CN111665542B - 地震数据拓频方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地震数据拓频方法及系统。该地震数据拓频方法包括：根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据，从而为地质解释和后续储层反演提供出具有高继承性、高保真性以及地质信息更为丰富的高质量地震数据。

Description

地震数据拓频方法及系统

技术领域

本发明涉及地球物理勘探领域，具体地，涉及一种地震数据拓频方法及系统。

背景技术

随着地震勘探行业从勘探到开发的不断延伸，储层精细描述对地震数据的要求越来越高。地质解释人员急需高质量特别是高分辨率地震数据来更准确地分辨薄储层、沉积微相、小断块等复杂地质体特征。

高分辨率地震数据处理的目的是合理恢复地震记录的高频和低频信息，有效拓展频带宽度。目前，常用地震数据拓频技术有三类：反褶积技术、吸收补偿技术和基于时频谱的频率恢复技术。反褶积技术以褶积模型为基础，在地震子波最小相位且稳态、反射系数是随机不相关序列白噪、噪声干扰较小等假设前提下，通过求取地震子波反算子应用于地震记录，以达到还原反射系数序列、提高分辨率的目的。吸收补偿技术以吸收衰减模型为基础，通过反Q滤波或Q偏移延拓算子对由地层粘弹性引起的地震波振幅衰减和相位畸变效应进行补偿和校正，从而达到提高数据分辨率的目的。基于时频谱的频率恢复技术是利用连续小波变换、S变换等对地震信号进行时频谱分解，再对时频谱进行谱均衡来提高信号分辨率的。

反褶积技术对模型存在较多理论前提假设，实际地震传播和地质情况很难满足，且难以从地震记录中精确地提取地震子波。上述因素限制了反褶积技术的应用效果。吸收补偿技术补偿效果依赖于吸收衰减模型和实际地质情况的匹配程度以及Q值的估算精度，另外，振幅补偿稳定性的限制也制约了其提高分辨率的效果。基于时频谱的频率恢复技术，关键在于对非稳态地震子波的振幅和相位进行合理的估计，即频率恢复因子及相位校正量的准确提取，而常规的谱均衡处理无法保证分频后各频带数据随时间的增益满足在时间方向上保持振幅的相对关系，因此难以满足相对振幅保持处理的要求。

综上，利用现有的地震数据拓频技术得到的地震数据质量不高。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种地震数据拓频方法及系统，以提供具有高继承性、高保真性以及地质信息更为丰富的高质量地震数据。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种地震数据拓频方法，包括：

根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；

根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；

根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据。

本发明实施例还提供一种地震数据拓频系统，包括：

获取单元，用于根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；

第一计算单元，用于根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；

第二计算单元，用于根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据。

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，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；

根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；

根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；

根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；

根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据。

本发明实施例的震数据拓频方法及系统，先根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形，再根据上述地震波形计算四分频合成地震数据，然后根据原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据，可以达到有效拓展地震数据频带宽度的目的，从而为地质解释和后续储层反演提供出具有高继承性、高保真性以及地质信息更为丰富的高质量地震数据。

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。

图1是本发明实施例中地震数据拓频方法的流程图；

图2是本发明实施例中S101的流程图；

图3是本发明实施例中S102的流程图；

图4是本发明实施例中原始地震数据的波形与一级降频地震波形的示意图；

图5是本发明实施例中原始地震数据的波形与二级降频地震波形的示意图；

图6是本发明实施例中原始地震数据的波形与一级升频地震波形的示意图；

图7是本发明实施例中原始地震数据的波形与二级升频地震波形的示意图；

图8是本发明实施例中原始地震数据的波形与四分频合成地震数据的波形的示意图；

图9是本发明实施例中原始地震数据的波形与多频融合地震数据的波形的示意图；

图10是饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的原始地震数据的目的层振幅谱图；

图11是本发明实施例中饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的多频融合地震数据的目的层振幅谱图；

图12是饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的原始地震数据的地震剖面图；

图13是本发明实施例中饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的多频融合地震数据的地震剖面图；

图14是饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的原始地震数据的水平切片图；

图15是本发明实施例中饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的多频融合地震数据的水平切片图；

