CN111856565B - 一种利用自适应分析时窗提取地震属性的方法、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种利用自适应分析时窗提取地震属性的方法、存储介质，该方法包括获取目的层地震信号的平均瞬时频率；根据平均瞬时频率求取分析时窗的长度以及确定分析时窗的顶端和底面的原始层位面；利用趋势拟合目标函数对分析时窗的顶端和底面的原始层位面分别进行平滑处理，获得顶端和底面的优化层位面；保持分析时窗的长度不变，结合顶端和底面的优化层位面构建新的分析时窗；利用新的分析时窗作为顶底约束提取目的层的地震属性，以进行地震属性分析。该方法解决瞬时频率稳定性低、滤波插值损失精度的问题，提高了振幅类、层序类地震属性的分析精度。

Description

一种利用自适应分析时窗提取地震属性的方法、存储介质

技术领域

本发明属于石油天然气地震勘探与开发技术领域，尤其涉及一种利用自适应分析时窗提取地震属性的方法，还涉及一种计算机可读存储介质。

背景技术

由于地震属性中包含了储层物性变化、储层饱和流体成分、含油气储量等有关地震开发的重要信息，因此分析地震属性是储层预测工作中的一个非常重要的环节。

由于地震资料的频带范围是时变的，因此在对地震资料提取地震属性时，分析时窗的选择对于地震属性分析结果的影响很大。目前，常规的以计算点为中心的固定分析时窗法没有考虑地震资料的频率特征差异，导致在地震属性分析时会出现时窗跨越多个同相轴以及时窗长度不够且在同相轴零点附近会受到严重干扰的问题。即使时窗大小选择合适，也会受到相邻波组的影响。

近年来，有学者提出了求取地震自适应时窗的理念，并利用其开展相干体分析。该方法是利用不同的时频分析法，求得一个与瞬时频率相关的时窗长度，将其用于相干体分析中。但是，地震信号是不同子波的叠加之和，其瞬时频率无法精确求得，而且瞬时频率也容易受到噪声的影响而产生异常值，尽管通过简单的滤波和插值平滑可以在一定程度上去处这些异常值，但是又会降低自适应时窗的精度。虽然在相干体分析中允许使用精度降低的时窗，但是在振幅类、层序类地震属性的提取和分析过程中需要尽可能使用高精度的分析时窗。因此，如何提升瞬时频率的抗噪性能，同时减少时窗精度的损失就成为了获取合适的自适应时窗的关键问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种利用自适应分析时窗提取地震属性的方法。所述方法包括：

S100，获取目的层地震信号的平均瞬时频率；

S200，根据平均瞬时频率求取分析时窗的长度以及确定分析时窗的顶端和底面的原始层位面；

S300，对分析时窗的顶端和底面的原始层位面分别进行平滑处理，获得顶端和底面的优化层位面；

S400，保持分析时窗的长度不变，结合顶端和底面的优化层位面构建新的分析时窗；

S500，利用新的分析时窗作为顶底约束提取目的层的地震属性，以进行地震属性分析。

根据本发明的实施例，上述步骤S100包括以下步骤：

S110，将目的层的地震信号转换为离散地震信号；

S120，利用小波变换对目的层的离散地震信号进行变换；

S130，基于下式求取变换后的目的层的离散地震信号的平均瞬时频率：

其中，FT(f，t)为变换后的目的层的离散地震信号，f为频率，t为时间，f_m为平均瞬时频率。

根据本发明的实施例，上述步骤S200中，根据下式确定分析时窗的长度：

其中，n为根据分析时窗的长度需求而选取的常数值，f_m为平均瞬时频率，T为周期，L为分析时窗的长度。

根据本发明的实施例，n的取值范围为0.1至2。

根据本发明的实施例，上述步骤S200中，分析时窗的顶端和底面的原始层位面分别为：

其中，H_top和H_bot分别为分析时窗的顶端和底面的原始层位面，H₁为目的层的层位面。

根据本发明的实施例，上述步骤S300中，优选利用趋势拟合目标函数对分析时窗的顶端和底面的原始层位面分别进行平滑处理，获得顶端和底面的优化层位面；

根据本发明的实施例，上述步骤S300包括以下步骤：

S310，对于分析时窗的顶端/底面的原始层位面中的任意一点(x₀，y₀，t₀)，按照下式计算表征该点的曲面能量的六个分量：

基于上述六个分量形成对称的二阶张量，记为：

令：

以建立该点的特征方程组，

其中，λ为求解所述特征方程组获得的特征值，λ为多解；

取上述特征值中最大的值λ_max作为该点的特征值；

S320，当获得分析时窗的顶端/底面的原始层位面中所有点的特征值后，建立如下趋势拟合目标函数F：

F＝∑λ_max+∑(H-H′)

