CN112782763B - 一种地震品质因子估算方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种地震品质因子估算方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取地震数据，并根据地震数据确定地震子波振幅对数谱以及震源子波主频；根据震源子波主频确定频带宽度，并根据震源子波主频和频带宽度确定地震子波振幅对数谱中的高频区域和低频区域；确定高频区域与低频区域的对数谱面积差，并根据对数谱面积差确定地震品质因子。本发明实施例的技术方案，解决了由于采集的地震数据中存在较多噪声，以及地震数据所对应的子波振幅谱不满足高斯分布假设而导致地震品质因子估算不准确的问题，提高了地震品质因子的估算精度以及估算结果的稳定性。

Description

一种地震品质因子估算方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及地震勘探技术领域，尤其涉及一种地震品质因子估算方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
地震波在实际地层介质中传播过程中，几何扩散、投射、反射损失以及介质的非完全弹性等均会引起地震波的衰减。地震品质因子是描述地震波吸收衰减的重要参数，地震品质因子估算的准确性和稳定性对提高地震资料分辨率、地质体准确成像和解释、储层预测和油藏描述等具有重要意义。
在当前工业界地震品质因子的估计方法主要有两种：1)谱比法(LogarithmSpectral Ratio，LSR)通过在所选的频带范围内对接收子波(衰减后的地震波)和震源子波(衰减前的地震波)振幅谱比的对数进行线性拟合，得到拟合直线的斜率，根据斜率与品质因子的关系式对地震品质因子进行估算；2)质心频移法(Centroid Frequency Shift，CFS)根据地震波衰减前后质心频率的差异对地震品质因子进行估计。
然而谱比法由于采用线性拟合方法，对噪声相对敏感，故其仅在理论上估计精度高，而对于包含高频和低频噪音的实际地震数据难以达到良好的估算精度；而质心频移法是以震源子波振幅谱满足高斯分布为基础的地震品质因子估算方法，其虽受到噪音干扰的程度小于谱比法，但由于实际地震数据中的子波振幅谱难以完全满足高斯分布假设，仍会引起地震品质因子估计的系统误差，降低了地震品质因子估计的准确性和稳定性。
发明内容
本发明提供一种地震品质因子估算方法、装置、设备及存储介质，以使地震品质因子的估算更加稳定和准确，降低了噪声对估值的干扰，减少了由于子波振幅谱不满足高斯分布假设而导致的系统误差。
第一方面，本发明实施例提供了一种地震品质因子估算方法，包括：
获取地震数据，并根据地震数据确定地震子波振幅对数谱以及震源子波主频；
根据震源子波主频确定频带宽度，并根据震源子波主频和频带宽度确定地震子波振幅对数谱中的高频区域和低频区域；
确定高频区域与低频区域的对数谱面积差，并根据对数谱面积差确定地震品质因子。
第二方面，本发明实施例还提供了一种地震品质因子估算装置，包括：
数据获取模块，用于获取地震数据，并根据地震数据确定地震子波振幅对数谱以及震源子波主频；
区域确定模块，用于根据震源子波主频确定频带宽度，并根据震源子波主频和频带宽度确定地震子波振幅对数谱中的高频区域和低频区域；
品质因子确定模块，用于确定高频区域与低频区域的对数谱面积差，并根据对数谱面积差确定地震品质因子。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任意实施例提供的地震品质因子估算方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如本发明任意实施例提供的地震品质因子估算方法。
本发明实施例通过获取地震数据，并根据地震数据确定地震子波振幅对数谱以及震源子波主频；根据震源子波主频确定频带宽度，并根据震源子波主频和频带宽度确定地震子波振幅对数谱中的高频区域和低频区域；确定高频区域与低频区域的对数谱面积差，并根据对数谱面积差确定地震品质因子。通过采用上述技术方案，根据震源子波主频在地震子波振幅对数谱中确定出频带宽度相等的高频区域和低频区域，使得地震数据中的有效信息可得到较好的保存并对地震数据中的高频和低频噪声进行一定程度的过滤；确定高频区域内的地震子波振幅对数谱面积以及低频区域内的地震子波振幅对数谱面积，进而根据上述两对数谱面积的差对地震品质因子进行估算，由于随机噪声的平均值为0，故在进行谱面积计算时可对其中的随机噪声也进行相加，对噪声起到了较好的抑制作用，降低了噪声对地震品质因子估算精度的影响；同时根据谱面积差对地震品质因子进行估算无需假设地震子波振幅谱满足高斯分布假设，减少了系统误差，解决了由于采集的地震数据中存在较多噪声，以及地震数据所对应的子波振幅谱不满足高斯分布假设而导致地震品质因子估算不准确的问题，提高了地震品质因子的估算精度以及估算结果的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种地震品质因子估算方法的流程图；
