CN114035225A - 一种地震资料高分辨率处理bpfe方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油气勘探地球物理处理方法领域。本发明公开了一种地震资料高分辨率处理BPFE方法及装置。该方法在低频特定分析子波序列上利用基追踪降噪方法重构原始地震数据的稀疏表达式。通过分析子波压缩系数选取生成高频合成分析子波序列，利用合成分析子波序列和基追踪降噪重构地震数据的稀疏表达式重建高频子波地震记录，生成高分辨率地震数据。该方法无需计算真实地震子波，在特定稀疏域实现地震资料高分辨率处理及重构，可以同时拓展低频与高频。本发明提供的一种地震资料高分辨率处理BPFE方法装置，包括低频特定分析子波序列生成器，高频分析子波序列生成器，基追踪降噪重构处理器，高分辨率地震数据生成器。实现上述地震资料高分辨率处理BPFE方法。

Description

一种地震资料高分辨率处理BPFE方法及装置
技术领域
本发明涉及油气勘探地球物理处理方法领域，具体涉及一种提高地震资料分辨率的高精度BPFE方法及装置。
背景技术
地震数据的高分辨率处理对薄互层油气藏地震属性分析和储层预测具有重要的意义。目前，地震数据的高分辨率处理方法主要包含反Q滤波，谱白化，反褶积三大类型。反Q滤波通常包含振幅补偿和相位校正两个方面，基于反Q滤波的相位补偿是一个无条件稳定的过程，在恒定Q介质或分层Q结构中存在噪声时也具有鲁棒性。然而，基于反Q滤波的振幅补偿具有内在的不稳定特性，在地震数据中会导致带宽增加的同时噪声放大。此外，准确估计实际地层的Q值也存在一定难度。谱白化方法通常基于反射系数为白噪声的假设对地震数据的振幅谱进行展宽进而补偿高频衰减,当反射系数为非白噪时,会严重影响反射系数的相对关系，此外，谱白化中通常增益参数的选择也影响分辨能力提高的程度和噪声的放大程度。反褶积算法中通常都有一定的假设条件，如预测反褶积假设地震子波是最小相位的，对于混合相位的地震子波的相位难以准确估计；同态反褶积需要子波和反射系数序列在复赛谱中能区分开，实际应用中较难实现，影响高分辨率处理结果。
本发明的目的在于克服传统地震数据高分辨率处理方法的缺陷，从现有压缩感知重构算法出发，结合地震信号滤波特性及地震属性提供一种新的地震资料高分辨率BPFE处理方法及装置，该方法无需计算真实地震子波，在特定稀疏域实现地震资料高分辨率处理及重构，可以同时拓展低频与高频。
发明内容
一种地震资料高分辨率处理BPFE方法，包括以下步骤：
（1）利用傅里叶变换估计地震资料平均主频，利用平均主频生成地震资料低频特定分析子波序列；
（2）在低频特定分析子波序列上利用压缩感知重构算法中基追踪降噪方法重构原始地震数据的稀疏表达式；
（3）选取适当的分析子波压缩系数，生成高频合成分析子波序列；
（4）利用高频合成分析子波序列和原始地震数据在低频特定分析子波序列上的稀疏表达式重建高频子波地震记录，生成高分辨率地震数据。
本发明的一种地震资料高分辨率处理BPFE方法，其核心问题是将地震数据通过平均主频估计生成的低频特定分析子波序列投射到高频合成分析子波序列，利用合成分析子波序列和压缩感知重构算法中基追踪降噪重构地震数据的稀疏表达式重建高频子波地震记录，生成高分辨率地震数据。
本发明的具体实现原理如下：
1. 利用傅里叶变换估计地震资料平均主频，利用平均主频生成地震资料低频特定分析子波序列。
1.1 利用傅里叶变换估计地震资料平均主频；
对原始地震数据
Figure RE-480475DEST_PATH_IMAGE001
（
Figure RE-282340DEST_PATH_IMAGE002
表示地震道个数，
Figure RE-145254DEST_PATH_IMAGE003
表示每条地震道长度），逐道通过傅里叶变换计算每条地震道频谱最大值处的频率，最后对所有地震道计算得到的频谱最大值处的频率计算平均值，作为平均主频。计算公式如式（1）所示。
Figure RE-369562DEST_PATH_IMAGE004
. (1)
其中，
Figure RE-883589DEST_PATH_IMAGE005
表示平均主频，
Figure RE-167940DEST_PATH_IMAGE006
为傅里叶变换；
Figure RE-314887DEST_PATH_IMAGE007