图16是饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的原始地震数据的拟声波阻抗反演剖面图；

图17是本发明实施例中饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的多频融合地震数据的拟声波阻抗反演剖面图；

图18是本发明实施例中地震数据拓频系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

鉴于利用现有的地震数据拓频技术得到的地震数据质量不高，本发明实施例提供一种地震数据拓频方法，以提供具有高继承性、高保真性以及地质信息更为丰富的高质量地震数据。以下结合附图对本发明进行详细说明。

图1是本发明实施例中地震数据拓频方法的流程图。如图1所示，地震数据拓频方法包括：

S101：根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形。

S102：根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形计算四分频合成地震数据。

一实施例中，通过如下公式计算四分频合成地震数据：

xs4_k＝w_d2*xd2_k+w_d1*xd1_k+w_u1*xu1_k+w_u2*xu2_k；k＝1,2,3,…nx；

其中，xs4_k为第k个四分频合成地震数据；nx为四分频合成地震数据的样点个数，xd1_k为第k个一级降频地震波形，xd2_k为第k个二级降频地震波形，xu1_k为第k个一级升频地震波形，xu2_k为第k个二级升频地震波形。

S103：根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据。

一实施例中，通过如下公式计算多频融合地震数据：

xs5_k＝w_xs4*xs4_k+w_x*x_k；k＝1,2,3,…nx；

其中，xs5_k为第k个多频融合地震数据，w_xs4为四分频合成地震数据配比权重，w_x为原始地震数据配比权重，x_k为原始地震数据，xs4_k为第k个四分频合成地震数据。w_xs4+w_x＝1.0。w_xs4可以为0.8，x_k可以为0.2。

图1所示的地震数据拓频方法的执行主体可以为计算机。由图1所示的流程可知，本发明实施例的地震数据拓频方法先根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形，再根据上述地震波形计算四分频合成地震数据，然后根据原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据，可以达到有效拓展地震数据频带宽度的目的，从而为地质解释和后续储层反演提供出具有高继承性、高保真性以及地质信息更为丰富的高质量地震数据。

图2是本发明实施例中S101的流程图。如图2所示，S101包括：

S201：对原始地震数据的初始极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到一级降频极值特征点序列。

对原始地震数据x_k(k＝1,2,3,…nx)(nx为原始地震数据的样点个数)的初始极值特征点序列pq_ipq(ipq＝1,2,3,…npq)(npq为初始极值特征点的个数)进行极值特征点筛选，得到一级降频极值特征点序列pqd1_ipqd1(ipqd1＝1,2,3,…npqd1)(npqd1为一级降频极值特征点的个数)。

S202：对一级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取一级降频地震波形。

对一级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，得到一级降频地震波形，记作xd1_k(k＝1,2,3,…nx)。

S203：对一级降频极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到二级降频极值特征点序列。

对原始地震数据x_k(k＝1,2,3,…nx)(nx为原始地震数据的样点个数)的一级降频极值特征点序列pqd1_ipqd1(ipqd1＝1,2,3,…npqd1)进行极值特征点筛选，得到二级降频极值特征点序列pqd2_ipqd2(ipqd2＝1,2,3,…npqd2)(npqd2为二级降频极值特征点的个数)。

S204：对二级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取二级降频地震波形。

对二级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，得到二级降频地震波形，记作xd2_k(k＝1,2,3,…nx)。

S205：提取原始地震数据的地震中频成分，获取一级升频地震波形。

提取原始地震数据的地震中频成分，记作xu1_k(k＝1,2,3,…nx)。当样点k处有中频成分时，其样点值与该处原始地震数据的样点值相等，即xu1_k＝x_k；当样点k处无中频成分时，其样点值为零，即xu1_k＝0。

S206：对原始地震数据的地震高频成分进行高频重构，获取二级升频地震波形。

对原始地震数据的地震高频成分进行高频重构，获取二级升频地震波形，记作xu2_k(k＝1,2,3,…nx)。当样点k处有高频成分时，其样点值与该处原始地震数据的样点值相等，即xu2_k＝x_k；当样点k处无高频成分时，其样点值为零，即xu2_k＝0。

