CN110658551B - 一种高分辨率地震资料吸收衰减补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高分辨率地震资料吸收衰减补偿方法,包括以下步骤：S1.输入地震资料包含的所有地震数据；S2.选择一道地震数据作为当前输入数据，根据当前输入数据的品质选择吸收衰减补偿的实现方式：(1)当前输入数据的信噪比较高，进入步骤S3；(2)当前输入数据的信噪比较低，进入步骤S4；S3.选择频率域进行吸收衰减补偿；S4.选择时频域进行吸收衰减补偿；S5.重复步骤S2～S5，依次对地震资料中包含的每一道地震数据进行吸收衰减补偿。本发明根据地震资料的品质，选择计算效率更高的频率域或者抗噪性更好的时频域，实现对地震资料的吸收衰减补偿，并在吸收衰减补偿函数中引入三个参数调节补偿函数，提高对地震资料吸收衰减补偿的灵活性。

Description

一种高分辨率地震资料吸收衰减补偿方法
技术领域
本发明属于地震资料数字处理技术，具体涉及一种高分辨率地震资料吸收衰减补偿方法。
背景技术
地震波在地下传播，由于地层的吸收衰减作用导致地震波能量衰减、地震资料的分辨率降低。随着传播时间的增大，这种吸收衰减现象越来越明显，给地震资料的处理带来了许多麻烦。因此，地层的吸收衰减是需要解决的重点问题。国内外专家、学者对地层的吸收衰减补偿进行了大量的研究。1)反褶积。地震资料处理中，反褶积能够实现地震资料吸收衰减补偿，但反褶积要取得好的效果要求已知地震子波。实际的地震资料处理中，难以获得准确的地震子波，这将影响反褶积对于地层吸收衰减的补偿效果。
2)常规反Q滤波；常规反Q滤波方法对于校正畸变的相位是无条件稳定的，但是该方法的振幅补偿函数是一个与时间和频率有关的e指数函数，在地震资料处理过程中很容易造成数值非稳定性问题，从而难以获得高分辨率和高信噪比的结果。
3)稳定因子法反Q滤波。为了对反Q滤波的数值非稳定性问题加以控制，James andKnight(2003)和王仰华(2006)将振幅补偿函数改写为分数形式，提出了稳定因子法反Q滤波。稳定因子法反Q滤波振幅补偿函数虽然可以在一定程度上控制数值非稳定性问题，但其不能根据需要对振幅补偿函数进行灵活的调节。
发明内容
本发明在现有吸收衰减补偿技术的基础上，提出一种更加灵活稳定的高分辨率地震资料吸收衰减补偿方法，该方法能根据地震资料的品质，选择计算效率更高的频率域或者抗噪性更好的时频域，实现对地震资料的吸收衰减补偿，并在吸收衰减补偿函数中引入三个参数调节补偿函数，提高对地震资料吸收衰减补偿的灵活性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高分辨率地震资料吸收衰减补偿方法，包括以下步骤：
S1.输入地震资料包含的所有地震数据；
S2.选择一道地震数据作为当前输入数据，根据当前输入数据的品质选择吸收衰减补偿的实现方式：
(1)若当前输入数据的信噪比较高，进入步骤S3；
(2)若当前输入数据的信噪比较低，进入步骤S4；
S3.选择频率域对当前输入数据进行吸收衰减补偿；
S4.选择时频域对当前输入数据进行吸收衰减补偿；
S5.重复步骤S2～S5，依次对地震资料中包含的每一道地震数据进行吸收衰减补偿。
进一步地，所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.测量当前输入数据中包含的地震信号能量Psignal和地震噪音能量Pnoise；
S202.计算当前输入数据的信噪比SNR：
Figure BDA0002237385580000021
S203.判断信噪比SNR是否大于预设阈值；
若是，则当前输入数据的信噪比较高，进入步骤S3；
若否，则当前输入数据的信噪比较低，进入步骤S4。
进一步地，所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.对当前输入数据进行傅里叶变换，得到该道数据的频谱；
S302.对该道数据中的每个采样点进行频率域的吸收衰减补偿；
S303.对该道数据中的每个采样点补偿后的频谱的实部沿着频率方向进行求和，得到吸收衰减补偿后时间域的信号。
进一步地，所述步骤S4包括以下子步骤：
