，根据所述地震波形数据的频带范围确定时频分析的频带范围；

步骤303，根据所述时频分析的频带范围对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，形成每个地震道的时频谱集。

在本发明实施例中，首先根据地震波形数据的频谱确定地震波形数据的频带范围，进而根据地震波形数据的频带范围确定时频分析的频带范围，最后根据时频分析的频带范围，对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，即可获得每个地震道的时频谱集，因此，可以提高地层旋回分析的精确度。

在进一步的实施例中，所述地震波形数据的频带范围为低截频与高截频之间的频带范围，所述时频分析的频带范围为最小分析频率与最大分析频率之间的频带范围。其中，所述时频分析的最小分析频率大于或者等于所述地震波形数据的低截频，所述时频分析的最大分析频率小于或者等于所述地震波形数据的高截频。

图4示出了本发明实施例提供的地层旋回分析方法中步骤101的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在进一步的实施例中，在预设邻域范围内包括多个地震道。如图4所示，步骤303，根据所述时频分析的频带范围对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，形成每个地震道的时频谱集包括：

步骤401，以当前地震道为中心对预设邻域范围内每个地震道的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱；

步骤402，将预设邻域范围内的多个地震道的时频谱进行组合，形成当前地震道的时频谱集。

在本发明实施例中，预设邻域范围内包括多个地震道。在获取每个地震道的时频谱集时，以当前地震道进行说明。首先，以当前地震道为中心，获取预设邻域范围内的多个地震道，该当前地震道即为预设邻域范围内多个地震道的中心地震道。进而对预设邻域范围内的每个地震道的地震波形数据进行分析，获得预设邻域范围内每个地震道的时频谱。最后，将预设邻域范围内的多个地震道的时频谱进行组合，形成当前地震道的时频谱集。本发明实施例，在获取当前地震道的时频谱时，以当前地震道为中心对预设邻域范围内的每个地震道进行时频分析，然后将预设邻域范围内的多个地震道的时频谱进行组合，形成当前地震道的时频谱集，可以提高地层旋回分析的精确度。

在进一步的实施例中，预设邻域范围内地震道数量和预设邻域半径之间的关系满足：

k＝(1+r×2)²，且0≤r≤9；

其中，k为地震道数量，r为预设邻域半径。

在本发明实施例中，预设邻域范围内的地震道数量和预设邻域半径满足上述关系式。若邻域半径r为2，则预设邻域范围内的地震道数量k为25。若邻域半径r为4，则预设邻域范围内的地震道数量k为81。

在进一步的实施例中，预设邻域范围内多个地震道的频段数与时频分析的频带范围的最小分析频率、最大分析频率，以及预设频段宽度之间的关系满足：

其中，m为预设邻域范围内多个地震道的频段数，V_min为最小分析频率，V_max为最大分析频率，ΔV为预设频段宽度。

在本发明实施例中，预设频段宽度ΔV为预先设定的频段宽度，以1Hz或者接近1Hz为宜。本领域技术人员可以理解的是，还可以将预设频段宽度设定为其他的频段宽度，本发明实施例对此不做特别的限制。

在进一步的实施例中，为了提高地层旋回分析的稳定性，步骤102，对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱包括：

利用反距离加权对所述时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱。

反距离加权，又称为距离倒数法，是指距离倒数乘方网格化方法是一个加权平均法，可以进行确切的或者圆滑的方式，是一种公用的数据或平滑算法。其规则是，待叠加的数据离中心点的距离越近，其对应的加权系数越大，在叠加后的数据中所占有的成分越大，反之亦然。

反距离加权的公式可以表示为：

其中，x_i为预设邻域内的时频谱集，n为预设邻域内的时频谱集的个数，d_i为第i个时频谱集到中心参考点的距离，y为加权叠加后的复合时频谱。

在本发明实施例中，利用反距离加权对所述时频谱集进行平滑，可以提高地层旋回分析的稳定性和健壮性。

图5示出了本发明实施例提供的地层旋回分析方法中步骤103的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在进一步的实施例中，如图5所示，步骤103，确定每个地震道的复合时频谱对应的地层旋回曲线包括：

