一種反褶積方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種反褶積方法及裝置。該方法包括以下處理步驟：將采集的地震數(shù)據(jù)處理成疊后地震數(shù)據(jù)記錄；構(gòu)建包括反射系數(shù)序列在內(nèi)的目標(biāo)函數(shù)；在所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄中選取一道所需處理的地震資料，從所述構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)中計算出所述地震資料中反射系數(shù)序列的振幅和位置；讀取下一道所需處理的地震資料，計算出所述下一道地震資料反射系數(shù)序列的振幅和位置；計算出所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄中所有地震道反射系數(shù)序列的振幅和位置，輸出反射系數(shù)序列，完成所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄的反褶積處理。本發(fā)明提供的反褶積方法能進一步提高地震資料的分辨率。
【專利說明】一種反褶積方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本方法涉及地震勘探中地震資料處理領(lǐng)域，特別涉及一種反褶積方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在對地層蘊藏的石油天然氣資源進行開發(fā)之前，需要對地層進行勘測以測定地下的構(gòu)造，為油氣資源的開采和地層識別提供依據(jù)。地震勘探是勘測地層結(jié)構(gòu)的重要手段。
[0003]地震勘探是一種利用人工地震技術(shù)探測地下構(gòu)造的勘探方法。它以人工方法按照一定的方式在地表附近激發(fā)地震波，產(chǎn)生稱之為地震子波的振動信號。來自不同反射深度界面的地震子波以不同的時間到達地表，通過在地表布設(shè)一種稱之為檢波器的接收裝置，接收來自不同深度地質(zhì)界面反射的地震子波，其接收的信號的合集稱之為地震記錄。地震記錄可以認(rèn)為是地震子波與一系列反射系數(shù)序列的褶積。當(dāng)?shù)貙虞^薄時，薄層上下界面地震子波難以區(qū)分，來自不同界面的地震子波疊合在一起，使得從地震記錄上很難分辨這種很薄的地質(zhì)界面。這種利用地震記錄分辨薄層的能力稱之為地震資料的分辨率。為了利用地震記錄分辨薄層，提高地震資料的分辨率，通常需要對地震記錄進行反褶積處理。
[0004]所述的反褶積處理，通常是指通過壓縮地震子波，將延續(xù)幾十甚至一百多毫秒的地震子波壓縮成原來的震源尖脈沖形式，使地震記錄變?yōu)榉瓷湎禂?shù)序列的尖脈沖組合，提高分辨率的數(shù)據(jù)處理過程?，F(xiàn)有技術(shù)中常用的反褶積方法通常是基于兩種基本假設(shè)(假設(shè)反射系數(shù)序列是白噪聲的，假設(shè)地震子波序列是最小相位的)，其反褶積過程主要包括:假設(shè)地震記錄為
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種反褶積方法，其特征在于，包括以下處理步驟: S1:將所需處理的地震數(shù)據(jù)處理成疊后地震數(shù)據(jù)記錄； 52:構(gòu)建包括反射系數(shù)序列在內(nèi)的目標(biāo)函數(shù)； 53:在所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄中選取一道所需處理的地震資料，從所述構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)中計算出所述地震資料的反射系數(shù)序列的振幅和位置； S4:讀取下一道所需處理的地震資料，計算出所述下一道地震資料反射系數(shù)序列的振幅和位置； S5:計算出所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄中所有地震道反射系數(shù)序列的振幅和位置，輸出反射系數(shù)序列，完成所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄的反褶積處理。
2.如權(quán)利要求1所述的一種反褶積方法，其特征在于，所述構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)包括: 5201:建立地震數(shù)據(jù)褶積模型； 5202:將所述地震數(shù)據(jù) 褶積模型轉(zhuǎn)換成矩陣形式； 5203:由所述矩陣形式構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；所述構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)為:
Ja = I IAa-S I2 上式中，Ja為關(guān)于反射系數(shù)序列a的范數(shù)，A為一個NXM的矩陣，其表達式為A3b4 —其中，Cot為地震子波，t = 1,2,...N, N為所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄的時間窗長度，M為預(yù)先設(shè)置的所述時間窗長度N內(nèi)反射系數(shù)序列的個數(shù)，τ M第M個反射系數(shù)的時延，s為t時刻所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄的值。
3.如權(quán)利要求2所述的一種反褶積方法，其特征在于，所述構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)為:
J= |Aa-S| I2+μ I |Ca - ε |2 = Ja+ μ Jc 上式中，μ為阻抗權(quán)系數(shù)，C為左下三角全為I的矩陣，ε為波阻抗。
4.如權(quán)利要求3所述的一種反褶積方法，其特征在于，所述構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)為:
J = Ja + y Jc+β Ja 上式中，β為正則化的阻尼系數(shù)，其中，β = β ‘ β ο為預(yù)設(shè)值，fo =max {(ΑΤΑ+ μ C1Cii)}，i 為矩陣(ΑΤΑ+ μ CtC)的下標(biāo)。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項所述的一種反褶積方法，其特征在于，從所述構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)中計算出所述地震資料的反射系數(shù)序列的振幅包括步驟: 5310:從所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄中估計出地震子波； S320:將所述估計出的地震子波代入所述目標(biāo)函數(shù)中，計算出所述反射系數(shù)序列的振幅; 其中，所述估計地震子波的方法包括步驟: 5311:建立所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄的褶積模型； 5312:將所述建立的褶積模型變換到復(fù)賽譜域； 5313:設(shè)計低通濾波器，在復(fù)賽譜域?qū)⑺鼋⒌鸟薹e模型的地震子波和反射系數(shù)序列進行分離，得到復(fù)賽譜域的地震子波； S314:將所述復(fù)賽譜域的地震子波轉(zhuǎn)換到時間域，得到時間域的地震子波。
6.如權(quán)利要求5所述的一種反褶積方法，其特征在于，所述地震子波的估計方法還包括步驟:315:對所述估計出的地震子波相位進行校正。
7.如權(quán)利要求5所述的一種反褶積方法，其特征在于，采用模擬退火算法計算反射系數(shù)序列中每一個反射系數(shù)的時間位置，其操作過程包括以下步驟: 5301:在所述時間窗長度N內(nèi)隨機給定反射系數(shù)序列a(j)的初始時間位置，由所述初始時間位置計算所述目標(biāo)函數(shù)Ja當(dāng)前解，j = I, 2...M ； 5302:在所述時間窗長度N內(nèi)對所述反射系數(shù)序列a(j)進行擾動，將所述擾動后的反射系數(shù)序列a(j)代入所述目標(biāo)函數(shù)Ja中，計算出所述目標(biāo)函數(shù)Ja的新解； 5303:將所述Ja的新解與當(dāng)前解進行比較，根據(jù)Metropolis準(zhǔn)則判斷是否接受所述目標(biāo)函數(shù)Ja的新解； 如果判斷結(jié)果為接受所述新解，則接受反射系數(shù)a (j)當(dāng)前的時間位置；此時，所述新解作為目標(biāo)函數(shù)Ja當(dāng)前解； S304:重復(fù)S302、S303直到達到收斂條件后，停止迭代，得到所述反射系數(shù)a (j)的時間位置。
8.如權(quán)利要求7所述的一種反褶積方法，其特征在于，所述模擬退火算法還包括在所述S303之后: S3031:設(shè)置誤差項σ，將所述新解與當(dāng)前解的差值與所述誤差項σ比較；如果所述新解與當(dāng)前解的差值大于所述誤差項σ，則不接受所述目標(biāo)函數(shù)Ja的新解。
9.如權(quán)利要求7所述的一種反褶積方法，其特征在于，在達到收斂條件后，將所述模擬退火算法得出的反射系數(shù)序列a (j)的振幅值作為地震資料中反射系數(shù)序列的振幅。