图2是本发明实施例二中的一种地震品质因子估算方法的流程图；
图3是本发明实施例二中的一种地震子波振幅对数谱的示例图；
图4是本发明实施例三中的一种合成衰减地震记录的示例图；
图5是本发明实施例三中的三种方法地震品质因子估算结果的对比图；
图6是本发明实施例三中的三种方法地震品质因子估计结果相对误差的对比图；
图7是本发明实施例三中的一种含随机噪声的合成地震记录的示例图；
图8是本发明实施例三中的三种方法的地震品质因子估计结果概率分布图；
图9是本发明实施例三中的三种方法的地震品质因子估计结果均值示例图；
图10是本发明实施例三中的三种方法的地震品质因子估计结果标准差示例图；
图11是本发明实施例三中的中国某油田实际零偏VSP资料图；
图12是本发明实施例三中的对数谱高频区与低频区面积差法对地震品质因子的估计结果示例图；
图13是本发明实施例三中的实际地层速度的示例图；
图14是本发明实施例四中的一种地震品质因子估算装置的结构示意图；
图15是本发明实施例五中的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相组合。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种地震品质因子估算方法的流程图，本实施例可适用于通过地震数据的子波振幅对数谱面积差对地震品质因子进行估算的情况，该方法可以由地震品质因子估算装置来执行，该地震品质因子估算装置可以由软件和/或硬件来实现，该地震品质因子估算装置可以配置在计算设备上，具体包括如下步骤：
S101、获取地震数据，并根据地震数据确定地震子波振幅对数谱以及震源子波主频。
在本实施例中，地震数据可理解为由检波器采集到的共反射点道集地震数据，可包括叠前地震数据和叠后地震数据。振幅谱可理解为一个波或波列的振幅随频率变化的关系，地震子波可理解为一段具有确定的起始时间、能量有限且有一定延续长度的信号，为地震记录中的基本单元，为地震震源激发的地震波经衰减后形成。地震子波振幅对数谱可理解为将用以表征地震子波的振幅虽频率变化关系的地震子波振幅谱取对数后得到的一种频谱。震源子波可理解为衰减前的地震波，由于检波器无法直接在震源处采集未衰减的地震波，则将检波器所采集到的第一道的地震波确定为震源子波。震源子波主频可理解为震源子波中两个相邻极大值或极小值之间时间间隔的倒数，用以表征震源子波中主要信息所在的频率。
具体的，获取实际采集的或合成的地震数据，由于地震数据中包含了很多波场信息，且各种波场相互交织，需要对复杂波场进行分离得到相对准确的单一波场才有利于地震数据中的信息提取，因此对获取到的地震数据进行预处理后对其进行傅里叶变换，得到包含叠前地震数据中地震子波的振幅随频率变化关系的地震子波振幅谱，对地震子波振幅谱取对数即可得到地震子波振幅对数谱。同时，将叠前地震数据中的第一道的地震子波确定为震源子波，并根据震源子波的波形确定震源子波主频。其中，根据地震数据类型的不同，所进行的预处理不同，可选的，针对垂直地面剖面数据(Vertical Seismic Profile，VSP)，需对其进行波场分离及初至拾取。
S102、根据震源子波主频确定频带宽度，并根据震源子波主频和频带宽度确定地震子波振幅对数谱中的高频区域和低频区域。
具体的，由于地震波衰减满足指数衰减特征，频率越高，衰减越强，振幅谱则表现为强度减弱、频带变窄和主频降低的情况，也即不同的震源子波主频所对应的包含地震信息的频带宽度不同，可选的，可根据震源子波主频的映射关系确定频带宽度。进而，以震源子波主频为中心，在地震子波振幅对数谱中可选取两个频带宽度的地震频带，并可认为上述地震频带中包含该地震子波中大部分的信息，将地震子波振幅对数谱中小于震源子波主频的，带宽为频带宽度的区域确定为低频区域，将地震子波振幅对数谱中大于震源子波主频的，带宽为频带宽度的区域确定为高频区域，分别用低频区域和高频区域中的。
