壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法，包括：步驟1，面向疊前共成像點(diǎn)道集，分析資料隨入射角增大的頻變特征；步驟2，正演疊前共成像點(diǎn)道集干涉調(diào)諧機(jī)理和分角度道集疊加特征；步驟3，推導(dǎo)地層的層間干涉引起的周期陷頻條件；步驟4，正演模擬超出地震資料頻帶的假陷頻特征；步驟5，基于同源性構(gòu)建防假頻的角度數(shù)據(jù)匹配因子方程；步驟6，求解匹配因子，作用于大角度數(shù)據(jù)壓制干涉調(diào)諧效應(yīng)；步驟7，疊加處理后的疊前共成像點(diǎn)道集，完成對地震資料的拓頻、提頻。該壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法使疊加成像資料頻帶有效拓寬、主頻提高，克服傳統(tǒng)方法在疊加成像資料上拓頻、提頻可能產(chǎn)生的假頻和子波形變問題。
【專利說明】
壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及地球物理勘探地震資料處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國陸相沉積儲(chǔ)層具有厚度相對較薄、空間變化大的特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致地震波在其中的傳播發(fā)生薄互層的干涉效應(yīng)。為提高薄互層儲(chǔ)層的識別精度，最為重要的解決方法就是拓寬地震資料頻帶、提高數(shù)據(jù)主頻。針對成像的疊后地震數(shù)據(jù)，目前常用的處理手段有Q濾波、拓頻、分頻等拓寬頻帶和提高主頻的方法。Kjartansson (1979)提出反Q濾波針對地震波的傳播隨走時(shí)的增大，高頻能量洗手衰減和相位畸變的問題，補(bǔ)償?shù)卣鸩ǖ恼穹拖辔?，從而提高地震資料的主頻，王捃等(2008)、張固瀾等(2014)、余振等(2009)提出方法的改進(jìn)。孫夕平等(2010 )、陳雙全等(2015)應(yīng)用拓頻方法提高地震分辨率，該方法是將地震信號的波長壓縮，從而達(dá)到拓寬地震資料的頻帶和提高地震數(shù)據(jù)主頻的效果。余鵬等(2006)、楊貴祥等(2006)應(yīng)用分頻方法提高地震分辨率，該方法通過頻譜分解，提取高頻信息來實(shí)現(xiàn)提高地震資料頻率的效果。這些方法對于提高薄互層的識別精度都發(fā)揮了一定的作用，但在資料的保真性方面還有待深究。成像的疊后地震數(shù)據(jù)是由共成像點(diǎn)道集疊加而成，其質(zhì)量直接決定了疊后地震數(shù)據(jù)的品質(zhì)。共成像點(diǎn)道集隨著入射角度的增大，地震反射特征逐漸由高頻向低頻轉(zhuǎn)變，大角度道集的薄互層干涉效應(yīng)越發(fā)明顯，這很大程度上影響了疊加后的地震資料的品質(zhì)。大角度道集干涉調(diào)諧作用使得道集疊加成像資料的子波變形、頻帶變窄、主頻降低、分辨率大幅降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種在壓制大角度道集干涉調(diào)諧后，再疊加成像，疊加成像資料的子波特征和頻帶能夠保持小角度道集特征，從而使疊加成像資料頻帶有效拓寬、主頻提高的壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法。
[0004]本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法，該壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法包括:步驟1，面向疊前共成像點(diǎn)道集，分析資料隨入射角增大的頻變特征;步驟2，正演疊前共成像點(diǎn)道集干涉調(diào)諧機(jī)理和分角度道集疊加特征;步驟3，推導(dǎo)地層的層間干涉引起的周期陷頻條件;步驟4，正演模擬超出地震資料頻帶的假陷頻特征;步驟5，基于同源性構(gòu)建防假頻的角度數(shù)據(jù)匹配因子方程;步驟6，求解匹配因子，作用于大角度數(shù)據(jù)壓制干涉調(diào)諧效應(yīng);步驟7，疊加處理后的疊前共成像點(diǎn)道集，完成對地震資料的拓頻、提頻。
