CN110927781A - 一种面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法及系统，属于油气地球物理勘探领域。该面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法利用高斯函数包络面与瞬时相位属性体进行卷积，得到优化的地震数据，然后提取所述优化的地震数据的相干属性。本发明利用相干算法特征，针对低品质地震资料，采用高斯函数包络面代替原有子波，降低噪声干扰，将原始数据转变为适合利用第三代相干算法进行断裂研究的优化数据。在对地震数据优化处理后，再进行本征值相干属性提取，能够更有效的突出断裂特征。
Description
技术领域
本发明属于油气地球物理勘探领域，具体涉及一种面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法及系统。
背景技术
相干体技术已经成为地震勘探中应用非常广泛的技术之一，相干体技术可以很好地描述断层的形态特征。相干算法经历几次重要的演变，第二代相干体技术实现多道相似算法，并将振幅、波形、极性等因素纳入方法中，实现相干值最优视倾角的选择。第二代算法提高了稳定性、抗造性，但降低了分辨率。第三代相干是基于协方差矩阵的本征值求取，分辨率大大提高，虽然计算效率降低了，但应用效果明显提升。
尽管如此，随着生产需求的提高，一些地表复杂、地震资料采集效果相对较差的地区逐渐进入勘探阶段，如多山多沙漠的西部地区勘探，地震资料分辨率、保真度、信噪比等不易得到有效保证。以往效果较好的相干算法在这些资料面前，也面临挑战。
中国专利公开文献201010257171.4公开了一种数据驱动的自适应的地震信号相干体属性分析方法；中国公开文献《地震数据结构张量相干计算方法》(石油物探、2012.51(3))在研究前三代地震相干算法的基础上，提出了一种基于地震数据结构张量的相干属性计算方法和流程；，中国公开文献《基于波阻抗反演地震数据体的相干属性及应用》(武汉理工大学学报、2010.23)基于波阻抗反演的本征值相干属性的应用,实现对裂缝、断层和褶皱等地质构造的有效识别；中国公开文献《基于体属性的地震相干技术》(石油地球物理勘探、2006.41(4))公开了常用的地震属性大多是依靠单道滤波来实现。但是，这些公开文献均没有研究针对相干算法的地震数据的优化方法。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的针对常规相干属性精度低，不能有效满足当前高精度地震解释需求的问题，提供一种面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法及系统，在第三代相干算法基础上，提出断裂增强的地震数据优化方法，该方法以地震瞬时属性为基础，通过应用瞬时相位属性特征作为构建数据的方法基础，进而得到断裂特征更强的优化数据，进一步结合第三代相干算法，优化复杂地质条件下基于相干属性的断裂识别结果。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法，利用高斯函数包络面与瞬时相位属性体进行卷积，得到优化的地震数据，然后提取所述优化的地震数据的相干属性。
所述方法包括：
第一步，对地震数据进行希尔伯特变换，然后求取瞬时相位属性体；
第二步，获取高斯函数包络面；
第三步，将第二步得到的高斯函数包络面与第一步得到的瞬时相位属性体逐点进行卷积，得到优化的地震数据；
第四步，利用第三代相干算法提取第三步得到的优化的地震数据的相干属性。
所述第一步的操作包括：
对地震数据s(t)进行希尔伯特变换得到实部sr(t)和虚部si(t)，则相应的解析信号为：
s(t)＝sr(t)+jsi(t)，其中
利用所述解析信号的实部和虚部计算每一个时刻的瞬时相位
瞬时相位：
对应多个时刻的多个瞬时相位组成所述瞬时相位属性体。
所述第二步的操作包括：
利用下面的高斯函数G(r)获得高斯函数包络面：
其中，r代表高斯函数包络面上的点与目标地震数据中位于时窗中心处的采样点之间的距离；
σ代表时窗的长度。
所述第三步的操作包括：
利用第二步得到的高斯函数包络面与第一步得到的瞬时相位属性体逐点进行卷积，得到优化的地震数据snew(t)：
本发明还提供一种面向高精度地震相干属性的地震数据优化系统，包括：
希尔伯特变换单元：对地震数据进行希尔伯特变换，然后求取瞬时相位属性体；
高斯函数包络面单元：利用高斯函数获得高斯函数包络面；
卷积单元：分别与希尔伯特变换单元、高斯函数包络面单元连接；将高斯函数包络面单元生成的高斯函数包络面与希尔伯特变换单元生成的瞬时相位属性体逐点进行卷积，得到优化的地震数据；
提取相干属性单元：与卷积单元连接，利用第三代相干算法提取卷积单元生成的优化的地震数据的相干属性。
所述希尔伯特变换单元对地震数据s(t)进行希尔伯特变换得到实部sr(t)和虚部si(t)，则相应的解析信号为：
s(t)＝sr(t)+jsi(t)，其中
利用所述解析信号的实部和虚部计算每一个时刻的瞬时相位
对应多个时刻的多个瞬时相位组成所述瞬时相位属性体。
