CN112099086A - 一种高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法 - Google Patents

一种高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法，包括以下步骤：S1、高密度光纤VSP地震数据采集；S2、对高密度井中地震数据进行预处理；S3、对预处理后的地震数据进行初至拾取、初至排齐处理，进而进行下行波去除处理，得到波场分离后的地震数据；S4、将波场分离后的地震数据中每一个深度的井中地震数据转换到频率域，得到频域率地震数据；S5、将频率域地震数据依照高密度光纤数据的深度顺序排列，得到井中地震深频分析数据。本发明采用高密度光纤地震数据，其深度分辨率高；并且采用W‑V时频变换方法，其聚焦性良好，能够进一步提高分辨率，同时解决了地震数据不能深域变换的难题。

Description

一种高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法
技术领域
本发明涉及地球物理勘探中地震数据采集、处理及频率分析，属于井中地球物理范畴，尤其涉及一种高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法。
背景技术
地震数据时频分析技术能同时展示地震信号在时间域和频率域的局部特征，多年来备受关注，比较有代表性的有短时傅里叶变换(STFT)、小波变换、广义S变换和Wigner-Ville分布等。这些时频分析方法已成为地震信号处理过程中的有效技术手段，前人在此领域已做了大量的研究工作，同时也提出了很多创新或改进的时频分析方法，并且应用到地震数据处理解释中。这些时频分析方法具有各自特点，利用这些时频分析方法对地震剖面进行处理，可以得到瞬时频率类地震属性、瞬时振幅类地震属性等，这些属性剖面对地质解释有一定的辅助作用。然而上述方法都是在时间和频率域开展的研究，主要因为地震记录是时间域数据，并且深度域数据计算频率又没有物理意义，所以没有深度-频率分析的相关研究。井中地震由于检波器深入井下接收记录信号，可以获得不同深度的地震数据。因此可以利用井中地震数据在不同深度进行数据变换，得到深度-频率对应的地震数据，突破了基于地面地震剖面只能得到时频地震数据的束缚。
随着近年来分布式光纤传感(DAS)技术逐步成熟，可以获得空间采样率更高的、一致性更好的井中地震数据，为高分辨率深频域地震数据的获取提供了先决条件，对于油气勘探开发中薄储层的识别与分析、沉积旋回特征分析、含油气性预测等方面研究具有积极意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用高密度光纤地震数据，其深度分辨率高；并且采用W-V时频变换方法，其聚焦性良好的高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法，包括以下步骤：
S1、高密度光纤地震数据采集：将光纤设备放置在观测井中，记录得到高密度井中地震数据；
S2、对步骤S1得到的高密度井中地震数据进行预处理；
S3、对预处理后的地震数据进行初至拾取、初至排齐处理，进而进行下行波去除处理，得到波场分离后的地震数据；
S4、将波场分离后的地震数据中每一个深度的井中地震数据转换到频率域，得到频域率地震数据；
S5、获得深频分析数据：将频率域地震数据依照高密度光纤数据的深度顺序排列，得到井中地震深频分析数据。
进一步地，所述步骤S1中所述的高密度井中地震数据是指采集深度间隔不大于1m的井中地震数据。
进一步地，所述步骤S2具体实现方法为：对地震数据进行数据整理和噪声压制；
数据整理包括将光纤记录数据转换成标准格式的地震数据、数据置道头、观测系统设置。
噪声压制包括随机噪声压制、光缆耦合噪声压制、光纤数据时间同步噪声压制、光纤数据直流漂移噪声压制中的一种或几种。
进一步地，所述初至拾取具体实现方法为：依照行业标准SY/T5454-2017拾取初至时距关系，其中炸药震源、气枪震源、重锤震源拾取初至波下跳位置，可控震源拾取初至波波峰位置；
所述初至排齐处理，是指依照拾取得到的初至时距关系，将数据整体减去初至时间，使得处理后的数据初至波位于零时刻位置；
所述下行波去除处理包括中值滤波方法、频率-波数滤波方法、奇异值分解滤波方法中的一种或几种的组合。
进一步地，所述步骤S4具体实现方法为：对波场分离后地震数据中每一个深度的井中地震数据，截取合适的时窗进行频域地震数据转换，将该时窗内数据采用W-V变换的方法转换到频率域，得到频率域地震数据；
截取合适的时窗是指截取初至后30-100ms的地震数据。
本发明的有益效果是：本发明采用高密度光纤地震数据，其深度分辨率高；并且采用W-V时频变换方法，其聚焦性良好，能够进一步提高分辨率，同时解决了地震数据不能深域变换的难题。为油气勘探开发中薄储层的识别与分析、沉积旋回特征分析、含油气性预测等方面研究提供了一个有效的技术手段。
附图说明
图1为本发明的高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法的流程图；
图2为本发明的数据预处理后的地震数据，其中横坐标为深度，单位m；纵坐标为时间，单位为ms；
图3为本发明的初至拾取、初至排齐处理后得到的数据；其中横坐标为深度，单位m；纵坐标为时间，单位为ms；
图4为本发明波场分离后的地震数据；其中横坐标为深度，单位m；纵坐标为时间，单位为ms；