[0005]本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):
[0006]在步驟I中，疊前共成像點(diǎn)道集的同相軸對應(yīng)著地下某反射點(diǎn)的反射信息，隨著入射角度的不斷增大，地層頂?shù)紫鄳?yīng)反射點(diǎn)對應(yīng)的同相軸被壓縮在一個(gè)更狹窄的時(shí)窗范圍內(nèi)，從而造成調(diào)諧效應(yīng)越來越明顯，當(dāng)時(shí)間厚度小于四分之一波長時(shí)，地層的頂?shù)捉缑鎸o法在疊前共成像點(diǎn)道集上分辨開來。
[0007]在步驟2中，地層的時(shí)間厚度隨著入射角的增加而減??；當(dāng)入射角較小時(shí)，疊前角度域道集能夠清晰的分辨出砂體的頂?shù)捉缑?，隨著入射角度的不斷增加，砂體頂?shù)讓?yīng)的地震反射波逐漸靠攏，最終變成一個(gè)波形，將不同角度道集疊加后，小角度疊加數(shù)據(jù)分辨率最高，大角度疊加數(shù)據(jù)的分辨率最低，全角度疊加數(shù)據(jù)的分辨率居中；由于調(diào)諧效應(yīng)的影響導(dǎo)致大角度數(shù)據(jù)頻譜向低頻移動(dòng)，進(jìn)而引起角度數(shù)據(jù)之間的分辨率存在顯著的差異，對于同一個(gè)地質(zhì)體，當(dāng)?shù)貙禹數(shù)缀穸认鄬^小時(shí)，在不同的角度道集上其頂?shù)追瓷涮卣鲿?huì)發(fā)生較為顯著的變化;大角度數(shù)據(jù)和小角度數(shù)據(jù)來自地下同一個(gè)點(diǎn)的反射，借助數(shù)據(jù)的同源性，利用小角度數(shù)據(jù)恢復(fù)大角度數(shù)據(jù)缺失的高頻信息，提高疊前共成像點(diǎn)道集和最終疊加地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
[0008]在步驟3中，設(shè)計(jì)一個(gè)三層模型，每層縱波速度和密度分別為Ct1、Ρ1，α2、ρ#ρα3、p3，模型中間夾層頂部時(shí)間為τ-t，底部對應(yīng)的時(shí)間為τ+t，夾層的時(shí)間厚度為△ t = 2τ ;
[0009]當(dāng)?shù)卣鸩╢(x)垂直入射時(shí)，夾層頂?shù)追瓷洳ㄏ嗷ジ缮?，形成反射波總波場s:
[0010]s = si(t_T)+s2(t+T) (8)
[0011 ]其中Si為夾層頂反射波場，S2為夾層底反射波場；
[0012]寫成子波w與反射系數(shù)序列r的褶積形式:
[0013]s=w*[r(t-T)+r(t+T) ] (9)
[0014]將其轉(zhuǎn)換到頻率域，并求取總波場的功率譜:
[0015]S( ω ) =ff( ω ) {ri exp[-1 ω (t-τ)]+r2 exp[_i ω (t+τ)]} (10)
[0016]S*( ω )S( ω ) = I W( ω ) 12{ (ri+r2)2-4rir2sin2( ω τ)} (11)
[0017]其中ri和r2分別為夾層頂?shù)追瓷湎禂?shù)，ω為頻率；
[0018]假設(shè)夾層頂?shù)追瓷湎禂?shù)為:π= -Γ2 = -r，則總波場為:
[0019]S*( ω )S( ω )=-4r2|ff( ω ) |2sin2( ωτ) (12)
[0020]當(dāng)時(shí)間厚度與角頻率的關(guān)系滿足:At= 2nV?，η = 1，2，3，…時(shí)，功率譜出現(xiàn)零值點(diǎn)，對應(yīng)頻率為:f = n/At，n = l，2，3，...，這種在振幅譜上周期出現(xiàn)的零值點(diǎn)稱為陷頻點(diǎn)。[0021 ]在步驟4中，地層越薄，陷頻點(diǎn)對應(yīng)頻率越大，估算地層厚度所需的高頻信息越多；地震數(shù)據(jù)本身具有的陷頻為有效信息，在處理過程中保留數(shù)據(jù)中的固有陷頻信息，同時(shí)避免引入假陷頻，應(yīng)限定在原始頻帶范圍內(nèi)拓展資料的頻率。