本发明实施例中，通过确定震源子波主频进而确定所需考虑的地震子波振幅对数谱中所需考虑的地震频带，明确地震子波中主要地震信息的频带范围，对高频和低频噪声起进行滤除，提高了地震品质因子估算的准确性。
S103、确定高频区域与低频区域的对数谱面积差，并根据对数谱面积差确定地震品质因子。
在本实施例中，对数谱面积差可理解为地震子波振幅对数谱在高频区域进行积分得到的高频对数谱面积，与地震子波振幅对数谱在低频区域进行积分得到的低频对数谱面积相减所得到的谱面积差值，由于地震波频率不同衰减强度不同，该对数谱面积差可用以推导地震波吸收衰减的规律。地震品质因子可理解为用以表征振子的共振频率相对于带宽的大小，描述地震波能量损失的速率快慢，进而表示地震波吸收衰减的物理参数。
具体的，分别将地震子波振幅对数谱在高频区域和低频区域进行积分，得到对应高频区域的高频对数谱面积和对应低频区域的低频对数谱面积，将二者求差即可得到对数谱面积差。由于地震衰减满足指数衰减特征，频率越高，衰减越强，而振幅谱则表现为强度减弱，频带边窄，主频降低，进而导致了地震子波振幅谱面积的变化。因此确定的对数谱面积差可用以推导地震波吸收衰减的规律，而由于地震品质因子可描述地震波能量损失的速率快慢，进而表示地震波吸收衰减规律，故可通过对数谱面积差对地震品质因子进行估算。
本实施例的技术方案，通过获取地震数据，并根据地震数据确定地震子波振幅对数谱以及震源子波主频；根据震源子波主频确定频带宽度，并根据震源子波主频和频带宽度确定地震子波振幅对数谱中的高频区域和低频区域；确定高频区域与低频区域的对数谱面积差，并根据对数谱面积差确定地震品质因子。通过采用上述技术方案，根据震源子波主频在地震子波振幅对数谱中确定出频带宽度相等的高频区域和低频区域，使得地震数据中的有效信息可得到较好的保存并对地震数据中的高频和低频噪声进行一定程度的过滤；确定高频区域内的地震子波振幅对数谱面积以及低频区域内的地震子波振幅对数谱面积，进而根据上述两对数谱面积的差对地震品质因子进行估算，由于随机噪声的平均值为0，故在进行谱面积计算时可对其中的随机噪声也进行相加，对噪声起到了较好的抑制作用，降低了噪声对地震品质因子估算精度的影响；同时根据谱面积差对地震品质因子进行估算无需假设地震子波振幅谱满足高斯分布假设，减少了系统误差，解决了由于采集的地震数据中存在较多噪声，以及地震数据所对应的子波振幅谱不满足高斯分布假设而导致地震品质因子估算不准确的问题，提高了地震品质因子的估算精度以及估算结果的稳定性。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种地震品质因子估算方法的流程图，本发明实施例的技术方案在上述各可选技术方案的基础上进一步优化，通过确定出的对数谱面积差，预设频率函数在高频区域与低频区域的频率面积差，以及根据常品质因子模型确定出的衰减关系公式对地震品质因子进行估算，减少噪声以及系统误差对地震品质因子估算准确度的影响，提升估算稳定性。具体包括如下步骤：
S201、获取地震数据，将地震数据进行子波拾取，确定地震子波。
在本实施例中，子波拾取可理解为对地震数据中需要进行处理的地震子波进行拾取。
示例性的，针对叠前地震数据，可获取实际采集的或合成的叠前地震数据，对叠前地震数据进行波场拾取，获得多组波场的信息，并确定各组波场的同相轴的位置，并针对各波场同相轴上的每一点进行滤波处理，最终得到分离后便于信息提取的单一波场；将进行波场分离后的叠前地震下行波进行初至拾取，也即提取叠前地震下行波中第一个被检波器采集到的波作为叠前地震初至波，上述叠前地震初至波即为地震子波。
S202、将地震子波进行傅里叶变换，确定地震子波振幅谱。
具体的，由于傅里叶变换常用于将信号分解成频率谱，进而显示与频率对应的幅值大小对信号成分进行分析，地震子波也可作为一种待分析的信号，通过对地震子波进行傅里叶变换，即可确定对应的显示频率与振幅幅值关系的地震子波振幅谱。
S203、将地震子波振幅谱取对数，确定地震子波振幅对数谱。
S204、根据地震数据确定震源子波主频。
具体的，将地震数据中的第一道集数据确定为震源子波，根据震源子波的波形确定其中两个相邻极大值或相邻极小值之间的时间间隔，上述时间间隔可理解为震源子波中的一个周期，将上述时间间隔的倒数确定为震源子波的主频。
示例性的，假设震源子波两个相邻极大值或相邻极小值之间距离为λb，则震源子波的波长可记为λb，震源子波两个相邻极大值或相邻极小值之间的时间间隔为Tb，则震源子波的周期可记为Tb，假设地震波的传播速度为v，则震源子波主频fb与震源子波波长、周期和传播速度的关系可表示为：
