CN112764099B - 一种基于地震几何学信息的地震资料拓频方法 - Google Patents

一种基于地震几何学信息的地震资料拓频方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于地震几何学信息的地震资料拓频方法，包括如下步骤：地震资料频谱扫描确定信号的低信噪比频带范围和高信噪比频带范围；地震时频分解；计算高信噪比信号的倾角和方位角属性；通过各向异性扩散算法，构建构造导向滤波器；利用构造导向滤波器对低信噪比信号进行滤波去噪；通过断层检测算法，求取高信噪比信号中的断层信息；在断层范围外，对低信噪比信号进行能量增强处理；地震信号时频谱重构；本发明使得拓频处理后地震资料同相轴产状清晰，横向可追踪；同时，本发明在拓频处理前对断层进行识别，从而有效解决拓频处理后断层成像不清晰的问题。

Description

一种基于地震几何学信息的地震资料拓频方法
技术领域
本发明属于复杂地质条件下大、中型油气田勘探的地震地质状况处理领域，尤其涉及一种基于地震几何学信息的地震资料拓频方法。
背景技术
现有地震资料拓频方法是通过某种数学运算(如谱白化，反Q滤波和反褶积等)，增强地震有效频带外的信号能量，从而达到拓宽地震有效频带的目的。由于地震有效频带外信号的信噪比偏低，经现有技术拓频处理后，地震资料的信噪比将明显降低，同相轴破碎且难以横向追踪，无法用于后续的油气勘探开发工作。
现有地震拓频处理技术方案主要存在以下几点问题：1)现有技术方案没有考虑地震信号信噪比的频变特征。地震信号的信噪比随频率变化而变化，在主频附近，地震信号的信噪比最高，同相轴产状也最清晰；在远离主频处，地震信号的信噪比显著降低，同相轴产状明显失真。现有技术方案直接增强远离主频的低信噪比信号的能量，虽然拓宽了地震频带，但会导致拓频后的地震资料中同相轴产状模糊破碎且难以追踪。2)现有技术方案没有利用和保护地震资料中的几何学信息。由于断层的屏蔽作用，断层附近地震信号的信噪比往往偏低，现有技术方案没有保护和利用地震资料中的几何学信息，导致经现有技术方案处理后，断层附近的成像反而更差。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供一种针对石油开采地质拓频方法，该方法是通过五参数小波广义S变换模块时频分解方法，将地震信号分解为高信噪比信号和低信噪比信号两部分，对高信噪比信号，通过计算地震倾角和方位角属性，构建构造导向滤波模型，并将该滤波模型用于低信噪比信号的去噪处理，使得去噪后低信噪比信号中的同相轴产状特征与高信噪比信号保持一致，从而使得拓频处理后地震资料同相轴产状清晰，横向可追踪。同时，该通过提取地震资料中的断层信息，在拓频处理前对断层进行识别，并在拓频处理过程中避开断层，从而有效解决拓频处理后断层成像不清晰的问题。
本发明解决技术问题的技术方案为：
一种基于地震几何学信息的地震资料拓频方法，包括如下步骤：
通过对地震资料频谱扫描确定地震信号的低信噪比频带范围和高信噪比频带范围；
通过五参数小波广义S变换模块对地震时频分解获得高信噪比信号和低信噪比信号；
计算高信噪比信号的倾角和方位角属性；
采用各向异性扩散对高信噪比信号的倾角和方位角属性计算构造导向滤波模型；
采用导向滤波模型对低信噪比信号进行滤波去噪；
通过断层检测对高信噪比信号分析高信噪比信号中的断层数据信息；
对低信噪比信号进行能量增强处理；
采用五参数小波广义S变换模块对高信噪比信号和经去噪和能量增强的低信噪比信号时频谱重构获得拓频后的地震资料。
进一步，所述五参数小波广义S变换模块为：
五参数小波可以表示为:
Figure BDA0002855637060000021
其中，A为振幅，γ为能量衰减系数，β为能量延迟系数，t为时间，f为频率，
Figure BDA0002855637060000022
为相位延迟系数；基于五参数小波的广义S变换可以表示为：
Figure BDA0002855637060000023
其中，h(t)是待分析的信号,A为振幅，γ为能量衰减系数，β为能量延迟系数，t为时间，τ为变换域时间,f为频率，
Figure BDA0002855637060000024
为相位延迟系数。
进一步，所述低信噪比信号能量增强处理过程：
在不包含断层的时窗范围内，分别求取经去噪处理后的低信噪比信号的均方根振幅和原始高信噪比信号的均方根振幅；
利用均方根振幅比值得到能量校正因子，利用该校正因子增强去噪后的低信噪比地震信号的能量。
有益效果
1、本发明通过五参数小波广义S变换模块进行时频分解，将地震信号分解为高信噪比信号和低信噪比信号两部分，对高信噪比信号，通过计算地震倾角和方位角属性，构建构造导向滤波器，并将该滤波器用于低信噪比信号的去噪处理，使得去噪后低信噪比信号中的同相轴产状特征与高信噪比信号保持一致，从而使得拓频处理后地震资料同相轴产状清晰，横向可追踪。
2、本发明通过提取地震资料中的断层信息，在拓频处理前对断层进行识别，并在拓
频处理过程中避开断层，从而有效解决拓频处理后断层成像不清晰的问题。
附图说明
图1是本发明方法流程示意图；
图2是待拓频的原始地震资料；
图3是现有技术方案拓频结果；
图4是本发明技术方案拓频结果。
具体实施方式：