[0022]在步驟5中，首先構(gòu)建大角度地震數(shù)據(jù)和小角度地震數(shù)據(jù)之間匹配誤差的目標(biāo)函數(shù)，然后通過求解該目標(biāo)函數(shù)得到一個(gè)匹配因子，最后利用該匹配因子補(bǔ)償大角度數(shù)據(jù)。
[0023]在步驟5中，構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)J為:
[0024]J=min I |T(FSfar-S_r) I 12+yR(F) (13)
[0025]其中，Sfar為大角度地震數(shù)據(jù)，S_r為小角度地震數(shù)據(jù)，F(xiàn)為匹配因子，T為穩(wěn)定窗函數(shù)，μ是正則項(xiàng)權(quán)值，R(F)為正則約束項(xiàng)。
[0026]在步驟6中，基于上述目標(biāo)函數(shù)，選取零相位振幅譜子波作為輸入數(shù)據(jù)，令待求的匹配因子的二范數(shù)作為正則約束項(xiàng)，并對目標(biāo)函數(shù)求導(dǎo)即可得到互均衡化因子F:
[0027]F= [ (TSfar)T(TSfar)+yI ]_1 [(TSfar)T(TSnear) ] (14)
[0028]其中I為正則化特征矩陣；
[0029]對計(jì)算得到的角度地震數(shù)據(jù)互均衡化因子進(jìn)行零相位處理，將最終得到的因子作用到大角度疊加數(shù)據(jù)，得到校正后的地震數(shù)據(jù)。
[0030]本發(fā)明中的壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法，依據(jù)疊前共成像點(diǎn)道集特征和資料疊加成像流程，依據(jù)數(shù)據(jù)同源性，構(gòu)建大角度數(shù)據(jù)與小角度數(shù)據(jù)匹配關(guān)系方程，求解匹配因子并應(yīng)用于壓制大角度數(shù)據(jù)的干涉調(diào)諧效應(yīng)。在壓制大角度道集干涉調(diào)諧后，再疊加成像，疊加成像資料的子波特征和頻帶能夠保持小角度道集特征。從而使疊加成像資料頻帶有效拓寬、主頻提高。本發(fā)明在疊前共成像點(diǎn)道集上壓制大角度數(shù)據(jù)的干涉調(diào)諧作用，疊前共成像點(diǎn)道集數(shù)據(jù)疊加不會(huì)產(chǎn)生由大角度數(shù)據(jù)的干涉調(diào)諧產(chǎn)生的累加效應(yīng)，避免了傳統(tǒng)方法引起子波變形、頻帶變窄、分辨率降低問題。地震數(shù)據(jù)既具有較高的保真度，也具有較高的分辨率。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法的一具體實(shí)施例的流程圖；
[0032]圖2為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中CB293井旁疊前共成像點(diǎn)道集的示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中時(shí)間厚度隨入射角的變化的示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中合成地震角度道集的示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中小角度與大角度數(shù)據(jù)的振幅譜的示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中三層模型的示意圖；
[0037]圖7為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中地層時(shí)間厚度為25ms時(shí)地層干涉與陷頻的示意圖；
[0038]圖8為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中地層時(shí)間厚度為50ms時(shí)地層干涉與陷頻的示意圖；
[0039]圖9為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中地層干涉模型的示意圖；