Figure BDA0002995430180000101
也即
Figure BDA0002995430180000102
S205、根据地震数据的信噪比、震源子波主频以及预设映射关系确定频带比例。
一般的，信噪比可理解为一个电子设备或电子系统中信号与噪声的比例，在本实施例中可理解为地震数据中有效信息与噪声信息的比例。
具体的，由于地震数据的信噪比可用以表示地震数据中有效信息占整体信息的比例，在进行地震品质因子估算时需要提取地震数据中尽可能多的有效信息，对噪声信息进行滤除，因此信噪比也对地震中有效频带宽度存在影响。而针对不同的震源子波主频所对应的包含地震信息的频带宽度也不同，因此可预先构建一个关于信噪比、震源子波主频与频带比例的映射关系，也即对于同一信噪比的地震数据，针对不同的震源子波主频，有效频带信息所在的频带宽度的一半与震源子波主频的比例。
可选的，在信噪比较高时，频带比例可为0.375，且频带比例随着信噪比的降低而减小，本发明实施例对此不进行限制。
S206、将震源子波主频与频带比例的乘积确定为频带宽度。
在本实施例中，频带宽度为震源子波中有效信息所在频率宽度的一半。
具体的，根据预设映射关系确定出对应震源子波主频的频带比例，进而根据震源子波主频与频带比例的乘积确定出频带宽度，该频带宽度为震源子波中包含有效信息的有效频带宽度的一半，也即有效频带宽度为以震源子波主频为中心，在高频方向和低频方向分别取频带宽度相等的两个区域的集合。
示例性的，若震源子波主频为f0，频带比例为a，则确定出的频带宽度为fa＝f0a，则震源子波中包含有效信息的有效频带宽度可表示为[f0-fa,f0+fa]。
进一步地，图3为本发明实施例提供的一种地震子波振幅对数谱的示例图。如图3所示，其中阴影部分即为地震子波振幅对数谱中的有效频带。
S207、将震源子波主频与频带宽度的和确定为高频边界，并将震源子波主频与频带宽度的差确定为低频边界。
具体的，将震源子波主频与频带宽度求和，将高于震源子波主频频带宽度的频率作为震源子波中有效信息存在的高频边界；将震源子波主频与频带宽度求差，将低于震源子波主频频带宽度的频率作为震源子波中有效信息存在的低频边界。
接上述示例，也即f0+fa为高频边界，f0-fa为低频边界。
S208、将震源子波主频与高频边界间的区域确定为地震子波振幅对数谱中的高频区域。
接上述示例，如图3所示，地震子波振幅对数谱中的浅灰色区域对应的频率即为高频区域，也即[f0,f0+fa]为高频区域。
S209、将震源子波主频与低频边界间的区域确定为地震子波振幅对数谱中的低频区域。
接上述示例，如图3所示，地震子波振幅对数谱中的深灰色区域对应的频率即为低频区域，也即[f0-fa,f0]为低频区域。
进一步地，由于地震子波包括震源子波与接收子波，其中，震源子波为衰减前的地震波，也即地震子波中第一道集对应的地震波；接收子波为衰减后的地震波，也即地震子波中出第一道集之外的地震波。因此地震子波振幅对数谱可包括震源子波振幅对数谱和接收子波振幅对数谱。
S210、将震源子波振幅对数谱和接收子波振幅对数谱分别在高频区域积分，确定震源子波高频谱面积和接收子波高频谱面积。
接上述示例，假设震源子波振幅谱可表示为A0(f)，接收子波振幅谱可表示为A(f)，则震源子波振幅对数谱可表示为ln[A0(f)]，接收子波振幅对数谱可表示为ln[A(f)]，震源子波振幅对数谱和接收子波振幅对数谱分别在高频区域[f0,f0+fa]积分，得到的震源子波高频谱面积SH0和接收子波高频谱面积SH分别可表示为：
Figure BDA0002995430180000121
Figure BDA0002995430180000122
S211、将震源子波振幅对数谱和接收子波振幅对数谱分别在低频区域积分，确定震源子波低频谱面积和接收子波低频谱面积。
接上述示例，震源子波振幅对数谱和接收子波振幅对数谱分别在低频区域[f0-fa,f0]积分，得到的震源子波低频谱面积SL0和接收子波低频谱面积SL分别可表示为：
Figure BDA0002995430180000123
Figure BDA0002995430180000124
S212、将震源子波高频谱面积和震源子波低频谱面积的差值确定为震源子波谱面积差，并将接收子波高频谱面积与接收子波低频谱面积的差值确定为接收子波谱面积差。
接上述示例，假设震源子波谱面积差可表示为ΔS0，接收子波谱面积差可表示为ΔS，则根据上述确定的震源子波高频谱面积、震源子波低频谱面积、接收子波高频谱面积与接收子波低频谱面积，震源子波谱面积差ΔS0和接收子波谱面积差ΔS分别可表示为：