步骤501，从每个地震道的复合时频谱的时频谱中心道处的时频波形中提取波形特征点序列；

步骤502，分别以波形特征点序列中的波形特征点为种子点，对复合时频谱进行同相轴追踪，形成复合时频谱同相轴趋势线；

步骤503，根据所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率确定地层旋回特征点序列；

步骤504，利用线性插值将所述地层旋回特征点序列转换为每个地震道对应的地层旋回曲线。

在本发明实施例中，时频谱中心道处的时频波形是指复合时频谱中间的时频波形，该处的时频波形所对应的频率为最小分析频率和最大分析频率的平均值。首先从每个地震道的复合时频谱的时频谱中心道处的时频波形中提取波形特征点，并组成波形特征点序列。种子点是指用于指示地层边界存在的一个点，具有空间位置(即X、Y和Z坐标)特征并拥有一个地层边界序号。波形特征点是指波形中具有明显特征的位置，例如波峰、波谷或者过零点(特指地震波形的振幅值从正变负或从负变正的临界点)等位置。同相轴是地震记录上各道振动相位相同的极值(俗称波峰或波谷)的连线，在解释地震资料时，常常根据地震记录上有规律地出现的形状相似的振动所组成的同相轴进行构造解释，获得地层的空间形态，并将其称之为同相轴追踪。同相轴追踪是地震解释中的重要环节，地震信号中所携带的大部分信息基本上都包含在同相轴上。

因此，在获取波形特征点序列后，分别以波形特征点序列中的波形特征点为种子点，对复合时频谱进行同相轴追踪，即可形成复合时频谱同相轴趋势线。进而可以根据所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率确定地层旋回特征点序列，最后利用线性插值将地层旋回特征点序列转换为每个地震道对应的地层旋回曲线，至此即可从复合时频谱中提取出地层旋回曲线。

在本发明实施例中，从每个地震道的复合时频谱的时频谱中心道处的时频波形中提取波形特征点序列，分别以波形特征点序列中的波形特征点为种子点，对复合时频谱进行同相轴追踪，形成复合时频谱同相轴趋势线，根据所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率确定地层旋回特征点序列，利用线性插值将所述地层旋回特征点序列转换为每个地震道对应的地层旋回曲线。本发明实施例，从复合时频谱的时频谱中心道处的时频波形中提取波形特征点序列，分别以波形特征点序列中的波形特征点为种子点，对复合时频谱进行同相轴追踪，可以进一步提高地层旋回分析的效率和精确度。

图6出了本发明实施例提供的地层旋回分析方法中步骤503的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在进一步的实施例中，如图5所示，步骤503，所述根据所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率确定地层旋回特征点序列包括：

步骤601，利用阶跃函数对所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率进行符号运算，确定地层旋回类型，所述地层旋回类型包括正旋回和反旋回；

步骤602，将所有复合时频谱同相轴趋势线对应的地层旋回类型进行组合，形成地层旋回特征点序列。

阶跃函数，又称为符号函数，一个实数型参数通过该阶跃函数可以返回一个整形数，用于表示参数的正负号。阶跃函数在参数小于零时，函数值返回-1；在参数大于或者等于零时，函数值返回1。因此，阶跃函数可以进行符号运算，其运算结果仅保留-1和1两个值。

在本发明实施例中，在确定地层旋回类型时，利用阶跃函数对复合时频谱同相轴趋势线的斜率进行符号运算，即可确定地层旋回类型。其中，函数值-1表示反旋回，函数值1表示正旋回。在确定地层旋回类型后，即可将所有复合时频谱同相轴趋势线对应的地层旋回类型进行组合，形成地层旋回特征点序列。

本发明实施例中还提供了一种地层旋回分析装置，如下面的实施例所述。由于这些装置解决问题的原理与地层旋回分析方法相似，因此这些装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图7示出了本发明实施例提供的地层旋回分析装置的功能模块，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

参考图7，所述地层旋回分析装置所包含的各个模块用于执行图1对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图1以及图1对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述地层旋回分析装置包括时频分析模块701、平滑模块702、确定模块703以及组合模块704。

所述时频分析模块701，用于对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集。

所述平滑模块702，用于对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱。

所述确定模块703，用于确定每个地震道的复合时频谱对应的地层旋回曲线。

所述组合模块704，用于按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。

在本发明实施例中，时频分析模块701对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集，作为形成复合时频谱的基础，平滑模块702对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱，提高地层旋回分析的稳定性；确定模块703确定每个地震道的复合时频谱对应的地层旋回曲线，组合模块704按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。本发明实施例可以利用预设邻域范围内的地震波形数据获得每个地震道的复合时频谱，继而确定模块703根据每个地震道的复合时频谱确定对应的地层旋回曲线，不仅可以提高地层旋回分析的效率，还可以提高地层旋回分析的精确度，最后组合模块704按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。因此，本发明实施例可以提高地层旋回分析的效率和精确度。