[0040]圖10為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中地層干涉假陷頻模型的示意圖；
[0041]圖11為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中過埕北84井小角度疊加數(shù)據(jù)的示意圖；
[0042]圖12為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中過埕北84井處理前大角度疊加數(shù)據(jù)的示意圖；
[0043]圖13為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中過埕北84井處理后大角度疊加數(shù)據(jù)的示意圖；
[0044]圖14為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中過埕北84井處理前后大角度疊加數(shù)據(jù)振幅譜的示意圖；
[0045]圖15為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中匹配處理前過CB293全道集疊加剖面的示意圖；
[0046]圖16為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中匹配處理后過CB293全道集疊加剖面的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合附圖所示，作詳細(xì)說明如下。
[0048]如圖1所示，圖1為本發(fā)明的壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法的流程圖。
[0049]步驟101:面向疊前共成像點(diǎn)道集，分析資料隨入射角增大的頻變特征；
[0050]地震疊前地震共成像點(diǎn)道集受調(diào)諧干涉的影響，導(dǎo)致地層時(shí)間厚度隨著入射角的變化而變化，產(chǎn)生于入射角有關(guān)的頻率缺失，進(jìn)而引起振幅、頻率、波形特征的畸變。疊前共成像點(diǎn)道集的同相軸對應(yīng)著地下某反射點(diǎn)的反射信息，隨著入射角度的不斷增大，地層頂?shù)紫鄳?yīng)反射點(diǎn)對應(yīng)的同相軸被壓縮在一個(gè)更狹窄的時(shí)窗范圍內(nèi)，從而造成調(diào)諧效應(yīng)越來越明顯，當(dāng)時(shí)間厚度小于四分之一波長時(shí)，地層的頂?shù)捉缑鎸o法在疊前共成像點(diǎn)道集上分辨開來。圖2為CB293井旁道地震疊前共成像點(diǎn)道集，在2s處，當(dāng)入射角較小時(shí)，瞬時(shí)頻率較大，地層頂?shù)啄軌蚍珠_;而當(dāng)入射角較大時(shí)，瞬時(shí)頻率較小，地層頂?shù)捉缑鎸?yīng)的同相軸逐漸靠攏，分辨率較低。疊前共成像點(diǎn)道集與疊后剖面中的調(diào)諧效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理不同，疊后剖面的調(diào)諧效應(yīng)是由于地層的實(shí)際厚度小于四分之一波長而導(dǎo)致地層在地震剖面上無法分辨，而疊前共成像點(diǎn)道集則是由于隨著入射角度的增大，地層之間厚度減小，從而導(dǎo)致在入射角較大時(shí)產(chǎn)生明顯的調(diào)諧效應(yīng)。
[0051]步驟102:正演疊前共成像點(diǎn)道集干涉調(diào)諧機(jī)理和分角度道集疊加特征；
[0052]為了更為清晰的描述這一現(xiàn)象，研究其形成機(jī)理，根據(jù)研究區(qū)域目的層段地震數(shù)據(jù)的地球物理特征，設(shè)計(jì)了相應(yīng)數(shù)學(xué)模型(如圖3所示)，通過正演模擬疊前道集時(shí)間厚度隨入射角的變化特征。