其中，H为优化前的分析时窗的顶端/底面的原始层位面，H′为优化后的顶端/底面的优化层位面，

S330，令趋势拟合目标函数F的值达到全局最小，由此确定优化后的顶端和底面的优化层位面H′。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有系统程序，所述系统程序在被处理器执行时实现上述利用自适应分析时窗提取地震属性的方法。

与现有技术相比，本发明具有如下优点或有益效果：

本发明提出了一种利用自适应分析时窗提取地震属性的方法，兼具抗躁性好和精度较高的优点。该方法优选利用小波变换求取地震信号的瞬时频率，并基于瞬时频率建立时窗，然后基于趋势平滑目标函数对时窗的顶底层位面进行约束，从而确定自适应时窗的大小。该方法能够解决现有时窗提取技术中瞬时频率稳定性低、滤波插值损失精度等问题，运用该方法生成的自适应时窗提取地震属性的精度较高，尤其能够提高振幅类、层序类属性地震属性的分析精度。

附图说明

通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本公开的范围，其中所包括的附图是：

图1示出了本发明的利用自适应分析时窗提取地震属性的方法的工作流程图；

图2示出了本发明实施例一的二维曲线平滑的效果图；

图3示出了本发明实施例一利用本发明方法生成的分析时窗的时窗长度；

图4示出了本发明实施例一利用现有的固定时窗法所提取的地震属性的示意图；

图5示出了本发明实施例一利用本发明生成的分析时窗作为顶底约束所提取的地震属性的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图以及实施例来详细说明本发明的实施方案，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1所示，本发明的利用自适应分析时窗提取地震属性的方法主要包括步骤S100～S500。

步骤S100，获取目的层地震信号的平均瞬时频率。

记目的层的地震信号为d，地震信号d的小波变换为WT，利用小波变换对离散的地震信号进行变换，变换结果为：

FT(f，t)＝WT(d)

其中，t为瞬时时间点，f为瞬时频率。

假设目的层的层位面记为H₁(x，y，t)，基于下式求取目的层H₁的平均瞬时频率：

其中，FT(f，t)为变换后的目的层的离散地震信号，f_m为平均瞬时频率。

步骤S200，根据平均瞬时频率求取分析时窗的长度以及确定分析时窗的顶端和底面的原始层位面。

根据信号的周期T和频率f之间的关系求得分析时窗的长度：

其中，n为根据分析时窗的长度需求而选取的常数值，f_m为平均瞬时频率，T为周期，L为分析时窗的长度。

其中，n为根据时窗长度需求而给出的常数值，一般取0.1至2之间，n值越小时窗长度越小，n值越大时窗长度越大。

该分析时窗的顶端和底面各自形成一个原始的层位面分别记为Htop和Hbot：

步骤S300，利用趋势拟合目标函数对分析时窗的顶端和底面的原始层位面分别进行平滑处理，获得优化后的顶端和底面的优化层位面。

在求取瞬时主频的过程中，地层、断层的以及噪声的存在容易导致瞬时主频的突变，从而使得顶端和底面的原始层位面Htop和Hbot不平滑，因此需对Htop和Hbot进行基于趋势拟合的平滑工艺改进，平滑处理的具体方法如以下步骤S310～S330所述。

步骤S310，对于分析时窗的顶端/底面的原始层位面中的任意一点(x₀，y₀，t₀)，按照下式计算表征该点的曲面能量的六个分量：

基于上述六个分量形成对称的二阶张量，记为：

令：

以建立该点的特征方程组，

其中，λ为求解上述特征方程组获得的特征值，λ为多解，一般有三个解；

取三个解中最大的值λ_max作为该点的特征值。

其中λ为特征值。本方程一般有三个解取其中最大的特征值λ_max。

步骤S320，当获得分析时窗的顶端/底面的原始层位面中所有点的特征值后，建立如下趋势拟合目标函数F：

F＝∑λ_max+∑(H-H′)

