專利名稱：混合相位地震子波的提取方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油地球物理勘探領(lǐng)域，特別涉及一種利用地震記錄的三譜實(shí)現(xiàn)混合 相位地震子波的提取方法及裝置。
背景技術(shù)：
在地震正演模擬、常規(guī)反演以及地震反褶積方法中，都需要直接或者間接地利用 地震子波。在地震正演問題中，需要利用波動(dòng)方程或者褶積模型，結(jié)合地震子波正演形成地 震數(shù)值模擬記錄；在反演和反褶積問題中，也需要通過地震數(shù)據(jù)估計(jì)子波，地震子波提取的 精度對(duì)最終反演結(jié)果有很大的影響。地震子波的估計(jì)方法可以劃分為兩類，一類是確定性方法，另外一類是統(tǒng)計(jì)性方 法。目前工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的確定性子波提取方法，就是利用測(cè)井資料首先計(jì)算出反射 系數(shù)序列，然后結(jié)合井旁地震道由褶積模型理論求地震子波。確定性子波提取方法需要在 勘探程度較高，測(cè)井資料豐富的勘探區(qū)域才可以得到良好的應(yīng)用，在勘探程度低，井資料缺 乏的勘探環(huán)境中，它的應(yīng)用受到很大的限制。同時(shí)，井旁道提取的地震子波必定包含地層反 射系數(shù)的響應(yīng)信息，不同的井提取的子波往往具有較大的差異，具有很低的可信度。在沒有測(cè)井資料或者不能直接測(cè)量地震子波的情況下，一般使用統(tǒng)計(jì)性子波提取 方法，這種方法一般需要對(duì)反射系數(shù)的分布做一些假設(shè)，然后利用地震數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征提 取子波，其假設(shè)條件與實(shí)際情況的吻合程度對(duì)子波提取的精度有很大的影響，但它的優(yōu)點(diǎn) 是即使無(wú)測(cè)井資料，也可以得到比較準(zhǔn)確的子波，可以有更廣泛的應(yīng)用，而實(shí)際地震子波往 往是混合相位的特性也使得二階統(tǒng)計(jì)量方法提取的子波是不準(zhǔn)確的。從物理含義上看，二 階統(tǒng)計(jì)最大的缺點(diǎn)是只對(duì)振幅信息敏感，丟失了地震子波的相位信息。為了解決混合相位子波提取問題，Lazear于1993年提出將高階統(tǒng)計(jì)理論用于地 震子波提取，Lazear提出了通過將初始地震子波的高階累積量與地震記錄的高階累積量在 最小平方條件下擬合，然后利用最速下降算法估計(jì)非最小相位地震子波的方法。但是最速 下降法作為線性擬合方法有兩個(gè)缺點(diǎn)最終結(jié)果受給定的初值影響較大，并且有和初值相 像的趨勢(shì)；結(jié)果有可能陷入局部極值，如果初值給的不恰當(dāng)，所得結(jié)果可能會(huì)有較大誤差。為了減小誤差，Velis和Ulryc提出了一種非線性擬合方法，即模擬退火法，該方 法能有效避免結(jié)果陷入局部極小的可能，但是模擬退火算法也有它自身的缺點(diǎn)，比如控制 參數(shù)的選擇比較困難，并且運(yùn)算時(shí)間較長(zhǎng)。因此在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷在于在地震子波非最 小相位的情況下，二階統(tǒng)計(jì)方法往往是不適用的；而高階相關(guān)函數(shù)和高階譜對(duì)地震子波的 相位信息是敏感的，因此可以采用高階譜方法實(shí)現(xiàn)對(duì)混合相位地震子波的估計(jì)，然而子波 估計(jì)的結(jié)果往往受到高階譜估計(jì)精度的影響，譜估計(jì)的精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種混合相位地震子波的提取方法及裝置，目的在于提高高階譜估計(jì)的精度和子波估計(jì)的精度。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種混合相位地震子波的提取方法，該方法 包括計(jì)算地震數(shù)據(jù)的四階累積量；通過三維滯后窗函數(shù)對(duì)地震數(shù)據(jù)的四階累積量進(jìn)行平 滑處理，并估計(jì)地震子波的三譜；通過地震子波的三譜提取混合相位地震子波。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種混合相位地震子波的提取裝置，該裝置包括計(jì)算單元，計(jì)算地震數(shù)據(jù)的四階累積量；處理單元，通過三維滯后窗函數(shù)對(duì)地震數(shù)據(jù)的四階累積量進(jìn)行平滑處理，并估計(jì) 地震子波的三譜；提取單元，通過地震子波的三譜提取混合相位地震子波。本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，通過三維滯后窗函數(shù)對(duì)地震記錄的三譜進(jìn)行平 滑，從而提高了高階譜估計(jì)的精度和子波估計(jì)的精度。


此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不 構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中圖1是本發(fā)明實(shí)施例的混合相位地震子波的提取方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的褶積模型中混合相位特征明顯的子波、反射系數(shù)序列、合 成地震記錄的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的反射系數(shù)序列的四階累積量切片、反射系數(shù)三譜振幅譜切 片、反射系數(shù)三譜相位譜切片的示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的混合相位地震子波的四階累積量切片、三譜振幅譜切片、 三譜相位譜切片的示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的合成地震記錄的四階累積量切片、三譜振幅譜切片、三譜 相位譜切片的示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例的三維滯后窗在τ i = 5、τ i = 40、τ i = 60、τ i = 80時(shí)的 切片結(jié)果的示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例的未加窗函數(shù)優(yōu)化的地震記錄的三譜振幅譜切片、三譜相位 譜切片的示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例的加窗函數(shù)優(yōu)化的地震記錄的三譜振幅譜切片、三譜相位譜 