[0053 ]圖3中Vp、Vs、Rho分別代表井縱波速度、橫波速度和密度，各地層的具體參數(shù)如圖中所示。圖3描述了砂體頂?shù)讜r(shí)間厚度隨入射角的變化特征，從圖中可以看出，地層的時(shí)間厚度隨著入射角的增加而減小。由合成疊前地震角度域道集(如圖4所示)可以看出，當(dāng)入射角較小時(shí)，疊前角度域道集能夠清晰的分辨出砂體的頂?shù)捉缑?而隨著入射角度的不斷增加，砂體頂?shù)讓?yīng)的地震反射波逐漸靠攏，最終變成一個(gè)波形。因此，將不同角度道集疊加后，小角度疊加數(shù)據(jù)分辨率最高，大角度疊加數(shù)據(jù)的分辨率最低，全角度疊加數(shù)據(jù)的分辨率居中。圖5為根據(jù)模型疊前道集合成的小角度部分疊加數(shù)據(jù)和大角度部分疊加數(shù)據(jù)頻譜，通過頻譜對比可以看出，由于調(diào)諧效應(yīng)的影響導(dǎo)致大角度數(shù)據(jù)頻譜向低頻移動(dòng)，進(jìn)而引起角度數(shù)據(jù)之間的分辨率存在顯著的差異。因此，對于同一個(gè)地質(zhì)體，當(dāng)?shù)貙禹數(shù)缀穸认鄬^小時(shí)，在不同的角度道集上其頂?shù)追瓷涮卣鲿?huì)發(fā)生較為顯著的變化，其主要原因是大角度地震數(shù)據(jù)上砂體頂?shù)捉缑娣瓷洳ㄏ嗷ジ缮?，造成大角度?shù)據(jù)波形變“寬”，疊加后拉低了地震資料的分辨率。
[0054]大角度數(shù)據(jù)和小角度數(shù)據(jù)來自地下同一個(gè)點(diǎn)的反射，如果借助數(shù)據(jù)的同源性，利用小角度數(shù)據(jù)恢復(fù)大角度數(shù)據(jù)缺失的高頻信息，將有效提高疊前共成像點(diǎn)道集和最終疊加地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
[0055]步驟103:推導(dǎo)地層的層間干涉引起的周期陷頻條件；
[0056]利用小角度數(shù)據(jù)恢復(fù)大角度數(shù)據(jù)缺失的高頻信息，與其他的拓頻、提頻方法一樣，需要注意地震數(shù)據(jù)的陷頻現(xiàn)象，避免出現(xiàn)假頻。地震資料的陷頻現(xiàn)象可以分為地質(zhì)引起的固有陷頻和處理引入的人為陷頻，譜分解估計(jì)地層時(shí)間厚度正是利用了地層干涉在地震資料中產(chǎn)生的陷頻信息。為進(jìn)一步分析陷頻現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，如圖6所示，設(shè)計(jì)了一個(gè)三層模型，每層縱波速度和密度分別為αι、Ρι，α2、p2和α3、p3，模型中間夾層頂部時(shí)間為τ-t，底部對應(yīng)的時(shí)間為τ+t，夾層的時(shí)間厚度為Δ? = 2τ。
[0057]當(dāng)?shù)卣鸩╢(x)垂直入射時(shí)，夾層頂?shù)追瓷洳ㄏ嗷ジ缮?，形成反射波總波?
[0058]s = si(t_T)+s2(t+T) (15)
[0059]寫成子波w與反射系數(shù)序列r的褶積形式:
[0060]s=w*[r(t-T)+r(t+T) ] (16)
[0061]將其轉(zhuǎn)換到頻率域，并求取總波場的功率譜:
[0062]S(ω)=ff(ω){ri exp[-1 ω(t-τ)]+r2 exp[_iω(t+τ)]} (17)
[0063]S*( ω )S( ω ) = I W( ω ) 12{ (ri+r2)2-4rir2sin2( ω τ)} (18)
[0064]假設(shè)夾層頂?shù)追瓷湎禂?shù)為:ri= -r2 = -r，則總波場為:
[0065]S*(o)S(o)=-4r2 Iff(Q)I2Sin2(QT) (19)
[0066]當(dāng)時(shí)間厚度與角頻率的關(guān)系滿足:At= 2nV?，n = l，2，3，…時(shí)，功率譜出現(xiàn)零值點(diǎn)，對應(yīng)頻率為:f = η/ Δ t，η = I，2，3，…，這種在振幅譜上周期出現(xiàn)的零值點(diǎn)稱為陷頻點(diǎn)，其主要原因是地層頂?shù)捉缑娣瓷洳ǖ母缮孀饔谩?br>[0067]步驟104:正演模擬超出地震資料頻帶的假陷頻特征；
[0068]圖7和圖8直觀地說明了地層時(shí)間厚度與數(shù)據(jù)振幅譜中陷頻點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，圖7(a)和圖8(a)為時(shí)間域地震波波形，圖7(b)和圖8(b)為數(shù)據(jù)振幅譜，可以看到當(dāng)?shù)貙訒r(shí)間厚度為25ms時(shí)，振幅譜中陷頻點(diǎn)再40Hz處，時(shí)間厚度為50ms時(shí)，陷頻點(diǎn)在20、40、60Ηζ處。地層越薄，陷頻點(diǎn)對應(yīng)頻率越大，估算地層厚度所需的高頻信息越多。