S401.对当前输入数据进行时频分析，得到该道数据的时频谱S(t,f)；
S402.对该道数据中的每个采样点进行时频域的吸收衰减补偿；
S403.对该道数据补偿后的时频谱的实部沿着频率方向进行求和，得到吸收衰减补偿后时间域的信号。
进一步地，所述吸收衰减补偿采用如下方式：
Figure BDA0002237385580000022
其中，B3(t,f)吸收衰减补偿函数，t为时间，f为频率，p，a，b为预先设定的吸收衰减补偿函数调节参数，a、b为实数且b≥a≥0；p为实数且p＞1；γ(t,f)表示反Q滤波的理论振幅补偿函数：
Figure BDA0002237385580000023
其中Q为地层品质因子。
δ3为稳定因子：
Figure BDA0002237385580000031
C为设定的吸收衰减补偿函数最大值，又称增益限，一般为20dB-60dB之间。
本发明的有益效果是：本发明根据地震资料的品质，选择计算效率更高的频率域或者抗噪性更好的时频域，实现对地震资料的吸收衰减补偿，保证了本发明在吸收衰减补偿过程中的高效性和稳定性。另外，在吸收衰减补偿函数中引入三个参数调节补偿函数，灵活的实现对地震资料吸收衰减补偿，保证了本发明在吸收衰减补偿过程中的灵活性。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为实施例中参数p，a，b对吸收衰减补偿函数的影响示意图；
图3为实施例中输入的时间偏移剖面一，
图4为实施例中吸收衰减补偿后的时间偏移剖面一；
图5为实施例中输入的时间偏移剖面二；
图6为实施例中吸收衰减补偿后的时间偏移剖面二。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
本发明通过频率域或者时频域进行实现，将地震资料变换到频率域或者时频域，结合地震资料在不同时间点由于地层吸收衰减造成的各频率成分的能量差异，在频率域或者时频域进行吸收衰减补偿，对补偿后结果的实部沿着频率方向求和，即可得到补偿后的时域信号。在没有地层的吸收衰减，深、浅层反射波具有波形相似性；地层吸收衰减使得在不同时刻的地震波的频率成分的能量按一定的规律进行衰减，对其乘以时频变的补偿项，使得深浅层反射波的波形具有相似性即可完成补偿，具体地：
如图1所示，一种高分辨率地震资料吸收衰减补偿方法，包括以下步骤：
S1.输入地震资料包含的所有地震数据；
S2.选择一道地震数据作为当前输入数据，根据当前输入数据的品质选择吸收衰减补偿的实现方式：
(1)若当前输入数据的信噪比较高，进入步骤S3；
(2)若当前输入数据的信噪比较低，进入步骤S4；
S3.选择频率域对当前输入数据进行吸收衰减补偿；
S4.选择时频域对当前输入数据进行吸收衰减补偿；
S5.重复步骤S2～S5，依次对地震资料中包含的每一道地震数据进行吸收衰减补偿。
进一步地，所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.测量当前输入数据中包含的地震信号能量Psignal和地震噪音能量Pnoise；
S202.计算当前输入数据的信噪比SNR：
Figure BDA0002237385580000041
S203.判断信噪比SNR是否大于预设阈值；
若是，则当前输入数据的信噪比较高，进入步骤S3；
若否，则当前输入数据的信噪比较低，进入步骤S4。
进一步地，所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.对当前输入数据进行傅里叶变换，得到该道数据的频谱；
S302.对该道数据中的每个采样点进行频率域的吸收衰减补偿；
S303.对该道数据中的每个采样点补偿后的频谱的实部沿着频率方向进行求和，得到吸收衰减补偿后时间域的信号。
进一步地，所述步骤S4包括以下子步骤：
S401.对当前输入数据进行时频分析，得到该道数据的时频谱S(t,f)；在本申请的实施例中，采用改进的短时傅里叶变换进行时频分析，时频谱表示为：
Figure BDA0002237385580000042
其中，τ为时移因子，z(t)为输入信号经过Hilbert变换后的解析信号，w(t)为窗函数；
S402.对该道数据中的每个采样点进行时频域的吸收衰减补偿；