ΔS0＝SH0-SL0
ΔS＝SH-SL
S213、确定预设频率函数在高频区域与低频区域的频率面积差。
具体的，地震波的衰减过程可通过常品质因子模型确定，也即为Futterman常Q模型，该模型描述了震源子波振幅谱、接收子波振幅谱、地震品质因子和频率间的关系，其中，Futterman常Q模型可表示为：
Figure BDA0002995430180000131
其中，A(f)为震源子波振幅谱，A0(f)为接收子波振幅谱，f为频率，Δt为旅行时间，C为散射衰减特征值，Q为地震品质因子。在上述公式中，C作为散射衰减特征值，在整个地震频带内与频率无关，包括几何扩散、反射和投射等衰减特征，Q作为地震品质因子在该模型中为常量，因此，在震源子波振幅谱、接收子波振幅谱、频率、旅行时间和散射衰减特征值已知的情况下，可对地震品质因子进行估算。进而在通过对数谱面积对地震品质因子估算时，可根据福尔曼常品质因子模型确定一个与频率相关的函数，用以确定其在高频区域与低频区域的频率面积差。可选的，根据福尔曼常品质因子模型，预设频率函数可确定为F(f)＝f。
则接上述示例，在预设频率函数为F(f)＝f时，确定出的频率面积差ΔSf可表示为：
Figure BDA0002995430180000141
S214、根据常品质因子模型确定衰减关系公式。
其中，衰减关系公式用于表示地震品质因子与震源子波谱面积差、接收子波谱面积差和频率面积差之间的衰减关系。
具体的，针对已知用以表征地震波衰减关系的福特曼常品质因子模型，对其取对数，则可得到地震子波振幅对数谱的衰减形式如下式所示：
Figure BDA0002995430180000142
相对应的，由于已知接收子波谱面积差ΔS的表达形式，将上式代入接收子波谱面积差ΔS的表达式中即可得到：
Figure BDA0002995430180000143
故可推知与地震品质因子相关的衰减关系公式为：
Figure BDA0002995430180000144
S215、根据衰减关系公式、震源子波谱面积差、接收子波谱面积差和频率面积差确定地震品质因子。
具体的，将确定的震源子波谱面积差、接收子波谱面积差和频率面积差代入衰减关系公式中，即可估算出地震品质因子。
本实施例的技术方案，通过震源子波主频确定地震子波振幅对数谱中包含地震波主要信息的高频区域和低频区域，由于地震波中高频成分衰减强度大于低频成分的衰减强度，故地震子波高频区域和低频区域的对数谱面积变化是不同的，进而可根据对数谱面积差对地震品质因子进行估算。根据福特曼常品质因子模型和对数谱面积差确定衰减关系公式，进而根据衰减关系公式中地震品质因子与震源子波谱面积差、接收子波谱面积差和频率面积差之间的衰减关系对地震品质因子进行估算。使得估算的地震品质因子受地震数据中噪声和系统误差的影响降低，提升了估算稳定性和准确度。
实施例三
本发明实施例在上述实施例提供的技术方案的基础上提供了一种对比实施方式。首先选用无噪声合成衰减地震记录对本申请的地震品质因子估算方法的有效性进行验证，图4为本发明实施例提供的一种合成衰减地震记录的示例图。
如图4所示，在合成衰减地震记录中选用主频为45Hz的雷克子波，位于合成记录的150ms处，衰减后的接收子波位于合成记录的450ms处，合成记录中每一道的Q值分别为25、50、100和150。基于如图4所示的合成衰减地震记录，对本申请提出的对数谱高频区与低频区面积差法(Area Difference between High-frequency Region and Low-frequencyRegion of the Log Spectrum，HLAD)与现有的谱比法(LSR)和质心频移法(CFS)估计的Q值进行对比。通过三种方法计算的频带统一为10-80Hz，对于对数谱高频区与低频区面积差法，高频区域和低频区域所对应的频带分别为45-80Hz和10-45Hz，也即45Hz为震源子波主频。
图5为本发明实施例提供的三种方法地震品质因子估算结果的对比图，图6为本发明实施例提供的三种方法地震品质因子估计结果相对误差的对比图。由图5中可以看出对数谱高频区与低频区面积差法和谱比法估计的结果更接近真实值，质心频移法与理论值偏差较大。由图6中可以看出质心频移法相对误差明显大于其他两种方法，且表现为地震品质因子越小相对误差越大，可推知是通过质心频移法对地震品质因子进行估算时假设子波振幅谱需要满足高斯分布，引起的估计中的系统误差。在上述三种方法中，对数谱高频区与低频区面积差法的相对误差最小，估计精度最高。由上述对比结果可证明对数谱高频区与低频区面积差法可有效估计地震品质因子，并具有较高的估计精度。