图3是本发明实施例中S102的流程图。如图3所示，S102包括：

S301：根据一级降频地震波形的高截频、一级降频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级降频地震波形配比权重。

S302：根据二级降频地震波形的高截频、二级降频地震波形的低截频和二级升频地震波形的高截频计算二级降频地震波形配比权重。

S303：根据一级升频地震波形的高截频、一级升频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级升频地震波形配比权重。

S304：根据二级升频地震波形的高截频、二级升频地震波形的低截频和二级降频地震波形的低截频计算二级升频地震波形配比权重。

S305：根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形、二级升频地震波形、一级降频地震波形配比权重、二级降频地震波形配比权重、一级升频地震波形配比权重和二级升频地震波形配比权重计算四分频合成地震数据。

一实施例中，通过如下公式计算一级降频地震波形配比权重：

通过如下公式计算二级降频地震波形配比权重：

通过如下公式计算一级升频地震波形配比权重：

通过如下公式计算二级升频地震波形配比权重：

其中，w_d1为一级降频地震波形配比权重，w_d2二级降频地震波形配比权重，w_u1为一级升频地震波形配比权重，w_u2为二级升频地震波形配比权重，

为一级降频地震波形的高截频，

为一级降频地震波形的低截频，

为二级降频地震波形的高截频，

为二级降频地震波形的低截频，

为一级升频地震波形的高截频，

为一级升频地震波形的低截频，

为二级升频地震波形的高截频，

为二级升频地震波形的低截频。

具体实施时，w_d2+w_d1+w_u1+w_u2＝1.0。例如，当样点k处既有中频成分又有高频成分时，w_d2+w_d1+w_u1+w_u2＝1.0；当样点k处仅有中频成分而无高频成分时，w_u2＝0，此时w_d2+w_d1+w_u1＝1.0；当样点k处仅有高频成分而无中频成分时，w_u1＝0，此时w_d2+w_d1+w_u2＝1.0。

在执行S103之前，还包括：根据四分频合成地震数据和原始地震数据计算第一相关系数；判断第一相关系数是否在第一预设范围之内；如果第一相关系数在第一预设范围之内，则执行S103。如果第一相关系数不在第一预设范围之内，则结合四分频合成地震数据的平面切片、剖面特征(如分辨率、地震同相轴连续性等)，适当调节各个地震波形配比权重，直至第一相关系数在第一预设范围之内。其中，第一预设范围可以为0.55至0.7之间。

一实施例中，通过如下公式计算第一相关系数：

其中，r₁为第一相关系数，xs4_k为第k个四分频合成地震数据，

为四分频合成地震数据的平均值，x_k为第k个原始地震数据，

为原始地震数据的平均值，nx为四分频合成地震数据和原始地震数据的样点个数。

在执行S103之后，还包括：根据多频融合地震数据和原始地震数据计算第二相关系数；判断第二相关系数是否在第二预设范围之内；如果第二相关系数在第二预设范围之内，则输出多频融合地震数据。如果第二相关系数不在第二预设范围之内，则结合多频融合地震数据的平面切片、剖面特征(如分辨率、地震同相轴连续性等)，适当调节各个地震波形配比权重，直至第二相关系数在第二预设范围之内。其中，第二预设范围可以为0.7至0.85之间。

一实施例中，通过如下公式计算第二相关系数：

其中，r₂为第二相关系数，xs5_k为第k个多频融合地震数据，

为多频融合地震数据的平均值，x_k为第k个原始地震数据，

为原始地震数据的平均值，nx为多频融合地震数据和原始地震数据的样点个数。

本发明的其中一个具体实施例如下：

1、对原始地震数据的初始极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到一级降频极值特征点序列。对一级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取一级降频地震波形。图4是本发明实施例中原始地震数据的波形与一级降频地震波形的示意图。如图4所示，图4的横轴为时间，单位为毫秒；纵轴为振幅。图4中的细曲线为原始地震数据的波形，粗曲线为一级降频地震波形。

2、对一级降频极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到二级降频极值特征点序列。对二级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取二级降频地震波形。图5是本发明实施例中原始地震数据的波形与二级降频地震波形的示意图。如图5所示，图5的横轴为时间，单位为毫秒；纵轴为振幅。图5中的细曲线为原始地震数据的波形，粗曲线为二级降频地震波形。

