專利名稱：基于匹配地震子波的物理小波的地震瞬時頻率分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地震勘探領(lǐng)域，特別是有關(guān)于采用匹配地震子波的物理小波，對地震二維或三維資料進行瞬時頻率分析的方法。
背景技術(shù)：
地震信號的瞬時屬性是地震資料分析的重要工具。瞬時屬性包括瞬時振幅、瞬時頻率、瞬時相位、瞬時帶寬等。瞬時屬性可以用于分析地層巖性變化、地下構(gòu)造及反演地層中的巖性參數(shù)。分析地震信號的瞬時頻率有多種途徑包括時間-頻率域方法、解析信號方法等。前者應(yīng)用的時-頻分析方法有短時i^ourier變換、小波變換、S變換及廣義S變換、 Wigner分布、匹配追蹤方法等；后者主要應(yīng)用復(fù)信號方法。由于地震信號是實函數(shù)，在解析信號方法中需計算其對應(yīng)的復(fù)信號。計算地震信號對應(yīng)的復(fù)信號方法有多種(B. Boashash, 1992，L. Conhen, 1994 ；Tanner, 1979)，但在地震信號處理領(lǐng)域最常用的方法還是Hilbert變換法。這種方法對地震數(shù)據(jù)進行單道處理，首先計算待分析地震道信號的Hilbert變換，將其結(jié)果作為虛部，該道地震信號作為實部，構(gòu)成復(fù)信號，然后利用該復(fù)信號計算瞬時頻率(Tanner，1979)。但是這種方法存在如下缺陷 1)不能提供多分辨率瞬時屬性，即無法對地下地質(zhì)體進行最佳分辨率解釋等(高靜懷等， 1997) ；2)對噪聲敏感，難以用于低信噪比資料(Gao Jinghuai, et al，1999 ；高靜懷，汪文秉，朱光明等，1997) ；3)由復(fù)信號計算瞬時頻率時，采用二階中心差商，當(dāng)?shù)卣鹳Y料頻帶較寬時誤差大。為了克服缺陷1)，小波變換的創(chuàng)始人之一 Morlet提出了基于小波變換的地震資料多分辨率解釋方法(Morlet，1989)，目的是提高地震資料解釋的可靠性。眾所周知，信號的小波變換結(jié)果既與待分析的信號有關(guān)，也與采用的小波函數(shù)有關(guān)，但是Morlet提出的小波變換難以匹配待分析的地震反射信號，使得該方法分析地震信號的能力受到限制。為了克服缺陷2、，在Morlet等人工作的基礎(chǔ)上，高靜懷等人討論了小波變換用于地震資料多分辨率分析時小波函數(shù)的選擇問題，并構(gòu)造出了適用于這類問題的小波-匹配地震子波的小波，下文稱這類小波為匹配地震子波的物理小波，簡稱物理小波(高靜懷等，1996 ；2001)。 為了能在小波域計算地震信號對應(yīng)的解析信號，高靜懷等建立了待分析信號的解析小波變換與其Hilbert變換之間的關(guān)系，給出了在小波域計算地震信號對應(yīng)的解析信號的方法 (Gao Jinghuai et al，1999 ;2001)。為了克服缺陷3)，高靜懷等提出了基于極平坦濾波器的瞬時頻率計算方法。然而對于實際資料，如何構(gòu)造恰當(dāng)?shù)奈锢硇〔?、如何針對具體的地質(zhì)目標(biāo)選擇最佳分辨率以及極平坦濾波器中參數(shù)等，沒見到相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明目的是提供一種基于匹配地震子波的物理小波的地震資料瞬時頻率分析方法。該方法彌補了基于Hilbert變換方法對噪聲敏感的問題，也彌補了基于小波變換的多分辨率解釋方法難以匹配待分析的地震反射信號的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種基于匹配地震子波的物理小波的地震瞬時頻率分析方法，包括如下步驟1)首先獲取二維或三維的經(jīng)偏移或疊加處理后的地震資料；2)根據(jù)研究的對象和目的對所獲取的二維或三維地震資料進行空間分區(qū)，在所劃分的區(qū)域里獲得測井資料或零偏VSP資料、井旁地震記錄、儲層的地質(zhì)構(gòu)造及其它先驗信息；3)通過測井資料或零偏VSP資料，以及井旁地震記錄反演地震子波，確定匹配該子波的母物理小波，按如下步驟進行①反演地震子波利用分區(qū)內(nèi)的測井資料和井旁地震記錄，反演出地震子波，或利用垂直地震剖面 VSP資料得到地震子波；②確定匹配地震子波的母物理小波基于如下表達式g(t ； α ) = Aexp[_ τ (t-β )2]exp(i σ t)+R(t ； α )(1)式中g(shù)(t, α)為解析小波，為書寫簡便，下文把g(t ; α)簡記為g (t)，R (t ； α )為修正項，表達式為R(t； a) = -Ay[2 εχρ[-σ2 / (8r)] exp[-2r(i - β)2 ] εχρ(/σ0，α為一矢量，定義為α = (Α，σ，τ，β )，A為地震子波的幅度，σ為母小波的調(diào)制頻率，τ為母小波的能量衰減率，β為母小波的能量延遲時間，取⑴式的實部和第1)步所得到的地震資料構(gòu)造如下目標(biāo)函數(shù)Φ(α) = min ^{w(t)-real[g(t,a^dt(2)(2)式中，real表示取實部，取(2)式達到極小值時對應(yīng)的Α、σ、τ、β四個參數(shù)， 代入到(1)式即得到匹配地震子波的物理小波；4)在物理小波域計算地震信號對應(yīng)的解析信號，采用多尺度解析信號計算和在小波域有效信號能量分布空間計算兩種方法①多尺度解析信號計算(1)式定義的g(t)滿足當(dāng)ω < 0時= 0，因此，g(t)為解析小波，并且