表示第条地震道。
1.2 利用平均主频生成地震资料低频特定分析子波序列。记低频特定分析子波序列为
Figure RE-342886DEST_PATH_IMAGE008
，设定低频特定分析子波序列的主频为
Figure RE-462152DEST_PATH_IMAGE009
，其中为调整因子，
Figure RE-917404DEST_PATH_IMAGE010
。则低频特定分析子波序列
Figure RE-817227DEST_PATH_IMAGE011
如式（2）所示：
Figure RE-383337DEST_PATH_IMAGE012
（2）
它对应的频域表达式为：
Figure RE-42596DEST_PATH_IMAGE013
（3）
2. 在低频特定分析子波序列上利用压缩感知重构算法中基追踪降噪算法重构原始地震数据的稀疏表达式。这里，基追踪降噪重构的地震数据稀疏表达式可以描述为：
Figure RE-668749DEST_PATH_IMAGE014
. (4)
其中，
Figure RE-790289DEST_PATH_IMAGE015
为正则化因子，
Figure RE-347041DEST_PATH_IMAGE016
表示对地震道进行归一化后的结果，
Figure RE-503216DEST_PATH_IMAGE017
为地震记录在低频特定分析子波序列上利用基追踪降噪算法重构的稀疏表达式，观测矩阵
Figure RE-300270DEST_PATH_IMAGE018
为利用低频特定分析子波序列
Figure RE-909106DEST_PATH_IMAGE019
采用偶极子模型生成的锲型模型数据。
3. 选取适当的分析子波压缩系数，生成高频合成分析子波序列。将低频特定分析子波序列在横轴上进行压缩，形成的子波序列记为高频合成分析子波序列
Figure RE-817019DEST_PATH_IMAGE020
，如式（5）所示：
Figure RE-765384DEST_PATH_IMAGE021
（5）
其中
Figure RE-733340DEST_PATH_IMAGE022
为子波压缩系数，取
Figure RE-829472DEST_PATH_IMAGE023
。
4.利用高频合成分析子波序列和原始地震数据在低频特定分析子波序列上的稀疏表达式重建高频子波地震记录，生成高分辨率地震数据。高分辨率地震数据由下式计算：
Figure RE-541076DEST_PATH_IMAGE024
. （6）
其中，表示褶积运算。
本发明的一种地震资料高分辨率处理BPFE方法，具有如下特点，主要表现为：
（1）本技术采用了将低频特定分析子波形成的记录投射到高频特定合成子波形成的记录上来提高地震资料分辨率。整个算法过程中尽管使用了不同的低频分析子波和高频合成子波，但子波的大小和相位保持不变，并且基追踪降噪算法重构仅消除了主要地震记录中的低频分析子波旁瓣效应。
（2）使用了压缩感知重构算法中基追踪降噪算法，该算法在模型中考虑到了噪声的存在，能够适应有噪声的数据。
（3）本技术无需求取地震资料真实子波，避免了求取地震子波方法上存在的一系列问题。同时，由于不需要真实子波，也保持了地震子波空变、时变的相对关系，保持了地震数据的波组特征和时频特性。
（4）本算法运行速度快，适合大批量地震信号处理。
本发明还提供了地震资料高分辨率处理BPFE方法的处理装置，包括低频特定分析子波序列生成器，高频分析子波序列生成器，基追踪降噪重构处理器，高分辨率地震数据生成器。所述基追踪降噪重构处理器用于对低频特定分析子波序列生成器中的指令产生地震数据的稀疏表达式，高频分析子波序列生成器用于对低频特定分析子波序列生成器中的指令产生相应的压缩系数，生成高频合成分析子波序列，高分辨率地震数据生成器用于对高频分析子波序列生成器和基追踪降噪重构处理器输出的指令产生高分辨率地震数据，实现上述地震资料高分辨率处理BPFE方法，并达到与该方法相同的效果。
附图说明
图1 为一种地震资料高分辨率处理BPFE方法流程图
图2为四川盆地某碳酸盐岩含气储层的叠后偏移地震剖面图
图3为利用本技术处理的高分辨率剖面图
图4 为常规宽带子波反褶积处理后的高分辨率剖面图
图5 为原始剖面、本技术与宽带子波反褶积技术处理后频谱对比图
图6 为本发明的一种地震资料高分辨率处理BPFE方法处理装置
