CN109946739A - 一种基于压缩感知理论的地震剖面增强方法 - Google Patents

Abstract

一种基于压缩感知理论的地震剖面增强方法，隶属于油气地球物理储层精细刻画领域，该方法包括步骤如下：①对待处理数据进行范数L₁，L_0.8联合约束下的反射系数反演计算；②利用井数据合成反射系数并选出最佳能分辨目的层的子波；③将上两步的反射系数与子波卷积得出新的剖面。实现了利用压缩感知去除噪声，又不纠结于现阶段压缩感知技术的观测矩阵建立手段不成熟无法准确建立子波矩阵问题。本发明的有益效果是结合井资料快速高效地解决薄层因为地震资料中分辨率不够而无法准确追踪问题。

Description

一种基于压缩感知理论的地震剖面增强方法

技术领域

隶属于油气地球物理储层精细刻画领域，是一种利用压缩感知理论的快速提高叠后地震分辨率的方法，快速高效地解决薄层因为地震资料中分辨率不够而无法准确追踪问题。

背景技术

在油气地球物理勘探中，随着勘探目标转向薄储层，小断块。提高地震分辨率精确刻画目标层位，是油气勘探工作的前提，对属性提取，反演定量计算都具有重大意义。

(一)涉及的专业术语

(1)地震分辨率：指地震资料对地层薄层厚度的最大区分能力，地震记录分辨率包括横向和纵向分辨率，本文仅指纵向分辨率。

(2)反射系数序列：不同地质层位有不同的波速，密度，从而会有不同反射系数。理想情况下，人工地震产生一个尖脉冲，地震记录由一系列尖脉冲组成，每个脉冲反映一个地质层位，如图2。

(3)地震子波：由于大地滤波作用，初始尖脉冲在其中传播后，会变成一个随时间变化的变形波，即地震子波b。

实际地震资料是许多地震子波叠加的结果，是地震子波和反射系数序列的褶积并且加上噪音。

(二)现有技术

根据采集的地震数据，现有的基于叠后地震数据提高分辨率的技术主要有：

(1)反褶积的方法，如子波反褶积，分频反褶积等。计算量大，对噪声压制效果不理想，且适用情况很受限制；

(2)谐波提频，将地震子波看做简谐波，将高频率简谐波叠加上去，起到提频作用。但是往往应为波峰匹配不当造成出现假同向轴问题；

(3)还有近些年兴起的压缩感知法。突破奈斯采样定律限制，利用地震反射系数的可稀疏性，使用范数L₁和范数L₂联合约束,利用非线性关系直接解出地震原始数据的反射系数。但是该方法利用范数L₂压制噪声的方法仅适用于高斯噪声，对其他如脉冲噪声压制效果不理想。

发明内容

针对现有的提升地震剖面分辨率方法，计算过于复杂，又局限于地震资料整体的匹配性，往往很难提取准确的子波资料，处理的效果达不到理想的效果。本发明提供一种新的快速提高剖面分辨率的来满足层位追踪需求的方法。实际资料处理的结果表明，应用该方法后，地震剖面上目的层位同向轴连续性明显改善，且与井标定资料吻合，可以用于目的层精细解释追踪。

本发明具体步骤包括：

(1)对待处理数据进行范数L₁、L_0.8联合束下的反射系数反演计算，从原始地震数据中分离出噪音和反射系数去除噪声，保留反射系数；

(2)对测井资料目的层进行正演，得到目的层段实测反射系数，并用个各种主频的雷克子波与单井反射系数褶积，选出能分辨出薄层的主频段雷克子波；

(3)将步骤(1)中得出的去除噪声的反射系数与最优雷克子波做卷积，得出新的地震数据体；

本发是一种基于叠后地震数据体的快速提高剖面分辨率的方法，具有如下特点，主要表现为：

(1)对待处理数据进行范数L_0.8约束下的反射系数反演，从原始地震数据中分离出噪音和反射系数去除噪声，而传统的方法利用L₁，L₂联合约束求解反射系数，用L₁约束反射系数，用范数L₂约束噪声的，再将范数L₂等价于L₁求解的方法，只能对高斯噪声压制，而无法对其他噪声有效压制，本发明利用范数L_0.8约束求解，能有效解出反射系数。同时对噪声的压制效果更好。