權(quán)利要求
1. 一種基于匹配地震子波的物理小波的地震瞬時頻率分析方法，包括如下步驟1)首先獲取二維或三維的經(jīng)偏移或疊加處理后的地震資料；2)根據(jù)研究的對象和目的對所獲取的二維或三維地震資料進行空間分區(qū)，在所劃分的區(qū)域里獲得測井資料或零偏VSP資料、井旁地震記錄、儲層的地質(zhì)構(gòu)造及其它先驗信息；3)通過測井資料或零偏VSP資料，以及井旁地震記錄反演地震子波，確定匹配該子波的母物理小波，按如下步驟進行①反演地震子波利用分區(qū)內(nèi)的測井資料和井旁地震記錄，反演出地震子波，或利用垂直地震剖面VSP 資料得到地震子波；②確定匹配地震子波的母物理小波基于如下表達式g(t ； α ) = Aexp [- τ (t_ β )2] exp (i σ t)+R(t ； α )(1)式中g(shù)(t，α )為解析小波，為書寫簡便，下文把g(t ； α )簡記為g(t)，R(t ； α )為修正項，表達式為R(t; α) = εχρ[-σ2 / (8r)] exp[-2r(i - β)2 ] exp(iat)，α為一矢量，定義為α = (Α，σ，τ，β )，A為地震子波的幅度，σ為母小波的調(diào)制頻率，τ為母小波的能量衰減率，β為母小波的能量延遲時間，取(1)式的實部和第1)步所得到的地震資料構(gòu)造如下目標(biāo)函數(shù) Φ(<5) = min ^(w(t)-real[g(f,a\f dt(2)(2)式中，real表示取實部，?、剖竭_到極小值時對應(yīng)的Α、ο、τ、β四個參數(shù)，代入到(1)式即得到匹配地震子波的物理小波；4)在物理小波域計算地震信號對應(yīng)的解析信號，采用多尺度解析信號計算和在小波域有效信號能量分布空間計算兩種方法①多尺度解析信號計算(1)式定義的g(t)滿足當(dāng)ω <0時#一)= 0，因此^(0為解析小波，并且 g(t) e L1 (R, dt) Π L2 (R, dt) 禾口H H所以任給一個地震信號s (t) e L2 (R，dt)，s(t)相對于g(t)的小波變換定義為 S{b,a) = ^=r(3)M α這里t e R，a e R\{0}，b e R，t，b都表示時間，函數(shù)_7表示對其取復(fù)共軛；對任一尺度因子乂3>0)，5(13，幻即為在尺度因子為a(a>0)時s (t)對應(yīng)的解析信號；②在小波域有效信號能量分布空間計算地震信號對應(yīng)的解析信號此方法中采用下式計算地震信號s (t)對應(yīng)的解析信號^-\S{t,a)— = s{t) + iH[s{t)\(4)Cg Ω α這里，S (b，a)由(3)式定義，H [s (t)]表示s (t)的Hilbert變換，Ω表示s (t)中的有效信號的能量分布空間，將待分析信號s(t)對應(yīng)的復(fù)信號記為，的虛部記為&(t)， 則
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于匹配地震子波的物理小波的地震瞬時頻率分析方法，包括如下步驟1)獲取二維或三維的經(jīng)偏移或疊加處理后的地震資料；2)根據(jù)研究對象對所獲取的地震資料進行空間分區(qū)，區(qū)域里獲得測井資料或零偏VSP資料、井旁地震記錄、儲層的地質(zhì)構(gòu)造及其它先驗信息；3)通過測井資料或零偏VSP資料，以及井旁地震記錄反演地震子波，確定匹配該子波的母物理小波；4)在物理小波域計算地震信號對應(yīng)的解析信號；5)根據(jù)得到的解析信號，基于極平坦濾波器計算瞬時頻率；6)根據(jù)得到的瞬時頻率，進行最佳分辨率瞬時頻率分析。本發(fā)明具有多分辨率特性，適用于低信噪比資料，對寬頻帶地震資料可得到高精度瞬時頻率。
文檔編號G01V1/30GK102353991SQ201110154420
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者張金淼, 曹向陽, 肖志波, 陳文超, 高靜懷 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 西安交通大學(xué)