CN111142156A - 基于相控的地震强屏蔽时频信息提取及剥离方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，包括：步骤1，对地震资料进行井震标定与层位追踪；步骤2，对典型井进行测井相与井旁地震相分析，粗划分相带；步骤3，对确定层位上下时窗范围提取地震属性，筛选表现良好的特色属性进行组合分析，确定准确沉积相带图；步骤4，对目标处理层地震数据进行广义S变换提取算法参数；步骤5，确定参与算法的变子波信息；步骤6，依据多相带波形特征匹配最佳子波进行强层剥离。该基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法可为后续的属性提取、油气藏识别和储层预测提供去除屏蔽的数据，从而提升滩坝砂弱信号层的识别与勘探开发能力。

Description

基于相控的地震强屏蔽时频信息提取及剥离方法

技术领域

本发明涉及到地震储层预测及描述领域，特别是涉及到一种基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法。

背景技术

随着油气开发程度的日益加深，勘探涉及到的沉积类型与储层类型呈现多样化。滩坝砂储层是一类很重要的油气藏，随着勘探技术的进步和开发工艺的提高，原来不太被关注的这类储层，正日益受到油田的重视。由于滩坝砂储层多为薄层和薄互层，加之储层上部覆盖层存在屏蔽影响，常规处理解释方法常受到干扰，导致储层分布特征不明晰，识别难度加大，难以进行精细储层描述与预测。特别是强屏蔽层还由于纵横向的地质结构发生变化、沉积相带发生变化，这使得常规去强屏蔽技术无能为力，迫切需要开发新的方法技术，解决这一勘探难题。开展基于相带约束下的强屏蔽层剥离，进而进行有效的储层描述与预测，具有重要的理论意义和生产价值。为此，我们发明了一种新的、基于相控的地震强屏蔽层时频信息提取及剥离方法，能够较好地解决以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种主要用于地震资料解释性目标处理，最终目的是剥离强信号，凸显弱信号，提高地震资料品质的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：一种基于相控的地震强屏蔽时频信息提取及剥离方法及该一种基于相控的地震强屏蔽时频信息提取及剥离方法包括：步骤1，对地震资料进行井震标定与层位追踪；步骤2，对典型井进行测井相与井旁地震相分析，粗划分相带；步骤3，对确定层位上下时窗范围提取地震属性，筛选出特色属性进行组合分析，确定精确沉积相图；步骤4，对目标处理层地震数据进行广义S变换提取算法参数；步骤5，确定参与算法的变子波信息；步骤6，依据多相带波形特征匹配最佳子波进行强层剥离。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，井震标定需要完成地震信息与测井信息的时深对应，层位追踪需要准确闭合。

在步骤1中，通过对地震资料纵横向浏览，对工区内同相轴连续性与多地震相变化有一个全局的把握后，对工区进行层位的粗追踪，保证横纵测网闭合；利用声波测井数据合成的褶积地震记录与实际井旁地震道进行相关性对比，实现测井层位到地震层位再到地质层位的映射，确定大套地层的发育情况；对于部分关键层位采取人工逐道加密，对于其余层位采取插值加密，以便于精确地了解地层产状和构造情况。

在步骤2中，确定典型井测井相需要根据录井资料进行筛选，地震相需要根据地震资料进行比较。

在步骤2中，完成层位追踪之后，统计目标层不同相带范围纵向上的时差大致范围，分析其地震相特征，包括反射轴连续性情况、波形变化情况、地震振幅强度差异情况，因为不同相带的发育位置与地震响应存在明显差异，导致不同层段沉积相反应在空间上呈现多样化，复杂化，对其异常进行拾取分析，同时利用测井资料中多曲线与目标层段波组的吻合关系进行判定，完善横向上的连续对比，通过地震相与测井相的横向改变来建立对应沉积相的分布区域，初步勾勒相带的轮廓。

在步骤3中，地震属性提取需要利用对目标岩性敏感属性，包括道积分属性、均方根属性、瞬时频率这些特色属性；时窗确定需要根据目标区实际沉积情况确定。

在步骤4中，利用广义S变换进行时频信息提取时，需根据相带情况灵活地调节窗函数，广义S正变换公式如下：

x(t)为输入信号；t代表时间；f代表频率；λ和p分别为高斯窗调节因子；τ为高斯窗时移。

在步骤5中，确定的改进的可变雷克子波r′(t)为：

r′(t)＝r(t)cos w-r^*(t)sin w (4)