图8示出了本发明实施例提供的地层旋回分析装置的另一功能模块，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

参考图8，所述地层旋回分析装置所包含的各个模块用于执行图2对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图2以及图2对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，如图8所示，在上述图7所述模块结构的基础上，所述地层旋回分析装置还包括滤波模块801。

滤波模块801，用于利用低通滤波器对每个地层旋回曲线进行滤波，获得滤波后的每个地层旋回曲线。

相应的，所述组合模块704，具体用于按照滤波后的每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。

在本发明实施例中，滤波模块801利用低通滤波器对每个地层旋回曲线进行滤波，可以进一步提高地层旋回分析的稳定性和精确度。

在进一步的实施例中，所述低通滤波器包括巴特沃斯低通滤波器。在更进一步的实施例中，所述巴特沃斯低通滤波器的带宽为1-20Hz。

图9示出了本发明实施例提供的地层旋回分析装置中时频分析模块701的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

参考图9，所述时频分析模块701所包含的各个单元用于执行图3对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图3以及图3对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述时频分析模块701包括第一确定单元901、第二确定单元902以及时频分析单元903。

所述第一确定单元901，用于根据预设邻域范围内地震波形数据的频谱确定地震波形数据的频带范围。

所述第二确定单元902，用于根据所述地震波形数据的频带范围确定时频分析的频带范围。

所述时频分析单元903，用于根据所述时频分析的频带范围对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，形成每个地震道的时频谱集。

在本发明实施例中，首先第一确定单元901根据地震波形数据的频谱确定地震波形数据的频带范围，进而第二确定单元902根据地震波形数据的频带范围确定时频分析的频带范围，最后时频分析单元903根据时频分析的频带范围，对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，即可获得每个地震道的时频谱集，因此，本发明实施例可以提高地层旋回分析的精确度。

在进一步的实施例中，所述地震波形数据的频带范围为低截频与高截频之间的频带范围，所述时频分析的频带范围为最小分析频率与最大分析频率之间的频带范围。其中，所述时频分析的最小分析频率大于或者等于所述地震波形数据的低截频，所述时频分析的最大分析频率小于或者等于所述地震波形数据的高截频。

图10示出了本发明实施例提供的地层旋回分析装置中时频分析单元903的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

参考图10，所述时频分析单元903所包含的各个模块用于执行图4对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图4以及图4对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，预设邻域范围内包括多个地震道，所述时频分析单元903包括时频分析子单元1001和时频谱组合子单元1002。

所述时频分析子单元1001，用于以当前地震道为中心对预设邻域范围内每个地震道地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱。

所述时频谱组合子单元1002，用于将预设邻域范围内的多个地震道的时频谱进行组合，形成当前地震道的时频谱集。

在本发明实施例中，首先时频分析子单元1001以当前地震道为中心对预设邻域范围内每个地震道的每个频段范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱。在获得每个地震道的时频谱后，时频谱组合子单元1002将预设邻域范围内的多个地震道的时频谱进行组合，形成当前地震道的时频谱集，因此，可以提高地层旋回分析的精确度。

在进一步的实施例中，预设邻域范围内地震道数量和预设邻域半径之间的关系满足：

k＝(1+r×2)²，且0≤r≤9；

其中，k为地震道数量，r为预设邻域半径。

在进一步的实施例中，预设邻域范围内多个地震道的频段数与时频分析的频带范围的最小分析频率、最大分析频率，以及预设频段宽度之间的关系满足：

其中，m为预设邻域范围内多个地震道的频段数，V_min为最小分析频率，V_max为最大分析频率，ΔV为预设频段宽度。

在进一步的实施例中，为了提高地层旋回分析的稳定性，平滑模块702包括平滑单元。

所述平滑单元，用于利用反距离加权对所述时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱。

图11示出了本发明实施例提供的地层旋回分析装置中确定模块703的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

参考图11，所述确定模块703所包含的各个模块用于执行图5对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图5以及图5对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述确定模块703包括提取单元1101、追踪单元1102、确定单元1103以及转换单元1104。

所述提取单元1101，用于从每个地震道的复合时频谱的时频谱中心道处的时频波形中提取波形特征点序列。

所述追踪单元1102，用于分别以波形特征点序列中的波形特征点为种子点，对复合时频谱进行同相轴追踪，形成复合时频谱同相轴趋势线。

所述确定单元1103，用于根据所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率确定地层旋回特征点序列。