3、提取原始地震数据的地震中频成分，获取一级升频地震波形。图6是本发明实施例中原始地震数据的波形与一级升频地震波形的示意图。如图6所示，图6的横轴为时间，单位为毫秒；纵轴为振幅。图6中的细曲线为原始地震数据的波形，粗曲线为一级升频地震波形。

4、对原始地震数据的地震高频成分进行高频重构，获取二级升频地震波形。图7是本发明实施例中原始地震数据的波形与二级升频地震波形的示意图。如图7所示，图7的横轴为时间，单位为毫秒；纵轴为振幅。图7中的细曲线为原始地震数据的波形，粗曲线为二级升频地震波形。

5、根据一级降频地震波形的高截频、一级降频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级降频地震波形配比权重。

6、根据一级升频地震波形的高截频、一级升频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级升频地震波形配比权重。

7、根据二级升频地震波形的高截频、二级升频地震波形的低截频和二级降频地震波形的低截频计算二级升频地震波形配比权重。

8、根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形、二级升频地震波形、一级降频地震波形配比权重、二级降频地震波形配比权重、一级升频地震波形配比权重和二级升频地震波形配比权重计算四分频合成地震数据。

图8是本发明实施例中原始地震数据的波形与四分频合成地震数据的波形的示意图。如图8所示，图8的横轴为时间，单位为毫秒；纵轴为振幅。图8中的细曲线为原始地震数据的波形，粗曲线为四分频合成地震数据的波形。

9、根据四分频合成地震数据和原始地震数据计算第一相关系数；判断第一相关系数是否在第一预设范围之内；如果第一相关系数在第一预设范围之内，则执行步骤10。如果第一相关系数不在第一预设范围之内，则结合四分频合成地震数据的平面切片、剖面特征(如分辨率、地震同相轴连续性等)，适当调节各个地震波形配比权重，直至第一相关系数在第一预设范围之内。

10、根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据。

图9是本发明实施例中原始地震数据的波形与多频融合地震数据的波形的示意图。如图9所示，图9的横轴为时间，单位为毫秒；纵轴为振幅。图9中的细曲线为原始地震数据的波形，粗曲线为多频融合地震数据的波形。

11、据多频融合地震数据和原始地震数据计算第二相关系数；判断第二相关系数是否在第二预设范围之内；如果第二相关系数在第二预设范围之内，则输出多频融合地震数据。如果第二相关系数不在第二预设范围之内，则结合多频融合地震数据的平面切片、剖面特征(如分辨率、地震同相轴连续性等)，适当调节各个地震波形配比权重，直至第二相关系数在第二预设范围之内。

可以将本发明实施例应用于冀中拗陷-饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区。拗陷-饶阳凹陷的大王庄构造带位于中国东部渤海湾盆地，属于华北油田老层系二次开发阶段。该区连片老地震数据的品质很低(主频率24赫兹，频展12-45赫兹)，现有地震分辨率无法满足油田开发阶段对第三系沙河街组沙一下亚段三角洲沉积背景的薄砂层和复杂小断层的识别要求。

图10是饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的原始地震数据的目的层振幅谱图。图11是本发明实施例中饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的多频融合地震数据的目的层振幅谱图。图10和图11的横轴为频率，单位为赫兹；纵轴为振幅。如图10和图11所示，图10中的有效频带为10赫兹至60赫兹，图11中的有效频带为3赫兹至93赫兹，将本实施例应用于原始地震数据可以拓宽80％的有效频带。

图12是饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的原始地震数据的地震剖面图。图13是本发明实施例中饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的多频融合地震数据的地震剖面图。图12和图13的横轴为X方向地震记录道编号；纵轴为时间，单位为毫秒。如图12和图13所示，图13中的视觉分辨率比图12中的视觉分辨率提高60％：将本实施例应用于原始地震数据可以将地震剖面的视觉分辨率提高60％。

图14是饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的原始地震数据的水平切片图。图15是本发明实施例中饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的多频融合地震数据的水平切片图。图14和图15的横轴为X方向地震记录道编号；纵轴为Y方向地震记录道编号。如图14和图15所示，图15中的视觉分辨率比图14中的视觉分辨率提高40％：将本实施例应用于原始地震数据可以将水平切片的视觉分辨率提高40％。