所述高斯函数包络面单元利用下面的高斯函数G(r)获得高斯函数包络面：
其中，r代表高斯函数包络面上的点与目标地震数据中位于时窗中心处的采样点之间的距离；
σ代表时窗的长度。
所述卷积单元将高斯函数包络面单元生成的高斯函数包络面与希尔伯特变换单元生成的瞬时相位属性体逐点进行卷积，得到优化的地震数据snew(t)：
本发明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计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行所述面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用相干算法特征，针对低品质地震资料，采用高斯函数包络面代替原有子波，降低噪声干扰，将原始数据转变为适合利用第三代相干算法进行断裂研究的优化数据。在对地震数据优化处理后，再进行本征值相干属性提取，能够更有效的突出断裂特征。
附图说明
图1本发明方法的步骤框图；
图2实施例中的原始地震数据；
图3实施例中采用本发明方法优化后的地震数据；
图4实施例中基于原始地震数据提取的相干属性；
图5实施例中基于优化后地震数据提取的相干属性。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明以地震瞬时属性为基础，通过应用瞬时相位属性特征作为构建数据的方法基础，进而得到断裂特征更强的优化数据，结合第三代相干技术，优化复杂地质条件下基于相干属性的断裂识别结果。
该方法通过高斯函数包络面代替原有含噪子波与瞬时相位体进行卷积，从而得到更加适应相干算法的优化的地震数据，然后利用第三代相干算法提取相干属性，优化复杂地质条件、低信噪比地震资料条件下基于相干属性的断裂识别结果。
本发明通过高斯函数包络面重建波形来替代原有子波，与瞬时相位属性卷积形成高信噪比数据体，以减弱噪声干扰对相干体的影响。
如图1所示，本发明方法包括：
step1，对地震数据进行希尔伯特变换，进而求取瞬时相位属性。
对于地震信号s(t)利用希尔伯特变换之后可以得到信号的实部sr(t)和虚部si(t)，那么与之相应的解析信号为：
s(t)＝sr(t)+jsi(t)，其中
利用其解析信号的实部和虚部计算瞬时相位，从而得到瞬时相位属性体。
瞬时相位
上述公式给出的瞬时相位属性是对应一个时刻的瞬时相位，瞬时相位属性体是由对应多个时刻的多个瞬时相位组成的。
瞬时相位属性反映了地层的连续性特征，当遇到断层时，该处道与相邻道的相位之间，会形成较为明显的扭断或者折曲。
step2，通过高斯函数包络面代替原有含噪子波，目的是为了减弱噪声及子波空变影响，在无断层处，增加同相轴连续性特征。先要计算替代原有子波的高斯函数，高斯函数公式如下：
这里r代表距离目标地震数据点的距离，G(r)表示向量，对应不同距离的不同向量构成了高斯函数包络面。
σ表示长度，σ的选取与目标地质体尺度紧密相关(可以根据子波长度给出，一般给出100ms左右的长度，这个参数在实际应用过程中是需要根据结果不断进行调试的)，通过选取σ，保证高斯函数的有效范围与目标体大小近似。
step3，利用所求高斯函数包络面与瞬时相位体的卷积，进而形成新的优化数据。对第一步计算所得瞬时属性体的每一个时刻点逐点进行卷积：
卷积之后，高斯函数包络面替代了原有受噪声干扰子波，得到优化后的地震信号snew(t)。
step4，应用优化后的三维数据进行第三代相干技术识别断裂等地质异常体，即利用第三代相干算法提取三维数据得到相干属性，再利用这些相干属性来识别断裂等地质异常体。
本发明还提供一种面向高精度地震相干属性的地震数据优化系统，包括：
希尔伯特变换单元：对地震数据进行希尔伯特变换，然后求取瞬时相位属性体；
高斯函数包络面单元：利用高斯函数获得高斯函数包络面；
卷积单元：分别与希尔伯特变换单元、高斯函数包络面单元连接；将高斯函数包络面单元生成的高斯函数包络面与希尔伯特变换单元生成的瞬时相位属性体逐点进行卷积，得到优化的地震数据；
提取相干属性单元：与卷积单元连接，利用第三代相干算法提取卷积单元生成的优化的地震数据的相干属性。
本发明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计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行所述地震道头信息智能化分析的方法中的步骤。
实施例以中国西部某碳酸盐岩区块为例，利用本发明提供的方法进行断裂识别。
图1示出根据本发明的实施例获取断裂展布特征的技术流程图。
图2展示了实施例区块的地震资料，从图2中可以看出，碳酸盐岩工区在地震响应上常常存在强轴屏蔽下面信号的情况，强轴下面的弱反射层非常容易被噪声所干扰，图2中的A和B表示两处明显的断裂。
步骤1中，对图2所示地震数据进行希尔伯特变换，进而求取瞬时相位属性。
对于地震信号s(t)利用希尔伯特变换之后可以得到信号sr(t)和si(t)，那么与之相应的解析信号为：
s(t)＝sr(t)+jsi(t)，其中
利用其解析信号的实部和虚部计算瞬时相位，从而得到瞬时相位属性体。
瞬时相位：