[0069]通過上述分析可知，地震數(shù)據(jù)本身蘊(yùn)含的陷頻信息是地下地層響應(yīng)引起的，能夠用于地層厚度估算。然而，拓寬地震資料頻帶的處理有可能引入假頻。圖9(a)展示了單界面對應(yīng)的地震波波形，(b)為該數(shù)據(jù)的振幅譜。該數(shù)據(jù)的主頻為20Hz，高截頻到60Hz。
[0070]對圖9(a)中數(shù)據(jù)做拓頻處理，為過分追求高頻，而將數(shù)據(jù)頻帶拓寬到100Hz，圖9(b)為處理后的數(shù)據(jù)振幅譜，數(shù)據(jù)頻帶拓寬到100Hz，對應(yīng)數(shù)據(jù)波形如圖10(a)所示，可以看到波形中多了兩個(gè)同相軸，形成假界面響應(yīng)，會(huì)造成錯(cuò)誤的地質(zhì)解釋。地震數(shù)據(jù)本身具有的陷頻為有效信息，在處理過程中要盡量保留數(shù)據(jù)中的固有陷頻信息，同時(shí)要盡可能避免引入假陷頻，應(yīng)限定在原始頻帶范圍內(nèi)拓展資料的頻率。
[0071]步驟105:基于同源性構(gòu)建防假頻的角度數(shù)據(jù)匹配因子方程；
[0072]基于同源小角度數(shù)據(jù)的高頻信息對大角度數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，需要建立角度道集之間的匹配關(guān)系。首先需要構(gòu)建大角度地震數(shù)據(jù)和小角度地震數(shù)據(jù)之間匹配誤差的目標(biāo)函數(shù)，然后通過求解該目標(biāo)函數(shù)得到一個(gè)匹配因子，最后利用該匹配因子補(bǔ)償大角度數(shù)據(jù)。該過程類似于反演方法，具有不適應(yīng)性，為了提高目標(biāo)函數(shù)求解的穩(wěn)定性，需要在目標(biāo)函數(shù)中引入正則化約束項(xiàng)，建立如下目標(biāo)函數(shù):
[0073]J=min I IT(FSfar-Snear) I 12+yR(F) (20)
[0074]其中，Sfar為大角度地震數(shù)據(jù)，S_r為小角度地震數(shù)據(jù)，F(xiàn)為匹配因子，T為穩(wěn)定窗函數(shù)，μ是正則項(xiàng)權(quán)值，R(F)為正則約束項(xiàng)。
[0075]步驟106:求解匹配因子，作用于大角度數(shù)據(jù)壓制干涉調(diào)諧效應(yīng)；
[0076]基于上述目標(biāo)函數(shù)，選取地震道集為輸入數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)道與道之間的匹配，但是由于地震道集數(shù)據(jù)含有噪音以及陷頻信息，會(huì)導(dǎo)致匹配信息的不穩(wěn)定。為此，選取零相位振幅譜子波作為輸入數(shù)據(jù)，地震子波既能夠有效的反映地震數(shù)據(jù)的頻率特征，又具有穩(wěn)定的波形和頻譜。令待求的匹配因子的二范數(shù)作為正則約束項(xiàng)，并對目標(biāo)函數(shù)求導(dǎo)即可得到互均衡化因子:
[0077]F= [ (TSfar)T(TSfar)+yI ]_1 [ (TSfar)T(TSnear) ] (21)
[0078]為了使處理后的地震數(shù)據(jù)相位保持不變，對計(jì)算得到的角度地震數(shù)據(jù)互均衡化因子進(jìn)行零相位處理。將最終得到的因子作用到大角度疊加數(shù)據(jù)，就可得到校正后的地震數(shù)據(jù)。在這一過程中，用于匹配的小角度數(shù)據(jù)是真實(shí)地震數(shù)據(jù)，匹配因子將大角度數(shù)據(jù)與之相關(guān)，不會(huì)出現(xiàn)超出小角度數(shù)據(jù)頻譜頻段的情況，沒有引入假陷頻。
[0079]步驟107:疊加處理后的疊前共成像點(diǎn)道集，完成對地震資料的拓頻、提頻。