A为信号振幅；t代表时间；f代表频率；u代表时间延迟，k为尺度因子，w为相位因子。

在步骤6中，进行强层匹配时，根据相带信息，将最优化后的最佳相关子波进行去除；原子优选公式以及原子稀疏系数分别为：

式中,s,为输入地震信号；

为优选原子；R⁽ⁿ⁾s为减去上次优选原子后的残差信号；R⁽⁰⁾s相当于原始输入信号s，r_n＝{u,σ,ω,φ}代表时间延迟、子波尺度因子、子波频率、子波相位。

在步骤5中，根据步骤3确定的相变情况进行初始范围参数调整，从而获取重要信息。

在步骤7中，根据步骤3确定的相变情况进行初始范围参数调整，从而获取重要信息。

本发明中的一种基于相控的地震强屏蔽时频信息提取及剥离方法，涉及到相带控制处理下的地震资料分析与目标区地震资料的处理，应用于以强屏蔽层与薄层和薄互层共存为主要特征的地震数据。方法首先需要完成高精度的层位追踪与井震标定，目的是完成大范围上地质分层判定，同时将测井反映的岩性信息与地震反映的反射信息进行相关对应，主要用于确定强屏蔽层岩性特点与波形特征；利用录井资料控制确定不同相带岩性的测井相，利用地震资料比对确定地震相变化，利用多地震属性来在区别地震平面及剖面上的响应特征，确定相变点，综合解释，精细划分相带边界，完成边界条件的筛选；针对不同相带沉积条件导致强层与弱层时频信息的不同，利用广义S变换进行不同相带目标区域精细时频分析；利用多地震道平均信息得到的时频信息分析并构建携带不同主频、相位、时延等信息的过完备子波库与不同相带波形进行匹配，完成地震数据的波形分解，避免采用固定子波进行分解时存在的波形单一，反映地质情况不够准确，分解时造成有效信息损失与同相轴错误的假象；将强屏蔽层进行剥离后，掩盖下部地层的信息被去除，对比分析被屏蔽层的地球物理表征，提升之后的储层识别与开发能力。本发明可以较好地完成多沉积环境变化下强屏蔽层的剥离与下部储层情况的刻画。该基于相控的地震强屏蔽时频信息提取及剥离方法是在寻找有利砂体发育储层的前提下，重点解决横向多沉积环境展布、纵向多岩性性质变化导致的强屏蔽问题，对下部被隐没信息进行组合分析，完成薄层与薄互层砂体有利区域的雕刻。此成果可为多相带岩性导致强屏蔽的地质情况下进行储层预测寻找到一种新的解决方法，从而提升薄层和薄互层油气藏的预测及勘探开发能力。

附图说明

图1为本发明的一种基于相控的地震强屏蔽时频信息提取及剥离方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中某工区内不同相带关键井录井图，(a)灰岩关键井，(b)滩坝关键井，(c)灰滩关键井，(d)扇体关键井；

图3为本发明的一具体实施例中过典型井地震剖面，(a)坝砂相带连井剖面，(b)灰滩相带连井剖面，(c)灰岩相带连井剖面，(d)扇体相带连井剖面，(e)滩砂相带连井剖面，(f)过滩坝、灰滩、扇体相带连井剖面；

图4为本发明的一具体实施例中工区内多相带属性展示平面图，(a)均方根属性，(b)能量半时属性；

图5为本发明的一具体实施例中地震资料道积分属性提取确定相变点图；

图6为本发明的一具体实施例中确定沉积平面相带图；

图7为本发明的一具体实施例中匹配追踪原理图；

图8为本发明的一具体实施例中广义S变换的可调节性图，(a)常规地震时频谱图，(b)广义S变换后时频谱图；

图9为本发明的一具体实施例中信号叠加时强弱能量与频率关系图；

图10为本发明的一具体实施例中设计简单强弱波形曲线剥离前后对比图；

图11为本发明的一具体实施例中简单地震褶积模型剥离对比图；(a)原始地震模型图，(b)剥离后地震模型图；(c)剥离强层信息图；

图12为本发明的一具体实施例中依据不同相带数据制作地震模型，(a)原始多相带实际地震剖面，(b)不同岩性速度数据，(c)依据实际资料构建模型速度模型，(d)构建模型地震剖面显示(e)模型地震剖面剥离强轴后显示，(f)模型剥离出的强轴显示；