具体实施方式
(1) 图1为一种地震资料高分辨率处理BPFE方法流程图。
(2) 图2为四川盆地某碳酸盐岩含气储层的叠后偏移地震剖面图。压缩系数取1.6。
(3) 图3为利用本技术处理的高分辨率剖面图。与图2原始地震剖面相比，细节信息显示更多，分辨率提高明显。
(4) 图4为常规宽带子波反褶积处理后的高分辨率剖面图。与图2原始地震剖面相比，细节信息显示更多，分辨率提高明显。但是与图3本技术处理的高分辨率剖面图相比，则常规方法处理后的剖面显示的同相轴较粗。常规宽带子波反褶积处理后的剖面没有本技术处理后得到的剖面分辨率高。
(5) 图5 为原始剖面（a）、本技术（b）与宽带子波反褶积技术（c）处理后频谱对比图。从图中可以看出，原始剖面频带宽度为51Hz，主频为30.5Hz，经过本技术处理后，频带宽度拓展到76Hz,主频提高到47Hz,经过常规宽带子波反褶积处理后，频带宽度拓展到55Hz,主频提高到34.5Hz。本技术较常规方法主频提高的更高，频带拓展更宽，获得的信噪比均为0.97。
（6）图6为本发明的一种地震资料高分辨率处理BPFE方法的处理装置。包括低频特定分析子波序列生成器，高频分析子波序列生成器，基追踪降噪重构处理器，高分辨率地震数据生成器。生成器和处理器均包含数据处理部分和数据存储部分，两者通过内部总线完成相互间通信。生成器和处理器的数据处理部分可以为微处理器MCU、可编程逻辑器件FPGA等处理装置。生成器和处理器的数据存储部分可以是利用电能、磁能或者光学方式及其他方式存储信息的各式存储器，如RAM、ROM、硬盘、U盘、CD、DVD、量子存储器等。数据处理部分可以调用数据存储部分中的逻辑指令，以实现一种基于BPFE算法的地震资料高分辨率估计方法。

Claims (7)

1.本技术提出的一种地震资料高分辨率处理BPFE方法，实质为在特定稀疏域结合地震信号滤波特性及地震属性实现地震资料高分辨率处理，该方法无需计算真实地震子波，可以同时拓展低频与高频；核心要素是利用压缩感知重构算法中的基追踪降噪方法重构原始地震数据的低频特定分析子波序列上的稀疏表达式，通过分析子波压缩系数选取构造高频合成分析子波序列，利用高频合成分析子波序列和基追踪降噪重构地震数据的稀疏表达式重建高频子波地震记录，生成高分辨率地震数据；
一种地震资料高分辨率处理的BPFE技术，其特征在于采用以下步骤：
（1）利用傅里叶变换估计地震资料平均主频，利用平均主频生成地震资料低频特定分析子波序列；
（2）在低频特定分析子波序列上利用压缩感知重构算法中基追踪降噪方法重构原始地震数据的稀疏表达式；
（3）选取适当的分析子波压缩系数，生成高频合成分析子波序列；
（4）利用高频合成分析子波序列和原始地震数据在低频特定分析子波序列上的稀疏表达式重建高频子波地震记录，生成高分辨率地震数据。
2.根据权利要求1所述的一种地震资料高分辨率处理的BPFE方法，其特征在于：步骤1中低频特定分析子波序列的准确建立。
3.根据权利要求2所述的一种地震资料高分辨率处理的BPFE方法，其特征在于：利用压缩感知重构算法中基追踪降噪方法重构原始地震数据在低频特定分析子波序列上的稀疏表达式。
4.根据权利要求3所述的一种地震资料高分辨率处理的BPFE方法，其特征在于：通过分析子波压缩系数的合理选取，生成高频合成分析子波序列，实现低频特定分析子波到高频合成分析子波的投射。
5.根据权利要求4所述的一种地震资料高分辨率处理的BPFE方法，其特征在于：利用高频合成分析子波序列和原始地震数据在低频特定分析子波序列上的稀疏表达式生成高分辨率地震数据。
6.一种地震资料高分辨率处理BPFE技术装置，其特征在于，包括低频特定分析子波序列生成器，高频分析子波序列生成器，基追踪降噪重构处理器，高分辨率地震数据生成器。
7.所述基追踪降噪重构处理器用于对低频特定分析子波序列生成器中的指令产生地震数据的稀疏表达式，高频分析子波序列生成器用于对低频特定分析子波序列生成器中的指令产生相应的压缩系数，生成高频合成分析子波序列，高分辨率地震数据生成器用于对高频分析子波序列生成器和基追踪降噪重构处理器输出的指令产生高分辨率地震数据，实现如权利1~5任一项所述的地震资料高分辨率处理BPFE方法，并达到与该方法相同的效果。
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