10.一種反褶積裝置，其特征在于，該裝置包括:數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、目標(biāo)函數(shù)建立模塊、目標(biāo)函數(shù)計算模塊、資料讀取模塊、反射系數(shù)序列輸出模塊，其中: 所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于將所需處理的地震數(shù)據(jù)處理成疊后地震數(shù)據(jù)記錄； 所述目標(biāo)函數(shù)建立模塊，用于構(gòu)建包括反射系數(shù)序列在內(nèi)的目標(biāo)函數(shù)； 所述目標(biāo)函數(shù)計算模塊，用于在所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄中選取一道所需處理的地震資料，從所述構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)中計算出所述地震資料的反射系數(shù)序列的振幅和位置； 所述資料讀取模塊，用于讀取下一道所需處理的地震資料，計算出所述下一道地震資料反射系數(shù)序列的振幅和位置； 所述反射系數(shù)序列輸出模塊，用于計算出所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄中所有地震道反射系數(shù)序列的振幅和位置，輸出反射系數(shù)序列，完成所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄的反褶積處理。
11.如權(quán)利要求10所述的一種反褶積裝置，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)建立模塊構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)為:
Ja = I IAa-S I2 上式中，Ja為關(guān)于反射系數(shù)序列a的范數(shù)形式的函數(shù)，A為一個NXM的矩陣，其表達式為Α?ι = ω?-τΜ+:ι，其中，ω?為地震子波，t = 1,2,...N，N為所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄的時間窗長度，M為預(yù)先設(shè)置的所述時間窗長度N內(nèi)反射系數(shù)序列的個數(shù)，τ M第M個反射系數(shù)的時延，S為t時刻所述疊后地震數(shù)據(jù)記錄的值。
12.如權(quán)利要求11所述的一種反褶積裝置，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)建立模塊構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)為:
J= |Aa-S| I2+μ I |Ca - ε |2 = Ja+ μ Jc上式中，μ為阻抗權(quán)系數(shù)，C為左下三角全為I的矩陣，ε為波阻抗。
13.如權(quán)利要求12所述的一種反褶積裝置，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)建立模塊構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)為:
J = Ja+ y Jc+ β Ja 上式中，β為正則化的阻尼系數(shù)，其中，β = β ‘ β ο為預(yù)設(shè)值，fo =max {(ΑΤΑ+ μ C1Cii)}，i 為矩陣(ΑΤΑ+ μ CtC)的下標(biāo)。
14.如權(quán)利要求11所述的一種反褶積裝置，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)計算模塊包括振幅計算模塊、位置計算模塊，其中: 所述振幅計算模塊，用于從所述目標(biāo)函數(shù)建立模塊中計算出所述地震資料中反射系數(shù)序列的振幅； 所述位置計算模塊，用于從所述目標(biāo)函數(shù)建立模塊中計算出所述地震資料中反射系數(shù)序列的時間位置。
15.如權(quán)利要求14所述的一種反褶積裝置，其特征在于，位置計算模塊包括初始模塊、擾動模塊、迭代模塊、收斂模塊，其中: 所述初始模塊1，用于在所述時間窗長度N內(nèi)隨機給定反射系數(shù)序列a(j)的初始時間位置，由所述初始時間位置計算所述目標(biāo)函數(shù)Ja當(dāng)前解，j = 1, 2…M ； 在所述擾動模塊，用于在所述時間窗長度N內(nèi)對所述反射系數(shù)序列a(j)進行擾動，將所述擾動后的反射系數(shù)序列a(j)代入所述目標(biāo)函數(shù)上中，計算出所述目標(biāo)函數(shù)上的新解； 所述迭代模塊，用于將所述Ja的新解與當(dāng)前解進行比較，根據(jù)Metropolis準(zhǔn)則判斷是否接受所述目標(biāo)函數(shù)Ja的新解； 如果判斷結(jié)果為接受所述新解，則接受反射系數(shù)a (j)當(dāng)前的時間位置；此時，所述新解作為目標(biāo)函數(shù)Ja當(dāng)前解； 所述收斂模塊，用于繼續(xù)計算所述新解，并與所述當(dāng)前解進行比較直到達到收斂條件后，停止迭代，得到所述反射系數(shù)a (j)的時間位置。
【文檔編號】G01V1/28GK103954992SQ201410132417
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】王萬里, 魏新建, 何欣, 祿娟 申請人:中國石油天然氣股份有限公司