所述转换单元1104，用于利用线性插值将所述地层旋回特征点序列转换为每个地震道对应的地层旋回曲线。

在本发明实施例中，提取单元1101从每个地震道的复合时频谱的时频谱中心道处的时频波形中提取波形特征点序列，追踪单元1102分别以波形特征点序列中的波形特征点为种子点，对复合时频谱进行同相轴追踪，形成复合时频谱同相轴趋势线，确定单元1103根据所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率确定地层旋回特征点序列，转换单元1104利用线性插值将所述地层旋回特征点序列转换为每个地震道对应的地层旋回曲线。本发明实施例，提取单元1101从复合时频谱的时频谱中心道处的时频波形中提取波形特征点序列，追踪单元1102分别以波形特征点序列中的波形特征点为种子点，对复合时频谱进行同相轴追踪，可以进一步提高地层旋回分析的效率和精确度。

图12示出了本发明实施例提供的地层旋回分析装置中确定单元1103的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

参考图12，所述确定单元1103所包含的各个模块用于执行图6对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图6以及图6对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述确定单元1103包括符号运算子单元1201和组合子单元1202。

所述符号运算子单元1201，用于利用阶跃函数对所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率进行符号运算，确定地层旋回类型，所述地层旋回类型包括正旋回和反旋回。

所述组合子单元1202，用于将所有复合时频谱同相轴趋势线对应的地层旋回类型进行组合，形成地层旋回特征点序列。

图13示出了本发明实施例提供的某地震道的复合时频谱的示意，在本发明实施例中，针对某地震道的时频谱集，利用反距离加权方法对某地震道的时频谱集进行加权叠加，对时频谱进行平滑，增强地层旋回分析的稳定性，得到该地震道的复合时频谱，如图13所示。

图14示出了本发明实施例提供的某地区范围内真实的地震波形数据的示意，在本发明实施例中，图14所示的地震波形数据是取自某地区真实的地震波形数据，该地区范围内真实的地震波形数据以二维剖面的形式表示。

图15示出了本发明实施例提供的从真实的地震波形数据获得的地层旋回数据的示意，图15所示的地层旋回数据，是以图14所示的某地区范围内真实的地震波形数据为基础，并根据本发明提供的地层旋回旋回分析方法得到的地层旋回数据，且该地层旋回数据与图14所示的真实的地震波形数据格式一致，同样是以二维剖面的形式表示。从图15所示的地层旋回数据可以看出，基于本发明提供的地层旋回分析方法，能够较好地反映地层旋回的特征。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述地层旋回分析方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述地层旋回分析方法的计算机程序。

综上所述，本发明实施例首先对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集，作为形成复合时频谱的基础，对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱，确定每个地震道的复合时频谱对应的地层旋回曲线，按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。本发明实施例可以利用地震波形数据获得每个地震道的复合时频谱，继而根据每个地震道的复合时频谱确定对应的地层旋回曲线，不仅可以提高地层旋回分析的效率，还可以提高地层旋回分析的精确度，最后按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。因此，本发明实施例可以提高地层旋回分析的效率和精确度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种地层旋回分析方法，其特征在于，包括：

对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集；

对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱；

从每个地震道的复合时频谱的时频谱中心道处的时频波形中提取波形特征点序列；时频谱中心道处的时频波形是指复合时频谱中间的时频波形，该处的时频波形所对应的频率为最小分析频率和最大分析频率的平均值；

分别以波形特征点序列中的波形特征点为种子点，对复合时频谱进行同相轴追踪，形成复合时频谱同相轴趋势线；

根据所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率确定地层旋回特征点序列；

利用线性插值将所述地层旋回特征点序列转换为每个地震道对应的地层旋回曲线；

按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

利用低通滤波器对每个地层旋回曲线进行滤波，获得滤波后的每个地层旋回曲线；

所述按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据包括：

按照滤波后的每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集包括：

根据预设邻域范围内地震波形数据的频谱确定地震波形数据的频带范围；

根据所述地震波形数据的频带范围确定时频分析的频带范围；

根据所述时频分析的频带范围对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，形成每个地震道的时频谱集。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述地震波形数据的频带范围为低截频与高截频之间的频带范围，所述时频分析的频带范围为最小分析频率与最大分析频率之间的频带范围；