由于实际地震资料中包含随机噪声的干扰，故通过在合成记录中加入高斯随机噪声对对数谱高频区与低频区面积差法的稳定性进行测试，选取如图4所示的合成衰减地震记录中的第三道(Q＝100)合成记录，加入高斯随机噪声，信噪比SNR＝15dB，得到如图7所示的含随机噪声的合成地震记录的示例图。由于随机噪声对地震数据的干扰具有随机性，通过统计方法分析对数谱高频区与低频区面积差法对地震品质因子估计的稳定性，并使得谱比法和质心频移法同样参与测试，选取频带为10-80Hz的含随机噪声的合成地震记录进行2000次独立试验。图8为本发明实施例提供的三种方法的地震品质因子估计结果概率分布图，图9为本发明实施例提供的三种方法的地震品质因子估计结果均值示例图，图10为本发明实施例提供的三种方法的地震品质因子估计结果标准差示例图。
由图8可知，三种方法均在Q＝100附近概率密度达到最大值，其中对数谱高频区与低频区面积差法最大概率值接近25％，质心频移法最大概率值约为24％，谱比法的最大值约为22％。此外，从概率分布的形态上看，对数谱高频区与低频区面积差法聚焦性与质心频移法相当，聚焦性优于谱比法。因此概率分布结果表明：对数谱高频区与低频区面积差法对地震品质因子估计的稳定性与质心频移法相当，优于谱比法。由图9可知，对数谱高频区与低频区面积差法均值最接近理论值，其次是质心频移法，最后是谱比法。由图10可知，对数谱高频区与低频区面积差法与质心频移法的标准差接近，谱比法标准差最大，稳定性最差。通过上述随机噪声测试，结果表明对数谱高频区与低频区面积差法对地震品质因子的估计具有较好的稳定性，与质心频移法相当，优于谱比法。
图11为本发明实施例提供的中国某油田实际零偏VSP资料图，其中检波器排列放置深度为900-1720m，道间距为20m，共41道。对原始零偏VSP资料进行波场分离得到下行波场，从下行波场中选取直达初至波对地层的地震品质因子进行估算。在进行地震品质因子估算过程中，选取埋深最浅的第一道初至波作为参考震源子波，选取频带为10-80Hz。图12为本发明实施例提供的对数谱高频区与低频区面积差法对地震品质因子的估计结果示例图，图13为本发明实施例提供的实际地层速度的示例图。将地层地震品质因子与速度曲线相对比，可看出地层地震品质因子变化趋势与地层速度有一定相关性，符合实际规律，因此对数谱高频区与低频区面积差法能够满足实际地震数据中地震品质因子的估算需求。
实施例四
图14为本发明实施例四提供的一种地震品质因子估算装置的结构示意图，该地震品质因子估算装置包括：数据获取模块31，区域确定模块32和品质因子确定模块33。
其中，数据获取模块31，用于获取地震数据，并根据地震数据确定地震子波振幅对数谱以及震源子波主频；区域确定模块32，用于根据震源子波主频确定频带宽度，并根据震源子波主频和频带宽度确定地震子波振幅对数谱中的高频区域和低频区域；品质因子确定模块33，用于确定高频区域与低频区域的对数谱面积差，并根据对数谱面积差确定地震品质因子。
本实施例的技术方案，通过地震子波振幅对数谱中高频区域与低频区域间的对数谱面积差，对地震品质因子进行估算，解决了由于采集的地震数据中存在较多噪声，以及地震数据所对应的子波振幅谱不满足高斯分布假设而导致地震品质因子估算不准确的问题，提高了地震品质因子的估算精度以及估算结果的稳定性。
可选的，数据获取模块31，包括：
子波确定单元，用于将地震数据进行子波拾取，确定地震子波；
振幅谱确定单元，用于将地震子波进行傅里叶变换，确定地震子波振幅谱；
对数谱确定单元，用于将地震子波振幅谱取对数，确定地震子波振幅对数谱。
可选的，区域确定模块32，包括：
频带宽度确定单元，用于根据所述地震数据的信噪比、所述震源子波主频以及预设映射关系确定频带比例；将所述震源子波主频与所述频带比例的乘积确定为频带宽度。
区域确定单元，用于将所述震源子波主频与所述频带宽度的和确定为高频边界，并将所述震源子波主频与所述频带宽度的差确定为低频边界；将所述震源子波主频与所述高频边界间的区域确定为所述地震子波振幅对数谱中的高频区域；将所述震源子波主频与所述低频边界间的区域确定为所述地震子波振幅对数谱中的低频区域。
其中，地震子波振幅对数谱包括震源子波振幅对数谱和接收子波振幅对数谱。
可选的，品质因子确定模块33，包括：