S403.对该道数据补偿后的时频谱的实部沿着频率方向进行求和，得到吸收衰减补偿后时间域的信号。
进一步地，所述吸收衰减补偿采用如下方式：
Figure BDA0002237385580000043
其中，B3(t,f)吸收衰减补偿函数，t为时间，f为频率，p，a，b为预先设定的衰减补偿函数调节参数，a、b为实数且b≥a≥0；p为实数且p＞1；γ(t,f)表示反Q滤波的理论振幅补偿函数：
Figure BDA0002237385580000051
其中Q为地层品质因子。
δ3为稳定因子：
Figure BDA0002237385580000052
C为设定的吸收衰减补偿函数最大值，又称增益限，一般为20dB-60dB之间。
在本申请的实施例中，以在中国西部某区块的时间偏移剖面为例，图2为实施例中各参数对地层吸收衰减补偿函数的影响；图3为实施例中输入的时间偏移剖面一，图4为实施例中吸收衰减补偿后的时间偏移剖面一；图5为实施例中输入的时间偏移剖面二；图6为实施例中吸收衰减补偿后的时间偏移剖面二；处理后资料的分辨率明显提高，说明了方法的可行性和实用性。经过以上处理过程以后，得到了分辨率和信噪比均比较理想的地震剖面，与原始的输入剖面相比，处理后的剖面减弱了地层吸收衰减的影响，精细的刻画了该区域的构造特征。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种高分辨率地震资料吸收衰减补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.输入地震资料包含的所有地震数据；
S2.选择一道地震数据作为当前输入数据，根据当前输入数据的品质选择吸收衰减补偿的实现方式：
(1)若当前输入数据的信噪比较高，进入步骤S3；
(2)若当前输入数据的信噪比较低，进入步骤S4；
S3.选择频率域对当前输入数据进行吸收衰减补偿；
所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.对当前输入数据进行傅里叶变换，得到该道数据的频谱；
S302.对该道数据中的每个采样点进行频率域的吸收衰减补偿；
S303.对该道数据中的每个采样点补偿后的频谱的实部沿着频率方向进行求和，得到吸收衰减补偿后时间域的信号；
S4.选择时频域对当前输入数据进行吸收衰减补偿；
所述步骤S4包括以下子步骤：
S401.对当前输入数据进行时频分析，得到该道数据的时频谱S(t,f)；
进行时频分析时采用改进的短时傅里叶变换，时频谱表示为：
Figure FDA0003069936380000011
其中，τ为时移因子，z(t)为输入信号经过Hilbert变换后的解析信号，w(t)为窗函数；
S402.对该道数据中的每个采样点进行时频域的吸收衰减补偿；
S403.对该道数据补偿后的时频谱的实部沿着频率方向进行求和，得到吸收衰减补偿后时间域的信号；
S5.重复步骤S2～S4，依次对地震资料中包含的每一道地震数据进行吸收衰减补偿；
所述吸收衰减补偿采用如下方式：
Figure FDA0003069936380000012
其中，B3(t,f)吸收衰减补偿函数，t为时间，f为频率，p，a，b为预先设定的吸收衰减补偿函数调节参数，a、b为实数且b≥a≥0；p为实数且p＞1；γ(t,f)表示反Q滤波的理论振幅补偿函数：
Figure FDA0003069936380000021
其中Q为地层品质因子；
δ3为稳定因子：
Figure FDA0003069936380000022
C为设定的吸收衰减补偿函数最大值，又称增益限。
2.根据权利要求1所述的一种高分辨率地震资料吸收衰减补偿方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.测量当前输入数据中包含的地震信号能量Psignal和地震噪音能量Pnoise；
S202.计算当前输入数据的信噪比SNR：
Figure FDA0003069936380000023
S203.判断信噪比SNR是否大于预设阈值；
若是，则当前输入数据的信噪比较高，进入步骤S3；
若否，则当前输入数据的信噪比较低，进入步骤S4。
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