其中，H为优化前的分析时窗的顶端/底面的原始层位面，H′为优化后的顶端/底面的优化层位面；

步骤S330，令趋势拟合目标函数F的值达到全局最小，由此确定优化后的顶端和底面的优化层位面H′。

应当说明的是，在本实施例中需要分别针对Htop和Hbot进行优化处理，得到H′_top和H′_bot，然后利用H′_top和H′_bot作为新的分析时窗的顶底的层位面，构建新的分析时窗应用于地震属性分析中，即步骤S400。

步骤S400，保持分析时窗的长度不变，将优化后的顶端和底面的优化层位面分别作为新的分析时窗的顶端和底面，以构成新的分析时窗。

步骤S500，利用新的分析时窗作为顶底约束提取目的层的地震属性，以进行地震属性分析。

如图2至图5的实施例所示，运用本发明生成的自适应时窗能够在保证趋势稳定的前提下有效地去除异常值。通过对比图4和图5的效果可知，运用本发明生成的自适应时窗提取的振幅属性表现出更好的横向分辨精度和保真度。本发明提出的方法能够解决瞬时频率稳定性低、滤波插值损失精度的问题，提高振幅类、层序类地震属性的分析精度

以上实施例仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以存在许多变形。凡是本领域的普通技术人员能以本发明公开的内容直接导出或是联想到的所有变形均应被认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用自适应分析时窗提取地震属性的方法，其特征在于，包括：

步骤S100，获取目的层的地震信号的平均瞬时频率；

步骤S200，根据平均瞬时频率求取分析时窗的长度以及确定分析时窗的顶端和底面的原始层位面；

步骤S300，对分析时窗的顶端和底面的原始层位面分别进行平滑处理，获得顶端和底面的优化层位面；其中，所述步骤S300包括以下步骤：

步骤S310，对于分析时窗的顶端/底面的原始层位面中的任意一点(x₀,y₀,t₀)，按照下式计算表征该点的曲面能量的六个分量：

基于上述六个分量形成对称的二阶张量，记为：

令：

以建立该点的特征方程组，

其中，λ为求解所述特征方程组获得的特征值，λ为多解；

取上述特征值中最大的值λ_max作为该点的特征值；

步骤S320，当获得分析时窗的顶端/底面的原始层位面中所有点的特征值后，建立如下趋势拟合目标函数F：

F＝∑λ_max+∑(H-H′)

其中，H为分析时窗的顶端/底面的原始层位面，H′为顶端/底面的优化层位面，

步骤S330，令趋势拟合目标函数F的值达到全局最小，由此确定顶端和底面的优化层位面H′；

步骤S400，保持分析时窗的长度不变，结合顶端和底面的优化层位面构建新的分析时窗；

步骤S500，利用新的分析时窗提取目的层的地震属性，以进行地震属性分析。

2.根据权利要求1所述的利用自适应分析时窗提取地震属性的方法，其特征在于，所述步骤S100包括以下步骤：

步骤S110，将目的层的地震信号转换为离散地震信号；

步骤S120，利用小波变换对目的层的离散地震信号进行变换；

步骤S130，基于下式求取变换后的目的层的离散地震信号的平均瞬时频率：

其中，FT(f,t)为变换后的目的层的离散地震信号，f为瞬时频率，t为瞬时时间点，f_m为平均瞬时频率。

3.根据权利要求2所述的利用自适应分析时窗提取地震属性的方法，其特征在于，所述步骤S200中，根据下式确定分析时窗的长度：

其中，n为根据分析时窗的长度需求而选取的常数值，T为周期，L为分析时窗的长度。

4.根据权利要求3所述的利用自适应分析时窗提取地震属性的方法，其特征在于，n取值范围为0.1至2。

5.根据权利要求3所述的利用自适应分析时窗提取地震属性的方法，其特征在于，所述步骤S200中，分析时窗的顶端和底面的原始层位面分别为：

其中，H_top和H_bot分别为分析时窗的顶端和底面的原始层位面，H₁为目的层的层位面。

6.一种计算机可读存储介质，其中存储有系统程序，所述系统程序在被处理器执行时实现如权利要求1至5中任意一项所述的利用自适应分析时窗提取地震属性的方法。

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