切片的示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例的混合相位子波提取結(jié)果的時(shí)移前、時(shí)移后的示意圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例的未對(duì)地震記錄的三譜進(jìn)行優(yōu)化直接進(jìn)行子波提取、對(duì)地 震記錄的三譜進(jìn)行優(yōu)化的結(jié)果示意圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例的雷克子波、改進(jìn)的Morlet子波和混合相位特征明顯的子 波的波形示意圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)值模擬利用的反射系數(shù)序列的示意圖；圖13是本發(fā)明實(shí)施例的子波估計(jì)長(zhǎng)度等于真實(shí)子波長(zhǎng)度時(shí)子波提取結(jié)果的示意 圖；圖14是本發(fā)明實(shí)施例的子波估計(jì)長(zhǎng)度小于真實(shí)子波長(zhǎng)度時(shí)子波提取結(jié)果的示意圖；圖15是本發(fā)明實(shí)施例的子波估計(jì)長(zhǎng)度大于真實(shí)子波長(zhǎng)度時(shí)子波提取結(jié)果的示意 圖；圖16是本發(fā)明實(shí)施例的合成地震記錄的信噪比為30dB的子波估計(jì)結(jié)果的示意 圖；圖17是本發(fā)明實(shí)施例的合成地震記錄的信噪比為20dB的子波估計(jì)結(jié)果的示意 圖；圖18是本發(fā)明實(shí)施例的合成地震記錄的信噪比為IOdB的子波估計(jì)結(jié)果的示意 圖；圖19是本發(fā)明實(shí)施例的混合相位地震子波估計(jì)的實(shí)際地震數(shù)據(jù)的示意圖；圖20是根據(jù)圖19中5道地震數(shù)據(jù)利用三譜法提取的子波估計(jì)結(jié)果的示意圖；圖21是本發(fā)明實(shí)施例的平均子波的頻譜及其Z變換后根的分布示意圖；圖22是本發(fā)明實(shí)施例的混合相位地震子波的提取裝置的構(gòu)成圖；圖23是本發(fā)明實(shí)施例的提取單元的構(gòu)成圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施 例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為 對(duì)本發(fā)明的限定。本發(fā)明實(shí)施例提供一種混合相位地震子波的提取方法，如圖1所示，該方法包括步驟101，計(jì)算地震數(shù)據(jù)的四階累積量；步驟102，通過三維滯后窗函數(shù)對(duì)地震數(shù)據(jù)的四階累積量進(jìn)行平滑處理，并估計(jì)地 震子波的三譜；步驟103，通過地震子波的三譜提取混合相位地震子波。在本實(shí)施例中，根據(jù)褶積模型，地震記錄x(t)可以看作是地震子波w(t)與反射系 數(shù)序列r(t)的褶積，即
權(quán)利要求
1.一種混合相位地震子波的提取方法，其特征在于，所述方法包括 計(jì)算地震數(shù)據(jù)的四階累積量；通過三維滯后窗函數(shù)對(duì)所述地震數(shù)據(jù)的四階累積量進(jìn)行平滑處理，并估計(jì)地震子波的三譜；通過所述地震子波的三譜提取所述混合相位地震子波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過所述地震子波的三譜提取所述混合 相位地震子波，具體包括通過Pan-Nikias公式由所述地震子波的三譜的相位譜遞推出地震子波的相位譜；通過二階統(tǒng)計(jì)方法獲取地震子波的振幅譜；根據(jù)所述地震子波的相位譜和振幅譜生成所述混合相位地震子波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述三維滯后窗函數(shù)通過標(biāo)準(zhǔn)的一維滯 后窗函數(shù)構(gòu)造。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述一維滯后窗函數(shù)包括Daniel窗、 Hamming 窗、Parzen 窗或者 Sasaki 窗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述三維滯后窗函數(shù)為
6.一種混合相位地震子波的提取裝置，其特征在于，所述裝置包括 計(jì)算單元，計(jì)算地震數(shù)據(jù)的四階累積量；處理單元，通過三維滯后窗函數(shù)對(duì)所述地震數(shù)據(jù)的四階累積量進(jìn)行平滑處理，并估計(jì) 地震子波的三譜；提取單元，通過所述地震子波的三譜提取所述混合相位地震子波。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述提取單元具體包括遞推單元，通過Pan-Nikias公式由所述地震子波的三譜的相位譜遞推出地震子波的 相位譜；獲取單元，通過二階統(tǒng)計(jì)方法獲取地震子波的振幅譜； 生成單元，根據(jù)所述地震子波的相位譜和振幅譜生成所述混合相位地震子波。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述三維滯后窗函數(shù)通過標(biāo)準(zhǔn)的一維滯 后窗函數(shù)構(gòu)造。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述一維滯后窗函數(shù)包括=Daniel窗、 Hamming 窗、Parzen 窗或者 Sasaki 窗。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述三維滯后窗函數(shù)為
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種混合相位地震子波的提取方法及裝置，該方法包括計(jì)算地震數(shù)據(jù)的四階累積量；通過三維滯后窗函數(shù)對(duì)地震數(shù)據(jù)的四階累積量進(jìn)行平滑處理，并估計(jì)地震子波的三譜；通過地震子波的三譜提取混合相位地震子波。通過本發(fā)明實(shí)施例，可以提高高階譜估計(jì)的精度和子波估計(jì)的精度。
文檔編號(hào)G01V1/28GK102096101SQ20101055995
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者王尚旭 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京), 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司