通过图10与图11，图12与图13以及图14与图15的对比可知，多频融合地震数据表现出更强的地震分辨能力：分辨率增强(视觉分辨率提升)，对断层刻画更精细、分辨厚度尺度明显变小；信噪比与保真度高，地质现象更丰富、细节更清晰。

图16是饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的原始地震数据的拟声波阻抗反演剖面图。图17是本发明实施例中饶阳凹陷的大王庄构造带三维地震工区的多频融合地震数据的拟声波阻抗反演剖面图。图16和图17的横轴均为X方向及Y方向地震记录道编号；纵轴均为时间，单位为毫秒。如图16和图17所示，以验证井Liu476为例，图16和图17的地震分辨厚度分别是15米左右和10米左右；从井震吻合率上看：原始地震数据的反演只有45％，而本发明实施例的多频融合地震数据的反演可以达到60％左右。

初步应用效果表明，本发明实施例的多频融合地震数据具有强叠合性/融合性、强拓频性、明显的宽频带-驼峰结构、高分辨性、多尺度性，以及对原始信号保幅/保真的继承性等诸多特色，可以很好地表征不同尺度的地质/沉积体、小构造(断层)，特别对薄储层、微相及地质细节的刻画能力方面有着非常明显的优势，效果凸显。高品质的多频融合地震数据也为后续井震联合开展储层的精细描述打下了坚实的基础。

综上，本发明实施例的地震数据拓频方法先根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形，再根据上述地震波形计算四分频合成地震数据，然后根据原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据，可以达到有效拓展地震数据频带宽度的目的，从而为地质解释和后续储层反演提供出具有高继承性、高保真性以及地质信息更为丰富的高质量地震数据。

另外，本发明实施例的地震数据拓频方法能够在保证主频基本稳定的前提下有效拓展地震数据的频带宽度，显著地提高地震数据分辨率；多频融合地震数据和原地震数据仍然具有较高的相关性，特别是在极值特征点位置、波形形态、振幅能量和相位等特征方面都保持着良好的继承性与保真性。从多频融合地震数据的地震剖面、水平切片和拟声波阻抗反演剖面上来看，多频融合地震数据显著地增强地质细节特征的可辨识度和复杂储层的描述精度，效果与优势非常明显。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种地震数据拓频系统，由于该系统解决问题的原理与地震数据拓频方法相似，因此该系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图18是本发明实施例中地震数据拓频系统的结构框图。如图18所示，地震数据拓频系统包括：

获取单元，用于根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；

第一计算单元，用于根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；

第二计算单元，用于根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据。

在其中一种实施例中，第一计算单元具体用于：

根据一级降频地震波形的高截频、一级降频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级降频地震波形配比权重；

根据二级降频地震波形的高截频、二级降频地震波形的低截频和二级升频地震波形的高截频计算二级降频地震波形配比权重；

根据一级升频地震波形的高截频、一级升频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级升频地震波形配比权重；

根据二级升频地震波形的高截频、二级升频地震波形的低截频和二级降频地震波形的低截频计算二级升频地震波形配比权重；

根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形、二级升频地震波形、一级降频地震波形配比权重、二级降频地震波形配比权重、一级升频地震波形配比权重和二级升频地震波形配比权重计算四分频合成地震数据。

在其中一种实施例中，还包括：

第三计算单元，用于根据四分频合成地震数据和原始地震数据计算第一相关系数；

第一判断单元，用于判断第一相关系数是否在第一预设范围之内。

在其中一种实施例中，还包括：

第四计算单元，用于根据多频融合地震数据和原始地震数据计算第二相关系数；

第二判断单元，用于判断第二相关系数是否在第二预设范围之内。

在其中一种实施例中，获取单元具体用于：

对原始地震数据的初始极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到一级降频极值特征点序列；

对一级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取一级降频地震波形；

对一级降频极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到二级降频极值特征点序列；

对二级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取二级降频地震波形；

提取原始地震数据的地震中频成分，获取一级升频地震波形；

对原始地震数据的地震高频成分进行高频重构，获取二级升频地震波形。

综上，本发明实施例的地震数据拓频系统先根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形，再根据上述地震波形计算四分频合成地震数据，然后根据原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据，可以达到有效拓展地震数据频带宽度的目的，从而为地质解释和后续储层反演提供出具有高继承性、高保真性以及地质信息更为丰富的高质量地震数据。