步骤2中，通过高斯函数包络面代替原有含噪子波，目的是为了减弱噪声及子波空变影响，在无断层处，增加同相轴连续性特征。先要计算替代原有子波的高斯函数，高斯函数公式如下：
这里r代表距离目标地震数据点的距离。
σ的选取与目标地质体尺度有相关，这里选择大约四分之一个波长范围的采样点。
第三步，利用所求高斯函数包络面与瞬时相位体的卷积，进而形成新的优化数据。对第一步计算所得瞬时属性体的每一个时刻点逐点进行卷积：
卷积之后，高斯函数包络面替代了原有受噪声干扰子波，得到优化后的地震信号snew(t)，如图3所示。
第四步，应用优化后的三维数据进行第三代相干技术识别断裂等地质异常体。
图4为地震数据优化前提取的相干属性，图5为采用本发明方法对地震数据进行优化后提取的相干属性，对比图4和图5可以看到采用本发明方法优化后的断裂响应更加明显。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (10)
1.一种面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法，其特征在于：所述方法利用高斯函数包络面与瞬时相位属性体进行卷积，得到优化的地震数据，然后提取所述优化的地震数据的相干属性。
2.根据权利要求1所述的面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法，其特征在于：所述方法包括：
第一步，对地震数据进行希尔伯特变换，然后求取瞬时相位属性体；
第二步，获取高斯函数包络面；
第三步，将第二步得到的高斯函数包络面与第一步得到的瞬时相位属性体逐点进行卷积，得到优化的地震数据；
第四步，利用第三代相干算法提取第三步得到的优化的地震数据的相干属性。
3.根据权利要求2所述的面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法，其特征在于：所述第一步的操作包括：
对地震数据s(t)进行希尔伯特变换得到实部sr(t)和虚部si(t)，则相应的解析信号为：
s(t)＝sr(t)+jsi(t)，其中
利用所述解析信号的实部和虚部计算每一个时刻的瞬时相位
对应多个时刻的多个瞬时相位组成所述瞬时相位属性体。
4.根据权利要求3所述的面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法，其特征在于：所述第二步的操作包括：
利用下面的高斯函数G(r)获得高斯函数包络面：
其中，r代表高斯函数包络面上的点与目标地震数据中位于时窗中心处的采样点之间的距离；
σ代表时窗的长度。
5.根据权利要求4所述的面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法，其特征在于：所述第三步的操作包括：
利用第二步得到的高斯函数包络面与第一步得到的瞬时相位属性体逐点进行卷积，得到优化的地震数据snew(t)：
6.一种实现权利要求1-5任一所述的面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法的系统，其特征在于：所述系统包括：
希尔伯特变换单元：对地震数据进行希尔伯特变换，然后求取瞬时相位属性体；
高斯函数包络面单元：利用高斯函数获得高斯函数包络面；
卷积单元：分别与希尔伯特变换单元、高斯函数包络面单元连接；将高斯函数包络面单元生成的高斯函数包络面与希尔伯特变换单元生成的瞬时相位属性体逐点进行卷积，得到优化的地震数据；
提取相干属性单元：与卷积单元连接，利用第三代相干算法提取卷积单元生成的优化的地震数据的相干属性。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述希尔伯特变换单元对地震数据s(t)进行希尔伯特变换得到实部sr(t)和虚部si(t)，则相应的解析信号为：
s(t)＝sr(t)+jsi(t)，其中
利用所述解析信号的实部和虚部计算每一个时刻的瞬时相位
对应多个时刻的多个瞬时相位组成所述瞬时相位属性体。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述高斯函数包络面单元利用下面的高斯函数G(r)获得高斯函数包络面：
其中，r代表高斯函数包络面上的点与目标地震数据中位于时窗中心处的采样点之间的距离；
σ代表时窗的长度。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述卷积单元将高斯函数包络面单元生成的高斯函数包络面与希尔伯特变换单元生成的瞬时相位属性体逐点进行卷积，得到优化的地震数据snew(t)：
10.一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计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行权利要求1-5任一所述的面向高精度地震相干属性的地震数据优化方法中的步骤。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200327 |