图13为本发明的一具体实施例中实际工区地震剖面图；

图14为本发明的一具体实施例中实际工区剥离后剖面图，(a)原始地震剖面，(b)剥离后地震剖面。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，做详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取及剥离方法的流程图。

S1为保证地质资料的沉积相带解释的准确性，需要对地震资料完成井震标定与层位追踪。此步骤的目的是提高地震解释的可靠性。通过对地震资料纵横向浏览，对工区内同相轴连续性与多地震相变化有一个全局的把握后，对工区进行层位的粗追踪，保证横纵测网闭合；利用声波测井数据合成的褶积地震记录与实际井旁地震道进行相关性对比，实现测井层位到地震层位再到地质层位的映射，确定大套地层的发育情况；对于部分关键层位采取人工逐道加密，对于其余层位采取插值加密，以便于精确地了解地层产状和构造情况。完成此步骤对后续相带的划分有决定性的影响。

S2粗划分相带，对典型井进行测井相与井旁地震相分析。完成层位追踪之后，统计目标层不同相带范围纵向上的时差大致范围，分析其地震相特征，如反射轴连续性情况、波形变化情况、地震振幅强度差异情况等，因为不同相带的发育位置与地震响应存在明显差异，导致不同层段沉积相反应在空间上呈现多样化，复杂化，可对其异常进行拾取分析，同时利用测井资料中多曲线与目标层段波组的吻合关系进行判定，完善横向上的连续对比，通过地震相与测井相的横向改变来建立对应沉积相的分布区域，初步勾勒相带的轮廓。图2为某工区内不同相带关键井录井图。图3为过典型井多相带地震剖面。

S3对追踪确定的强层层位上下开时窗进行地震属性提取工作，筛选表现良好的特色属性进行分析。地震属性是指从地震解释数据中提取，通过公式运算，能从某些方面较好地反映地质规律的地震量度值。本次选用的用于指示的较好属性有均方根属性、弧长属性、能量半时属性与平均瞬时频率属性等属性数据。图4为工区内多相带属性展示平面图。结合上步粗划分宏观沉积相带图，在属性平面图勾画敏感区域，筛选高叠合度部分，划分精细相带边界范围，从而将地震属性切片图展示转换成为沉积相平面图。图5为地震资料道积分属性提取确定相变点图。图6为确定后沉积平面相带图。

S4对目标处理层地震数据进行广义S变换提取算法参数。广义S变换能通过灵活地调节高斯窗函数，根据不同相带频率的变化趋势进行改正，更好适应地震信号的分析，有效增强信号时频域的分辨率。广义S变换是基于传统短时傅里叶变换和小波变换的基础上以高斯窗函数限制来实现，具有更好的时频聚焦能力，能提高地震信号的时频分辨率，确定更为准确的强轴信息。通过引入该方法来估计下步参与剥离算法的频率、相位、振幅等初始参数，提高参数估计的准确度，改善由之前算法多采用复数道技术可能造成的参数匹配精度不够导致的剥离会存在不连续的误差现象，优化剥离过程。GST正变换公式及离散式如下：

式中：x(t)为输入信号；t代表时间；f代表频率；λ和p分别为高斯窗调节因子；τ为高斯窗时移。

式中：j、m、n为离散序列；N为离散信号长度；T为时域采样间隔。

S5确定变子波信息参与算法。常规匹配追踪算法在计算时，分解原子多不准确，计算时间冗长。本步骤以空间连续性为约束，采用多道数据匹配追踪算法，利用上步进行的广义S变换时频分析，利用时频谱提取最佳原子信息。因雷克子波与地震子波波形接近，本次利用改进的雷克子波构建过完备子波库参与算法，进行强屏蔽的剥离。改进雷克子波公式r(t)如下式所示：

r′(t)＝r(t)cos w-r^*(t)sin w (5)

式中：A为信号振幅；t代表时间；f代表频率；u代表时间延迟，k为尺度因子，w为相位因子。

S6依据多相带波形特征匹配最佳子波进行强层剥离。匹配追踪是一种基于投影追踪，进行逐步递推的算法，利用分别代表时间延迟、子波尺度因子、子波频率、子波相位的四个参数u,σ,ω,φ来控制选择小波m(t)，设r_n＝{u,σ,ω,φ}，原子优选公式以及原子稀疏系数分别为：