另外，本发明实施例的地震数据拓频系统能够在保证主频基本稳定的前提下有效拓展地震数据的频带宽度，显著地提高地震数据分辨率；多频融合地震数据和原地震数据仍然具有较高的相关性，特别是在极值特征点位置、波形形态、振幅能量和相位等特征方面都保持着良好的继承性与保真性。从多频融合地震数据的地震剖面、水平切片和拟声波阻抗反演剖面上来看，多频融合地震数据显著地增强地质细节特征的可辨识度和复杂储层的描述精度，效果与优势非常明显。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，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，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；

根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；

根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据。

综上，本发明实施例的计算机设备先根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形，再根据上述地震波形计算四分频合成地震数据，然后根据原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据，可以达到有效拓展地震数据频带宽度的目的，从而为地质解释和后续储层反演提供出具有高继承性、高保真性以及地质信息更为丰富的高质量地震数据。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；

根据一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；

根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据。

综上，本发明实施例的计算机可读存储介质先根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形，再根据上述地震波形计算四分频合成地震数据，然后根据原始地震数据和四分频合成地震数据计算多频融合地震数据，可以达到有效拓展地震数据频带宽度的目的，从而为地质解释和后续储层反演提供出具有高继承性、高保真性以及地质信息更为丰富的高质量地震数据。

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 (13)

1.一种地震数据拓频方法，其特征在于，包括：

根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；

根据所述一级降频地震波形、所述二级降频地震波形、所述一级升频地震波形和所述二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；

根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、所述原始地震数据和所述四分频合成地震数据计算多频融合地震数据；

根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形，包括：

对所述原始地震数据的初始极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到一级降频极值特征点序列；

对所述一级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取一级降频地震波形；

对所述一级降频极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到二级降频极值特征点序列；

对所述二级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取二级降频地震波形；

提取所述原始地震数据的地震中频成分，获取一级升频地震波形；

对所述原始地震数据的地震高频成分进行高频重构，获取二级升频地震波形；

根据所述一级降频地震波形、所述二级降频地震波形、所述一级升频地震波形和所述二级升频地震波形计算四分频合成地震数据，包括：

根据一级降频地震波形的高截频、一级降频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级降频地震波形配比权重；

根据二级降频地震波形的高截频、二级降频地震波形的低截频和二级升频地震波形的高截频计算二级降频地震波形配比权重；

根据一级升频地震波形的高截频、一级升频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级升频地震波形配比权重；

根据二级升频地震波形的高截频、二级升频地震波形的低截频和二级降频地震波形的低截频计算二级升频地震波形配比权重；

根据所述一级降频地震波形、所述二级降频地震波形、所述一级升频地震波形、所述二级升频地震波形、所述一级降频地震波形配比权重、所述二级降频地震波形配比权重、所述一级升频地震波形配比权重和所述二级升频地震波形配比权重计算所述四分频合成地震数据。

2.根据权利要求1所述的地震数据拓频方法，其特征在于，

通过如下公式计算一级降频地震波形配比权重：

通过如下公式计算二级降频地震波形配比权重：

通过如下公式计算一级升频地震波形配比权重：

通过如下公式计算二级升频地震波形配比权重：

其中，w_d1为一级降频地震波形配比权重，w_d2二级降频地震波形配比权重，w_u1为一级升频地震波形配比权重，w_u2为二级升频地震波形配比权重，

为一级降频地震波形的高截频，

为一级降频地震波形的低截频，

为二级降频地震波形的高截频，

为二级降频地震波形的低截频，

为一级升频地震波形的高截频，

为一级升频地震波形的低截频，

为二级升频地震波形的高截频，

为二级升频地震波形的低截频。

3.根据权利要求2所述的地震数据拓频方法，其特征在于，还包括：

通过如下公式计算四分频合成地震数据：

xs4_k＝w_d2*xd2_k+w_d1*xd1_k+w_u1*xu1_k+w_u2*xu2_k；k＝1,2,3,…nx；

其中，xs4_k为第k个四分频合成地震数据；nx为四分频合成地震数据的样点个数，xd1_k为第k个一级降频地震波形，xd2_k为第k个二级降频地震波形，xu1_k为第k个一级升频地震波形，xu2_k为第k个二级升频地震波形。