[0080]對實(shí)際地震疊前數(shù)據(jù)試算，圖11、圖12、圖13分別為過CB84井的小角度部分疊加數(shù)據(jù)、處理前的大角度部分疊加數(shù)據(jù)和處理后的大角度部分疊加數(shù)據(jù)，從圖中看出，處理前的大角度數(shù)據(jù)分辨率較低，而處理后的大角度數(shù)據(jù)分辨率得到了明顯的改善，與小角度部分疊加數(shù)據(jù)相當(dāng)。圖14為過CB84井處理前后的大角度部分疊加數(shù)據(jù)的振幅譜，通過對比可以看出處理后的大角度地震數(shù)據(jù)高頻信息得到了有效的恢復(fù)，較好的保持了原有的陷頻點(diǎn)，并未引入新的陷頻。圖15、圖16為過CB293井處理前、后全道集疊加數(shù)據(jù)，可以看出處理后分辨率明顯提高，與圖11共成像點(diǎn)道集左邊的小角度數(shù)據(jù)相當(dāng)。
[0081]通過上述流程實(shí)現(xiàn)了地震資料保持了疊前資料小角度道集的波形、振幅特征，拓展了頻帶、提高了主頻，效果明顯。該方法與目前常用的疊后資料拓頻、提頻處理方法相比，具有波形、振幅保真性，沒有引入假陷頻，信息更加可靠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法，其特征在于，該壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法包括: 步驟1，面向疊前共成像點(diǎn)道集，分析資料隨入射角增大的頻變特征； 步驟2，正演疊前共成像點(diǎn)道集干涉調(diào)諧機(jī)理和分角度道集疊加特征； 步驟3，推導(dǎo)地層的層間干涉引起的周期陷頻條件； 步驟4，正演模擬超出地震資料頻帶的假陷頻特征； 步驟5，基于同源性構(gòu)建防假頻的角度數(shù)據(jù)匹配因子方程； 步驟6，求解匹配因子，作用于大角度數(shù)據(jù)壓制干涉調(diào)諧效應(yīng)； 步驟7，疊加處理后的疊前共成像點(diǎn)道集，完成對地震資料的拓頻、提頻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法，其特征在于，在步驟I中，疊前共成像點(diǎn)道集的同相軸對應(yīng)著地下某反射點(diǎn)的反射信息，隨著入射角度的不斷增大，地層頂?shù)紫鄳?yīng)反射點(diǎn)對應(yīng)的同相軸被壓縮在一個(gè)更狹窄的時(shí)窗范圍內(nèi)，從而造成調(diào)諧效應(yīng)越來越明顯，當(dāng)時(shí)間厚度小于四分之一波長時(shí)，地層的頂?shù)捉缑鎸o法在疊前共成像點(diǎn)道集上分辨開來。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法，其特征在于，在步驟2中，地層的時(shí)間厚度隨著入射角的增加而減??；當(dāng)入射角較小時(shí)，疊前角度域道集能夠清晰的分辨出砂體的頂?shù)捉缑妫S著入射角度的不斷增加，砂體頂?shù)讓?yīng)的地震反射波逐漸靠攏，最終變成一個(gè)波形，將不同角度道集疊加后，小角度疊加數(shù)據(jù)分辨率最高，大角度疊加數(shù)據(jù)的分辨率最低，全角度疊加數(shù)據(jù)的分辨率居中；由于調(diào)諧效應(yīng)的影響導(dǎo)致大角度數(shù)據(jù)頻譜向低頻移動(dòng)，進(jìn)而引起角度數(shù)據(jù)之間的分辨率存在顯著的差異，對于同一個(gè)地質(zhì)體，當(dāng)?shù)貙禹數(shù)缀穸认鄬^小時(shí)，在不同的角度道集上其頂?shù)追瓷涮卣鲿?huì)發(fā)生較為顯著的變化；大角度數(shù)據(jù)和小角度數(shù)據(jù)來自地下同一個(gè)點(diǎn)的反射，借助數(shù)據(jù)的同源性，利用小角度數(shù)據(jù)恢復(fù)大角度數(shù)據(jù)缺失的高頻信息，提高疊前共成像點(diǎn)道集和最終疊加地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法，其特征在于，在步驟3中，設(shè)計(jì)一個(gè)三層模型，每層縱波速度和密度分別為01、01，<12、02和€13、03，模型中間夾層頂部時(shí)間為τ-t，底部對應(yīng)的時(shí)間為τ+t，夾層的時(shí)間厚度為△ t = 2τ ; 當(dāng)?shù)卣鸩╢(x)垂直入射時(shí)，夾層頂?shù)追瓷洳ㄏ嗷ジ缮妫纬煞瓷洳偛▓鰏: S = Sl(t-T)+S2(t+O(I) 其中S1為夾層頂反射波場，S2為夾層底反射波場； 寫成子波W與反射系數(shù)序列r的褶積形式: s=w*[r(t_O+r(t+O ] (2) 將其轉(zhuǎn)換到頻率域，并求取總波場的功率譜: S(CO)=W(CO) {riexp[-1 ω (t-τ) ]+r2exp[-1 ω (t+τ) ]} (3) S*(co)S(co)=|W(co)| 2{ (ri+r2)2-4rir2sin2( ω τ)} (4) 其中ri和r2分別為夾層頂?shù)追瓷湎禂?shù)，ω為頻率； 假設(shè)夾層頂?shù)追瓷湎禂?shù)為:π = T2 = -r，則總波場為: S*( ω )S( ω )=-4r2|ff( ω ) |2sin2( ωτ) (5) 當(dāng)時(shí)間厚度與角頻率的關(guān)系滿足:At = 2ηV ω，η = I，2，3，…時(shí)，功率譜出現(xiàn)零值點(diǎn)，對應(yīng)頻率為:f = η/ Δ t，η = I，2，3，...，這種在振幅譜上周期出現(xiàn)的零值點(diǎn)稱為陷頻點(diǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法，其特征在于，在步驟4中，地層越薄，陷頻點(diǎn)對應(yīng)頻率越大，估算地層厚度所需的高頻信息越多；地震數(shù)據(jù)本身具有的陷頻為有效信息，在處理過程中保留數(shù)據(jù)中的固有陷頻信息，同時(shí)避免引入假陷頻，應(yīng)限定在原始頻帶范圍內(nèi)拓展資料的頻率。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法，其特征在于，在步驟5中，首先構(gòu)建大角度地震數(shù)據(jù)和小角度地震數(shù)據(jù)之間匹配誤差的目標(biāo)函數(shù)，然后通過求解該目標(biāo)函數(shù)得到一個(gè)匹配因子，最后利用該匹配因子補(bǔ)償大角度數(shù)據(jù)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法，其特征在于，在步驟5中，構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)J為:J = Hlin I I T(FSfar-Snear) | | 2+yR(F) (6) 其中，Sfar為大角度地震數(shù)據(jù)，S_r為小角度地震數(shù)據(jù)，F(xiàn)為匹配因子，T為穩(wěn)定窗函數(shù)，μ是正則項(xiàng)權(quán)值，R(F)為正則約束項(xiàng)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓制疊前大角度道集干涉的提頻方法，其特征在于，在步驟6中，基于上述目標(biāo)函數(shù)，選取零相位振幅譜子波作為輸入數(shù)據(jù)，令待求的匹配因子的二范數(shù)作為正則約束項(xiàng)，并對目標(biāo)函數(shù)求導(dǎo)即可得到互均衡化因子F:F= [ (TSfar)T(TSfar)+yl]_1[(TSfar)T(TSnear) ] (7) 其中I為正則化特征矩陣； 對計(jì)算得到的角度地震數(shù)據(jù)互均衡化因子進(jìn)行零相位處理，將最終得到的因子作用到大角度疊加數(shù)據(jù)，得到校正后的地震數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G01V1/30GK106033125SQ201610496021
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】張明振, 王興謀, 石曉光, 陳先紅
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院