面积差确定单元，用于将所述震源子波振幅对数谱和所述接收子波振幅对数谱分别在所述高频区域积分，确定震源子波高频谱面积和接收子波高频谱面积；将所述震源子波振幅对数谱和所述接收子波振幅对数谱分别在所述低频区域积分，确定震源子波低频谱面积和接收子波低频谱面积；将所述震源子波高频谱面积和所述震源子波低频谱面积的差值确定为震源子波谱面积差，并将所述接收子波高频谱面积与所述接收子波低频谱面积的差值确定为接收子波谱面积差。
品质因子确定单元，用于确定预设频率函数在所述高频区域与所述低频区域的频率面积差；根据常品质因子模型确定衰减关系公式，其中，所述衰减关系公式用于表示地震品质因子与所述震源子波谱面积差、所述接收子波谱面积差和所述频率面积差间的衰减关系；根据所述衰减关系公式、所述震源子波谱面积差、所述接收子波谱面积差和所述频率面积差确定地震品质因子。
其中，所述常品质因子模型为：
Figure BDA0002995430180000191
其中，A(f)为震源子波振幅谱，A0(f)为接收子波振幅谱，f为频率，Δt为旅行时间，C为散射衰减特征值，Q为地震品质因子。
进一步地，衰减关系公式包括：
Figure BDA0002995430180000201
其中，ΔS0为震源子波谱面积差，ΔS为接收子波谱面积差，ΔSf为频率面积差。
本发明实施例提供的地震品质因子估算装置可执行本发明任意实施例所提供的地震品质因子估算方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图15为本发明实施例四提供的一种计算机设备的结构示意图，如图15所示，该计算机设备包括处理器41、存储装置42、输入装置43和输出装置44；计算机设备中处理器41的数量可以是一个或多个，图15中以一个处理器41为例；计算机设备中的处理器41、存储装置42、输入装置43和输出装置44可以通过总线或其他方式连接，图15中以通过总线连接为例。
存储装置42作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的地震品质因子估算方法对应的程序指令/模块(例如，数据获取模块31，区域确定模块32和品质因子确定模块33)。处理器41通过运行存储在存储装置42中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的地震品质因子估算方法。
存储装置42可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置42可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置42可进一步包括相对于处理器41远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置43可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置44可包括显示屏等显示设备。
实施例六
本发明实施例六还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种地震品质因子估算方法，该方法包括：
获取地震数据，并根据地震数据确定地震子波振幅对数谱以及震源子波主频；
根据震源子波主频确定频带宽度，并根据震源子波主频和频带宽度确定地震子波振幅对数谱中的高频区域和低频区域；
确定高频区域与低频区域的对数谱面积差，并根据对数谱面积差确定地震品质因子。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的地震品质因子估算方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述搜索装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种地震品质因子估算方法，其特征在于，包括：
获取地震数据，并根据所述地震数据确定地震子波振幅对数谱以及震源子波主频；
根据所述震源子波主频确定频带宽度，并根据所述震源子波主频和所述频带宽度确定所述地震子波振幅对数谱中的高频区域和低频区域；
确定所述高频区域与所述低频区域的对数谱面积差，并根据所述对数谱面积差确定地震品质因子；
其中，所述对数谱面积差包括震源子波谱面积差和接收子波谱面积差；
其中，所述根据所述对数谱面积差确定地震品质因子，包括：
确定预设频率函数在所述高频区域与所述低频区域的频率面积差；
根据常品质因子模型确定衰减关系公式，其中，所述衰减关系公式用于表示地震品质因子与所述震源子波谱面积差、所述接收子波谱面积差和所述频率面积差间的衰减关系；