4.根据权利要求1所述的地震数据拓频方法，其特征在于，根据预设的四分频合成地震数据配比权重，预设的原始地震数据配比权重，原始地震数据和所述四分频合成地震数据计算多频融合地震数据之前，还包括：

根据所述四分频合成地震数据和所述原始地震数据计算第一相关系数；

判断所述第一相关系数是否在第一预设范围之内；

如果所述第一相关系数在第一预设范围之内，则根据预设的四分频合成地震数据配比权重，预设的原始地震数据配比权重，原始地震数据和所述四分频合成地震数据计算多频融合地震数据。

5.根据权利要求4所述的地震数据拓频方法，其特征在于，通过如下公式计算第一相关系数：

其中，r₁为第一相关系数，xs4_k为第k个四分频合成地震数据，

为四分频合成地震数据的平均值，x_k为第k个原始地震数据，

为原始地震数据的平均值，nx为四分频合成地震数据或原始地震数据的样点个数。

6.根据权利要求1所述的地震数据拓频方法，其特征在于，

通过如下公式计算多频融合地震数据：

xs5_k＝w_xs4*xs4_k+w_x*x_k；k＝1,2,3,…nx；

其中，xs5_k为第k个多频融合地震数据，w_xs4为四分频合成地震数据配比权重，w_x为原始地震数据配比权重，x_k为原始地震数据，xs4_k为第k个四分频合成地震数据。

7.根据权利要求1所述的地震数据拓频方法，其特征在于，根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、所述原始地震数据和所述四分频合成地震数据计算多频融合地震数据之后，还包括：

根据所述多频融合地震数据和所述原始地震数据计算第二相关系数；

判断所述第二相关系数是否在第二预设范围之内；

如果所述第二相关系数在第二预设范围之内，则输出所述多频融合地震数据。

8.根据权利要求7所述的地震数据拓频方法，其特征在于，通过如下公式计算第二相关系数：

其中，r₂为第二相关系数，xs5_k为第k个多频融合地震数据，

为多频融合地震数据的平均值，x_k为第k个原始地震数据，

为原始地震数据的平均值，nx为多频融合地震数据或原始地震数据的样点个数。

9.一种地震数据拓频系统，其特征在于，包括：

获取单元，用于根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；

第一计算单元，用于根据所述一级降频地震波形、所述二级降频地震波形、所述一级升频地震波形和所述二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；

第二计算单元，用于根据预设的四分频合成地震数据配比权重、预设的原始地震数据配比权重、所述原始地震数据和所述四分频合成地震数据计算多频融合地震数据；

所述获取单元具体用于：

对所述原始地震数据的初始极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到一级降频极值特征点序列；

对所述一级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取一级降频地震波形；

对所述一级降频极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到二级降频极值特征点序列；

对所述二级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取二级降频地震波形；

提取所述原始地震数据的地震中频成分，获取一级升频地震波形；

对所述原始地震数据的地震高频成分进行高频重构，获取二级升频地震波形；

所述第一计算单元具体用于：

根据一级降频地震波形的高截频、一级降频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级降频地震波形配比权重；

根据二级降频地震波形的高截频、二级降频地震波形的低截频和二级升频地震波形的高截频计算二级降频地震波形配比权重；

根据一级升频地震波形的高截频、一级升频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级升频地震波形配比权重；

根据二级升频地震波形的高截频、二级升频地震波形的低截频和二级降频地震波形的低截频计算二级升频地震波形配比权重；

根据所述一级降频地震波形、所述二级降频地震波形、所述一级升频地震波形、所述二级升频地震波形、所述一级降频地震波形配比权重、所述二级降频地震波形配比权重、所述一级升频地震波形配比权重和所述二级升频地震波形配比权重计算所述四分频合成地震数据。