其中，所述时频分析的最小分析频率大于或者等于所述地震波形数据的低截频，所述时频分析的最大分析频率小于或者等于所述地震波形数据的高截频。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在预设邻域范围内包括多个地震道，所述根据所述时频分析的频带范围对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，形成每个地震道的时频谱集包括：

以当前地震道为中心对预设邻域范围内每个地震道的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱；

将预设邻域范围内的多个地震道的时频谱进行组合，形成当前地震道的时频谱集。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，预设邻域范围内地震道数量和预设邻域半径之间的关系满足：

k＝(1+r×2)²，且0≤r≤9；

其中，k为地震道数量，r为预设邻域半径。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，预设邻域范围内多个地震道的频段数与时频分析的频带范围的最小分析频率、最大分析频率，以及预设频段宽度之间的关系满足：

其中，m为预设邻域范围内多个地震道的频段数，V_min为最小分析频率，V_max为最大分析频率，ΔV为预设频段宽度。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱包括：

利用反距离加权对所述时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率确定地层旋回特征点序列包括：

利用阶跃函数对所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率进行符号运算，确定地层旋回类型，所述地层旋回类型包括正旋回和反旋回；

将所有复合时频谱同相轴趋势线对应的地层旋回类型进行组合，形成地层旋回特征点序列。

10.一种地层旋回分析装置，其特征在于，包括：

时频分析模块，用于对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱集；

平滑模块，用于对每个地震道的时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱；

提取单元，用于从每个地震道的复合时频谱的时频谱中心道处的时频波形中提取波形特征点序列；时频谱中心道处的时频波形是指复合时频谱中间的时频波形，该处的时频波形所对应的频率为最小分析频率和最大分析频率的平均值；

追踪单元，用于分别以波形特征点序列中的波形特征点为种子点，对复合时频谱进行同相轴追踪，形成复合时频谱同相轴趋势线；

确定单元，用于根据所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率确定地层旋回特征点序列；

转换单元，用于利用线性插值将所述地层旋回特征点序列转换为每个地震道对应的地层旋回曲线；

组合模块，用于按照每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：

滤波模块，用于利用低通滤波器对每个地层旋回曲线进行滤波，获得滤波后的每个地层旋回曲线；

所述组合模块，具体用于按照滤波后的每个地层旋回曲线的空间位置对所有地层旋回曲线进行组合，形成地层旋回数据。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述时频分析模块包括：

第一确定单元，用于根据预设邻域范围内地震波形数据的频谱确定地震波形数据的频带范围；

第二确定单元，用于根据所述地震波形数据的频带范围确定时频分析的频带范围；

时频分析单元，用于根据所述时频分析的频带范围对预设邻域范围内的地震波形数据进行时频分析，形成每个地震道的时频谱集。

13.如权利要求12所述的装置，所述地震波形数据的频带范围为低截频与高截频之间的频带范围，所述时频分析的频带范围为最小分析频率与最大分析频率之间的频带范围；

其中，所述时频分析的最小分析频率大于或者等于所述地震波形数据的低截频，所述时频分析的最大分析频率小于或者等于所述地震波形数据的高截频。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，在预设邻域范围内包括多个地震道，所述时频分析单元包括：

时频分析子单元，用于以当前地震道为中心对预设邻域范围内每个地震道的地震波形数据进行时频分析，获得每个地震道的时频谱；

时频谱组合子单元，用于将预设邻域范围内的多个地震道的时频谱进行组合，形成当前地震道的时频谱集。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，预设邻域范围内地震道数量和预设邻域半径之间的关系满足：

k＝(1+r×2)²，且0≤r≤9；

其中，k为地震道数量，r为预设邻域半径。

16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，预设邻域范围内多个地震道的频段数与时频分析的频带范围的最小分析频率、最大分析频率，以及预设频段宽度之间的关系满足：

其中，m为预设邻域范围内多个地震道的频段数，V_min为最小分析频率，V_max为最大分析频率，ΔV为预设频段宽度。

17.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述平滑模块包括：

平滑单元，用于利用反距离加权对所述时频谱集进行平滑，形成每个地震道的复合时频谱。

18.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述确定单元包括：

符号运算子单元，用于利用阶跃函数对所述复合时频谱同相轴趋势线的斜率进行符号运算，确定地层旋回类型，所述地层旋回类型包括正旋回和反旋回；

组合子单元，用于将所有复合时频谱同相轴趋势线对应的地层旋回类型进行组合，形成地层旋回特征点序列。

19.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9任一所述方法。

20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至9任一所述方法的计算机程序。

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