式中：s,为输入地震信号；

为优选原子；R⁽ⁿ⁾s为减去上次优选原子后的残差信号；R⁽⁰⁾s相当于原始输入信号s。经过M次分解后，地震信号可表示成：

根据前步骤已完成的相带划分，根据相带不同波形特征确定不同参数，设定匹配范围进行参数调整，从而生成小波原子，通过去除最佳相关系数原子，即是地震记录能量最强的波形，代表的就是强层信息。将其进行剥离即可完成不同相带下强屏蔽层的处理。图7为匹配追踪原理图。

上述基于相带控制的强屏蔽层剥离方法包括以下步骤：层位追踪与井震标定，相带平面划分，广义S变换确定时频参数，变子波匹配追踪算法。

本发明理论模型的测试结果如图10、图11所示。通过对比模型数据与处理后的结果，可以观察到设计的强层信号得到了较好去除，下部被隐没的弱信号凸显了出来，可以较好地提高地震资料下部弱信号层的分析能力。

在该发明的适用技术测试中，井震标定的准确度，相带划分的范围、算法参数的判定，不同相带的子波匹配度等都会对最后的强层剥离结果产生影响。

①标定工作以地震资料与测井数据的最大吻合度为基准，严格提取了反应最佳井震关系的统计性子波，进行时深对照，划分纵向上多级地质次序，完成了井震资料在时间域与深度域的相互转换，确定处理范围。

②通过测井资料与地震属性相结合，利用目的层不同相带井的统计特征不一致与同沉积相存在响应关联的地震相横向突变，初步划分各相带的大致情况，通过提取道积分属性、均方根属性、瞬时频率等特色属性复合判定相变点位置，由剖面到平面，与粗划分平面进行叠合比较，精确划定相带边界范围。

③地震数据的瞬时参数携带有丰富的地质信息，传统傅氏变换对非平稳地震信号处理效果不佳，希尔伯特变换对于窄带信号求取频率、相位的能力尚可，但是受制于噪声影响，并且地震信号多为多频带，时域变化程度大的信号，采用希尔伯特变化容易提取到失真的瞬时频率参数，如产生负频率信息，对于后期算法计算时容易造成干扰；本次利用广义S变换，具有很好的时频聚焦性，且信息可调，如图8展示广义S变换的可调节性，通过窗函数的设置得到更加精确的时频信息。通过沿广义S变换后的时频谱脊线提取，可以选取到强能量频率值与相位值，能够更好的得到地震信号的瞬时参数投入剥离运算。如图9展示的是能量与频段关系，可见提取的时频脊高值对应即是强能量处频率值，证明沿脊线处时频信息能够反应能量程度，适用于强弱信号区分。

④在进行剥离时，主要是完成子波库里子波信号与实际资料的相关度匹配，因为强层剥离是完成一次迭代去除最大量，所以要求子波必须要与地震子波有最优的相似度。雷克子波与地震子波在时域内波形相近，但是常规雷克子波包含的信息量较少，所以设计子波时考虑对常规子波进行变形，引入时间延迟、尺度因子、相位变化、振幅控制等添加参数控制子波形状，使原子库能够完成更稀疏的选择的需求。

⑤常规匹配追踪算法都是对单道进行独立分解，缺乏空间支撑，导致分解原子跳跃，去除效果不佳，强层连续性不佳。利用层位控制确定强反射层具体位置，避免匹配窜层。针对不同相带数据，采取多道参与的方式求取平均道。通过能量计算，找到振幅最大点位置，基于最大振幅点位置进行上下延展，不同相带先选用不同初始尺度参数，然后利用最优化方法完善延迟、尺度、时频参数数值，解决常规时频原子不够稳定的弊端。利用最佳参数生成子波重构出强轴，将其在时域进行剥离，去除屏蔽效应影响，实现之后的储层预测工作。如图10为设计简单强弱波形曲线剥离前后对比，图11为简单地震模型剥离对比。图12为根据实际工区资料设计变相带剥离结果图。