10.根据权利要求9所述的地震数据拓频系统，其特征在于，还包括：

第三计算单元，用于根据所述四分频合成地震数据和所述原始地震数据计算第一相关系数；

第一判断单元，用于判断所述第一相关系数是否在第一预设范围之内。

11.根据权利要求9所述的地震数据拓频系统，其特征在于，还包括：

第四计算单元，用于根据所述多频融合地震数据和所述原始地震数据计算第二相关系数；

第二判断单元，用于判断所述第二相关系数是否在第二预设范围之内。

12.一种计算机设备，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以下步骤：

根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；

根据所述一级降频地震波形、所述二级降频地震波形、所述一级升频地震波形和所述二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；

根据预设的四分频合成地震数据配比权重，预设的原始地震数据配比权重，所述原始地震数据和所述四分频合成地震数据计算多频融合地震数据；

根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形，包括：

对所述原始地震数据的初始极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到一级降频极值特征点序列；

对所述一级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取一级降频地震波形；

对所述一级降频极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到二级降频极值特征点序列；

对所述二级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取二级降频地震波形；

提取所述原始地震数据的地震中频成分，获取一级升频地震波形；

对所述原始地震数据的地震高频成分进行高频重构，获取二级升频地震波形；

根据所述一级降频地震波形、所述二级降频地震波形、所述一级升频地震波形和所述二级升频地震波形计算四分频合成地震数据，包括：

根据一级降频地震波形的高截频、一级降频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级降频地震波形配比权重；

根据二级降频地震波形的高截频、二级降频地震波形的低截频和二级升频地震波形的高截频计算二级降频地震波形配比权重；

根据一级升频地震波形的高截频、一级升频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级升频地震波形配比权重；

根据二级升频地震波形的高截频、二级升频地震波形的低截频和二级降频地震波形的低截频计算二级升频地震波形配比权重；

根据所述一级降频地震波形、所述二级降频地震波形、所述一级升频地震波形、所述二级升频地震波形、所述一级降频地震波形配比权重、所述二级降频地震波形配比权重、所述一级升频地震波形配比权重和所述二级升频地震波形配比权重计算所述四分频合成地震数据。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形；

根据所述一级降频地震波形、所述二级降频地震波形、所述一级升频地震波形和所述二级升频地震波形计算四分频合成地震数据；

根据预设的四分频合成地震数据配比权重，预设的原始地震数据配比权重，所述原始地震数据和所述四分频合成地震数据计算多频融合地震数据；

根据原始地震数据获取一级降频地震波形、二级降频地震波形、一级升频地震波形和二级升频地震波形，包括：

对所述原始地震数据的初始极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到一级降频极值特征点序列；

对所述一级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取一级降频地震波形；

对所述一级降频极值特征点序列进行极值特征点筛选，得到二级降频极值特征点序列；

对所述二级降频极值特征点序列的每对相邻极值特征点之间进行余弦函数插值，获取二级降频地震波形；

提取所述原始地震数据的地震中频成分，获取一级升频地震波形；

对所述原始地震数据的地震高频成分进行高频重构，获取二级升频地震波形；

根据所述一级降频地震波形、所述二级降频地震波形、所述一级升频地震波形和所述二级升频地震波形计算四分频合成地震数据，包括：

根据一级降频地震波形的高截频、一级降频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级降频地震波形配比权重；

根据二级降频地震波形的高截频、二级降频地震波形的低截频和二级升频地震波形的高截频计算二级降频地震波形配比权重；

根据一级升频地震波形的高截频、一级升频地震波形的低截频、二级升频地震波形的高截频和二级降频地震波形的低截频计算一级升频地震波形配比权重；

根据二级升频地震波形的高截频、二级升频地震波形的低截频和二级降频地震波形的低截频计算二级升频地震波形配比权重；

根据所述一级降频地震波形、所述二级降频地震波形、所述一级升频地震波形、所述二级升频地震波形、所述一级降频地震波形配比权重、所述二级降频地震波形配比权重、所述一级升频地震波形配比权重和所述二级升频地震波形配比权重计算所述四分频合成地震数据。

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