图5为本发明井中地震深频分析数据；其中横坐标为深度方向，单位为m；纵坐标为频率分布方向，单位为Hz。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明的高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法，包括以下步骤：
S1、高密度光纤地震数据采集：将光纤设备放置在观测井中，记录得到高密度井中地震数据；
可选择的，光纤设备放置在观测井中，包括套管外放置、套管内放置、油管内放置等，在套管内放置时，又可包括自由悬垂方式、弹簧支撑和永磁吸附方式等。常用本领域常用的光纤设备即可实现数据采集。
所述的高密度井中地震数据是指采集深度间隔不大于1m的井中地震数据。
S2、对步骤S1得到的高密度井中地震数据进行预处理；具体实现方法为：对地震数据进行数据整理和噪声压制；
数据整理包括将光纤记录数据转换成标准格式的地震数据、数据置道头、观测系统设置。
噪声压制包括随机噪声压制、光缆耦合噪声压制、光纤数据时间同步噪声压制、光纤数据直流漂移噪声压制中的一种或几种的组合。本实施例进行数据预处理后得到的地震数据如图2所示。
S3、对预处理后的地震数据进行初至拾取、初至排齐处理，得到的数据如图3所示；进而进行下行波去除处理，得到波场分离后的地震数据，如图4所示；
初至拾取具体实现方法为：依照行业标准SY/T5454-2017拾取初至时距关系，其中炸药震源、气枪震源、重锤震源拾取初至波下跳位置，可控震源拾取初至波波峰位置；
所述初至排齐处理，是指依照拾取得到的初至时距关系，将数据整体减去初至时间，使得处理后的数据初至波位于零时刻位置；
所述下行波去除处理包括中值滤波方法、频率-波数(FK)滤波方法、奇异值分解(SVD)滤波方法中的一种或几种的组合。
S4、将波场分离后的地震数据中每一个深度的井中地震数据转换到频率域，得到频域率地震数据；具体实现方法为：对波场分离后地震数据中每一个深度的井中地震数据，截取合适的时窗进行频域地震数据转换，将该时窗内数据采用W-V变换的方法转换到频率域，得到频率域地震数据；
截取合适的时窗是指截取初至后30-100ms的地震数据，该时窗长度选择需综合考虑地震数据主频和信噪比而确定，该时窗不宜过小，过小的时窗可能因采样数不够造成频率统计不稳定；同时也不宜过大，因为该时窗相当于获得井筒处第一时间发生的地震反射波，过大时窗将引入深部地层的反射信息，影响计算精度。经过试验得出，采用30-100ms的长度能达到最优的计算效果。
所述W-V变换为成熟的时频变换方法，具有良好的频率聚焦性，是目前较为适用于井中地震数据时频变换的一种方法。
有区别的，与通常的时频分布不同，本步骤所涉及时窗非时频变换的滑动统计时间，该时窗内数据将进行整体转换，为下一步的深度域频率分析提供数据基础。
S5、获得深频分析数据：将频率域地震数据依照高密度光纤数据的深度顺序排列，得到井中地震深频分析数据，如图5所示。所述井中地震深频分析数据即为本发明最终成果数据，在图5中所示深频分析数据中，横坐标为深度方向，由于采用高密度光纤地震数据，其深度分辨率较高；纵坐标为频率分布方向，由于采用W-V时频变换方法，其聚焦性良好，也具有较高的分辨率；颜色代表频率密度，用于进一步的薄储层的识别与分析、沉积旋回特征分析、含油气性预测等方面研究。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、高密度光纤地震数据采集：将光纤设备放置在观测井中，记录得到高密度井中地震数据；
S2、对步骤S1得到的高密度井中地震数据进行预处理；
S3、对预处理后的地震数据进行初至拾取、初至排齐处理，进而进行下行波去除处理，得到波场分离后的地震数据；
S4、将波场分离后的地震数据中每一个深度的井中地震数据转换到频率域，得到频域率地震数据；
S5、获得深频分析数据：将频率域地震数据依照高密度光纤数据的深度顺序排列，得到井中地震深频分析数据。
2.根据权利要求1所述的一种高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法，其特征在于，所述步骤S1中所述的高密度井中地震数据是指采集深度间隔不大于1m的井中地震数据。
3.根据权利要求1所述的一种高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法，其特征在于，所述步骤S2具体实现方法为：对地震数据进行数据整理和噪声压制；
数据整理包括将光纤记录数据转换成标准格式的地震数据、数据置道头、观测系统设置。
噪声压制包括随机噪声压制、光缆耦合噪声压制、光纤数据时间同步噪声压制、光纤数据直流漂移噪声压制中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法，其特征在于，所述初至拾取具体实现方法为：依照行业标准SY/T5454-2017拾取初至时距关系，其中炸药震源、气枪震源、重锤震源拾取初至波下跳位置，可控震源拾取初至波波峰位置；
所述初至排齐处理，是指依照拾取得到的初至时距关系，将数据整体减去初至时间，使得处理后的数据初至波位于零时刻位置；
所述下行波去除处理包括中值滤波方法、频率-波数滤波方法、奇异值分解滤波方法中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种高分辨率光纤井中地震数据深频分析方法，其特征在于，所述步骤S4具体实现方法为：对波场分离后地震数据中每一个深度的井中地震数据，截取合适的时窗进行频域地震数据转换，将该时窗内数据采用W-V变换的方法转换到频率域，得到频率域地震数据；
截取合适的时窗是指截取初至后30-100ms的地震数据。
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