(2)使用井资料直接提取出要分辨的目的层最有利主频，避免对求取完整子波数据的复杂计算过程，能快速得出满足层位追踪需求的剖面。

附图说明

图1是本发明的基本步骤图。指定此图为附图摘要。

图2是理想状态下反射系数序列。

图3是A井单井下为在合成记录中显示出目的层选取的子波。

图4是原始数据过A井剖面。可以看到目的层内部小层P1m2a连续性很差，而且不稳定，无法追踪。

图5是处理过后的数据过井剖面。可以看出，对比图4，P1m2a同向轴连续性明显增强。而且与井分层数据误差较小，可以满足层位追踪需要。

具体实施方式

一种基于压缩感知理论的薄层快速识别方法。具体实施步骤如下：

步骤1：对待处理数据进行范数L_0.8约束下的反射系数反演，从原始地震数据中分离出噪音和反射系数去除噪声，保留反射系数；

①对于地震道，单道接收信号可以表示为：

y＝Φ*x+n

上式在频率域可以表示为：

Y＝WX+N＝WFx+N

其中Y是地震数据，W是地震子波，x是地震反射系数，n是噪声。F是傅立叶变换矩阵。

②要求解上式，对噪音部分其采用L_p(0＜p＜1)约束，信号部分采用L₁形式组合约束求解：

min‖X‖₁s.t.‖WX-Y‖_p<σ(0<P<1)

有又地震子波W满足有限等距性质(RIP)，则在0<P<1时原始信号X与重构信号有：

‖X-X^*‖p<CRS^(1/p-1/q)

其中C为常数，R为范数变化的半径，S为数据x的稀疏度,q是控制上公收敛的参数。由此可知，使用L_p(0＜p＜1)约束求解，误差是收敛的，本发明经过试验针对地震噪声特点给出p取0.8可以兼顾计算的速度和较小的误差。

③基于上述L_p(0＜p＜1)约束下，对于式：

Y＝WX+N

假设

则有

而地震原始信号X满足拉普拉斯分布：

pX(X)∞ e^(-c‖x‖p)

在先验概率给定的情况下，极大概率满足：

X_map＝argmaxlnP_X/Y(X/Y)＝argmin[-lnP_Y/X(Y/X)-lnP_X(X)]＝argmin(1/2)‖Y-AX‖_P+λ‖X‖₁

④对上式采用梯度投影法求解

步骤2：对测井资料目的层进行正演，得到目的层段实测反射系数，并用个各种主频的雷克子波与单井反射系数褶积，选出能分辨出薄层的主频段雷克子波与步骤1得出的反射系数矩阵做卷积，得出可用于层位追踪的地震剖面。

Claims (2)

1.一种基于压缩感知理论的地震剖面增强方法；其特征在于，先对待处理数据进行范数L0.8约束下的反射系数反演计算，从原始地震数据中分离出噪音和反射系数去除噪声，保留反射系数；再对测井资料目的层进行正演，得到目的层段实测反射系数，并用个各种主频的雷克子波与单井反射系数褶积，选出能分辨出薄层的主频段雷克子波；最后将步骤(1)中得出的去除噪声的反射系数与最优雷克子波做卷积，得出新的高分辨地震数据体。

2.根据权利要求1所述的反射系数反演计算方法，其特征在于：利用压缩感知法计算地震反射系数,利用L1，L_p联合约束求解反射系数，用L₁约束反射系数有效值部分，对噪音部分其采用L_p(0＜p＜1)约束,更有效的压制实际情况下地震资料的噪声。