下面是本发明的具体应用实例：

将本发明应用于某工区。工区剖面图如图13所示，道数为285道，每道有2001个采样点，采样间隔为1毫秒。图13中展布为强轴所在位置。利用前期相带划分方法，可以判定该剖面横向上存在滩砂、坝砂、灰滩和扇体四种相带。利用基于相带控制的强屏蔽层剥离方法，对实际数据进行处理。对于滩砂、坝砂相带强屏蔽层明显，选用尺度范围0.5～1.5，上下延展5ms，对于灰滩、扇体相带选用尺度范围0.1～1，上下延展2ms，最后得到经过相带控制去强屏蔽层的地震剖面图如图14所示。可见强层波峰信息得到了去除，剩余地震记录下部微弱信息得以展示。

上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员还可以做出这样或那样的容易变化方式，诸如等同方式，或明显变形方式。上述的变化方式均应在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，其特征在于，基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法包括：

步骤1，对地震资料进行井震标定与层位追踪；

步骤2，对典型井进行测井相与井旁地震相分析，粗划分相带；

步骤3，对确定层位上下时窗范围提取地震属性，筛选出特色属性进行组合分析，确定精确沉积相图；

步骤4，对目标处理层地震数据进行广义S变换提取算法参数；

步骤5，确定参与算法的变子波信息；

步骤6，依据多相带波形特征匹配最佳子波进行强层剥离。

2.根据权利要求1所述的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，其特征在于，在步骤1中，井震标定需要完成地震信息与测井信息的时深对应，层位追踪需要准确闭合。

3.根据权利要求2所述的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，其特征在于，在步骤1中，通过对地震资料纵横向浏览，对工区内同相轴连续性与多地震相变化有一个全局的把握后，对工区进行层位的粗追踪，保证横纵测网闭合；利用声波测井数据合成的褶积地震记录与实际井旁地震道进行相关性对比，实现测井层位到地震层位再到地质层位的映射，确定大套地层的发育情况；对于部分关键层位采取人工逐道加密，对于其余层位采取插值加密，以便于精确地了解地层产状和构造情况。

4.根据权利要求1所述的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，其特征在于，在步骤2中，确定典型井测井相需要根据录井资料进行筛选，地震相需要根据地震资料进行比较。

5.根据权利要求4所述的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，其特征在于，在步骤2中，完成层位追踪之后，统计目标层不同相带范围纵向上的时差大致范围，分析其地震相特征，包括反射轴连续性情况、波形变化情况、地震振幅强度差异情况，因为不同相带的发育位置与地震响应存在明显差异，导致不同层段沉积相反应在空间上呈现多样化，复杂化，对其异常进行拾取分析，同时利用测井资料中多曲线与目标层段波组的吻合关系进行判定，完善横向上的连续对比，通过地震相与测井相的横向改变来建立对应沉积相的分布区域，初步勾勒相带的轮廓。

6.根据权利要求1所述的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，其特征在于，在步骤3中，地震属性提取需要利用对目标岩性敏感属性，包括道积分属性、均方根属性、瞬时频率这些特色属性；时窗确定需要根据目标区实际沉积情况确定。

7.根据权利要求1所述的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，其特征在于，在步骤4中，利用广义S变换进行时频信息提取时，需根据相带情况灵活地调节窗函数，广义S正变换公式如下：

x(t)为输入信号；t代表时间；f代表频率；λ和p分别为高斯窗调节因子；τ为高斯窗时移。

8.根据权利要求1所述的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，其特征在于，在步骤5中，确定的改进的可变雷克子波r′(t)为：

r′(t)＝r(t)cosw-r^*(t)sin w(4)

A为信号振幅；t代表时间；f代表频率；u代表时间延迟，k为尺度因子，w为相位因子。

9.根据权利要求1所述的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，其特征在于，在步骤6中，进行强层匹配时，根据相带信息，将最优化后的最佳相关子波进行去除；原子优选公式以及原子稀疏系数分别为：

式中,s,为输入地震信号；

为优选原子；R⁽ⁿ⁾s为减去上次优选原子后的残差信号；R⁽⁰⁾s相当于原始输入信号s，r_n＝{u,σ,ω,φ}代表时间延迟、子波尺度因子、子波频率、子波相位。

10.根据权利要求1所述的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，其特征在于，在步骤5中，根据步骤3确定的相变情况进行初始范围参数调整，从而获取重要信息。

11.根据权利要求1所述的基于相控的地震强屏蔽时频信息提取与剥离方法，其特征在于，在步骤7中，根据步骤3确定的相变情况进行初始范围参数调整，从而获取重要信息。

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