根据所述衰减关系公式、所述震源子波谱面积差、所述接收子波谱面积差和所述频率面积差确定地震品质因子；
其中，所述常品质因子模型为：
Figure FDA0004191548410000011
其中，A(f)为震源子波振幅谱，A0(f)为接收子波振幅谱，f为频率，Δt为旅行时间，C为散射衰减特征值，Q为地震品质因子；
其中，所述衰减关系公式包括：
Figure FDA0004191548410000012
其中，ΔS0为震源子波谱面积差，ΔS为接收子波谱面积差，ΔSf为频率面积差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述地震数据确定地震子波振幅对数谱，包括：
将所述地震数据进行子波拾取，确定地震子波；
将所述地震子波进行傅里叶变换，确定地震子波振幅谱；
将所述地震子波振幅谱取对数，确定地震子波振幅对数谱。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述震源子波主频确定频带宽度，包括：
根据所述地震数据的信噪比、所述震源子波主频以及预设映射关系确定频带比例；
将所述震源子波主频与所述频带比例的乘积确定为频带宽度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述震源子波主频和所述频带宽度确定所述地震子波振幅对数谱中的高频区域和低频区域，包括：
将所述震源子波主频与所述频带宽度的和确定为高频边界，并将所述震源子波主频与所述频带宽度的差确定为低频边界；
将所述震源子波主频与所述高频边界间的区域确定为所述地震子波振幅对数谱中的高频区域；
将所述震源子波主频与所述低频边界间的区域确定为所述地震子波振幅对数谱中的低频区域。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地震子波振幅对数谱包括震源子波振幅对数谱和接收子波振幅对数谱，所述确定所述高频区域与所述低频区域的对数谱面积差，包括：
将所述震源子波振幅对数谱和所述接收子波振幅对数谱分别在所述高频区域积分，确定震源子波高频谱面积和接收子波高频谱面积；
将所述震源子波振幅对数谱和所述接收子波振幅对数谱分别在所述低频区域积分，确定震源子波低频谱面积和接收子波低频谱面积；
将所述震源子波高频谱面积和所述震源子波低频谱面积的差值确定为震源子波谱面积差，并将所述接收子波高频谱面积与所述接收子波低频谱面积的差值确定为接收子波谱面积差。
6.一种地震品质因子估算装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取地震数据，并根据所述地震数据确定地震子波振幅对数谱以及震源子波主频；
区域确定模块，用于根据所述震源子波主频确定频带宽度，并根据所述震源子波主频和所述频带宽度确定所述地震子波振幅对数谱中的高频区域和低频区域；
品质因子确定模块，用于确定所述高频区域与所述低频区域的对数谱面积差，并根据所述对数谱面积差确定地震品质因子；
其中，所述对数谱面积差包括震源子波谱面积差和接收子波谱面积差；
其中，所述根据所述对数谱面积差确定地震品质因子，包括：
确定预设频率函数在所述高频区域与所述低频区域的频率面积差；
根据常品质因子模型确定衰减关系公式，其中，所述衰减关系公式用于表示地震品质因子与所述震源子波谱面积差、所述接收子波谱面积差和所述频率面积差间的衰减关系；
根据所述衰减关系公式、所述震源子波谱面积差、所述接收子波谱面积差和所述频率面积差确定地震品质因子；
其中，所述常品质因子模型为：
Figure FDA0004191548410000041
其中，A(f)为震源子波振幅谱，A0(f)为接收子波振幅谱，f为频率，Δt为旅行时间，C为散射衰减特征值，Q为地震品质因子；
其中，所述衰减关系公式包括：
Figure FDA0004191548410000042
其中，ΔS0为震源子波谱面积差，ΔS为接收子波谱面积差，ΔSf为频率面积差。
7.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-5中任一项所述的地震品质因子估算方法。
8.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-5中任一项所述的地震品质因子估算方法。
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