以下结合实施案例和附图，对本发明的技术和方法进行详细描述，以下案例和附图用于说明本发明的构成，但不是用来限定本发明的范围。
本发明是在通过五参数小波广义S变换模块进行时频分解，将地震信号分解为高信噪比信号和低信噪比信号两部分，对高信噪比信号，通过计算地震倾角和方位角属性，构建构造导向滤波模型，并将该滤波模型用于低信噪比信号的去噪处理，使得去噪后低信噪比信号中的同相轴产状特征与高信噪比信号保持一致，从而使得拓频处理后地震资料同相轴产状清晰，横向可追踪。同时，本专利通过提取地震资料中的断层信息，在拓频处理前对断层进行识别，并在拓频处理过程中避开断层，从而有效解决拓频处理后断层成像不清晰的问题。
1)地震资料频谱扫描，确定地震信号的低信噪比频带范围和高信噪比频带范围；
2)地震时频分解，将地震信号分解为高信噪比信号和低信噪比信号；
3)计算高信噪比地震信号的倾角和方位角属性；
4)通过各向异性扩散算法，构建构造导向滤波模型；
5)利用构造导向滤波器对低信噪比信号进行滤波去噪；
6)通过断层检测算法，求取高信噪比信号中的断层信息；
7)在断层范围外，对低信噪比信号进行能量增强处理；
8)在时频率域范围内，对高信噪比信号和经去噪和能量增强的低信噪比信号进行时频谱重构，将时频谱重构后的地震信号转换为时间域，得到拓频后的地震资料。
如图1所示，本发明的基于地震几何学信息的地震资料拓频方法，包括以下步骤：
1、地震资料频谱扫描，确定高信噪比地震信号的频带范围和低信噪比地震信号的频带范围。
2、地震资料时频谱分解。利用基于五参数小波广义S变换模块将地震信号分解为高信噪比信号和低信噪比信号两部分。其中，五参数小波可以表示为:
Figure BDA0002855637060000031
其中A为振幅，γ为能量衰减系数，β为能量延迟系数，t为时间，f为频率，
Figure BDA0002855637060000032
为相位延迟系数。基于五参数小波的广义S变换可以表示为：
Figure BDA0002855637060000041
其中，h(t)是待分析的信号,A为振幅，γ为能量衰减系数，β为能量延迟系数，t为时间，τ为变换域时间,f为频率，
Figure BDA0002855637060000042
为相位延迟系数。
3、计算高信噪比地震信号的倾角和方位角属性。在最大允许角范围内，通过相干运算沿不同侧线方向进行角度扫描，计算出每个采样点对应的倾角和方位角。
4、构建构造导向滤波模型。通过各向异性扩散算法，利用倾角和方位角信息构建构造导向滤波模型。
5、低信噪比信号各向导向滤波去噪。利用构造导向滤波器对低信噪比地震信号进行滤波处理。
6、高信噪比信号断层检测。通过断层检测算法，计算出高信噪比信号中的断层信息。
7、低信噪比信号能量增强。在不包含断层的时窗范围内，分别求取经去噪处理后的低信噪比地震信号的均方根振幅和原始高信噪比地震信号的均方根振幅，利用均方根振幅比值得到能量校正因子，利用该校正因子增强去噪后的低信噪比地震信号的能量。
8、地震信号时频谱重构。对高信噪比地震信号和经能量增强和去噪后的低信噪比地震信号利用五参数小波广义S变换转换到时频域，在时频域范围内，对两种信号进行时频谱重构，对重构后的时频谱进行五参数小波广义S逆变换，得到拓频后的地震信号。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于地震几何学信息的地震资料拓频方法,其特征在于包括如下步骤：
通过对地震资料频谱扫描确定地震信号的低信噪比频带范围和高信噪比频带范围；
通过五参数小波广义S变换模块对地震时频分解获得高信噪比信号和低信噪比信号；
计算高信噪比信号的倾角和方位角属性；
采用各向异性扩散对高信噪比信号的倾角和方位角属性计算构造导向滤波模型；
采用导向滤波模型对低信噪比信号进行滤波去噪；
通过断层检测对高信噪比信号分析高信噪比信号中的断层数据信息；
对低信噪比信号进行能量增强处理；
采用五参数小波广义S变换模块对高信噪比信号和经去噪和能量增强的低信噪比信号时频谱重构获得拓频后的地震资料。
2.根据权利要求1所述的一种基于地震几何学信息的地震资料拓频方法，其特征在于：所述五参数小波广义S变换模块为：
五参数小波可以表示为:
Figure FDA0002855637050000011
其中，A为振幅，γ为能量衰减系数，β为能量延迟系数，t为时间，f为频率，
Figure FDA0002855637050000013
为相位延迟系数；基于五参数小波的广义S变换可以表示为：
Figure FDA0002855637050000012
其中，h(t)是待分析的信号,A为振幅，γ为能量衰减系数，β为能量延迟系数，t为时间，τ为变换域时间,f为频率，
Figure FDA0002855637050000014
为相位延迟系数。
3.根据权利要求1所述的一种基于地震几何学信息的地震资料拓频方法，其特征在于：所述低信噪比信号能量增强处理过程：
在不包含断层的时窗范围内，分别求取经去噪处理后的低信噪比信号的均方根振幅和原始高信噪比信号的均方根振幅；
利用均方根振幅比值得到能量校正因子，利用该校正因子增强去噪后的低信噪比地震信号的能量。
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