專利名稱：基于小波變換擬瞬時(shí)吸收系數(shù)的計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣田勘探技術(shù)領(lǐng)域，屬于地震資料解釋范疇，具體地說是一種基于小波變 換擬瞬時(shí)吸收系數(shù)的計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
地震時(shí)頻分析源于Gabor和其他人在20世紀(jì)40年代中期發(fā)展起來的信號分析，它是信 號分析發(fā)展的一個(gè)產(chǎn)物。Gabor指出，諸如調(diào)頻無線傳輸之類的信號并不能用傳統(tǒng)的傅里葉 方法分析，因?yàn)樗鼈兊念l率成分是隨時(shí)間而變化。傅里葉分析將一個(gè)信號分解成它的正弦分 量，是以頻率成分不隨時(shí)間變化這個(gè)假設(shè)為基礎(chǔ)的；因此，在傅里葉方法中， 一個(gè)信號既可 以用它的時(shí)間描述來表達(dá)，也可以用它的相位和振幅譜來表達(dá)。我們知道，地震道的譜成份 是隨穿過地層的旅行時(shí)而變化的，最典型的就是高頻成分首先被損耗。通常用多個(gè)小時(shí)窗內(nèi) 估算的傅里葉譜分量，而不是用全道長的譜或者用時(shí)變反褶積和其它的時(shí)變譜變換算法，來 補(bǔ)償譜成分隨時(shí)間的變化。Gabor做更普遍的假設(shè) 一個(gè)信號可以同時(shí)是時(shí)間和頻率的函數(shù)， 然后借助于復(fù)地震道分析來描述這種信號。當(dāng)?shù)卣鸩ń?jīng)過地層后，當(dāng)?shù)貙雍黧w后，地震波 的頻率特征也將發(fā)生顯著變換。
小波分析是當(dāng)前數(shù)學(xué)中一個(gè)迅速發(fā)展的新領(lǐng)域，它同時(shí)具有理論深刻和應(yīng)用十分廣泛的 雙重意義。小波變換的概念是由法國從事石油信號處理的工程師J.Morlet在1974年首先提出 的，通過物理的直觀和信號處理的實(shí)際需要經(jīng)驗(yàn)的建立了反演公式。它與Fourier變換、Gabor 變換相比，是一個(gè)時(shí)間和頻率的局域變換，因而能有效的從信號中提取信息，通過伸縮和平 移等運(yùn)算功能對函數(shù)或信號進(jìn)行多尺度細(xì)化分析，解決了 Fourier變換不能解決的許多困難問 題，從而小波變化被譽(yù)為"數(shù)學(xué)顯微鏡"，它是調(diào)和分析發(fā)展史上里程碑式的進(jìn)展。
小波分析的應(yīng)用是與小波分析的理論研究緊密地結(jié)合在一起的。小波變換方法已經(jīng)在石 油領(lǐng)域取得了令人矚目的成就，己成為其重要的組成部分。
當(dāng)?shù)卣鸩ㄑ氐貙酉蛳氯肷鋾r(shí)，隨深度的加深，高頻成分被吸收，形成高頻衰減的現(xiàn)象， 但這種高頻衰減是線性遞增的一種背景值。當(dāng)?shù)卣鸩ù┻^油氣層時(shí)，會(huì)形成局部高頻衰減現(xiàn) 象，外國一些商用油藏描述軟件也采用了上述方法來檢測油氣藏。目前商用軟件中，主要采
用基于短時(shí)窗付氏變換求取擬吸收系數(shù)，該方法主要根據(jù)短時(shí)窗，時(shí)窗付氏變換相對付氏變 換具有較好的時(shí)間頻率局部性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。通過短時(shí)窗付氏變換，更能有效的從信號當(dāng)中提 取信息，從而對地震信號進(jìn)行多尺度的細(xì)化分析。代表性的方法主要有1 ) M.P.Matherey等1995提出了用付氏變換求取異常譜，用高低頻比計(jì)算高頻衰減率，即擬吸收系數(shù)。2) 俄羅斯PANGEA也采用了類似的方法在小時(shí)窗內(nèi)計(jì)算沿層擬吸收系數(shù)，并且在實(shí)際油氣檢 測應(yīng)用過程中取得了一定效果。該方法的主要技術(shù)難點(diǎn)在于如何尋找優(yōu)化的邊界處理算法， 以消除短時(shí)窗截?cái)嗪瘮?shù)所產(chǎn)生的截?cái)嘈?yīng)。其主要缺陷是其時(shí)間一頻率窗的寬度對觀測所有 頻率的譜是不變的，因此其對高低頻信號的處理缺乏選擇性，不適合于對地震資料進(jìn)行高精 度的時(shí)頻分析，而且基于短時(shí)付氏變換計(jì)算高頻衰減時(shí)時(shí)窗選取存在問題，時(shí)窗太小，雖然 可以用擴(kuò)邊方法減小吉卜斯效應(yīng)，但是容易造出人為異常；時(shí)窗太大，在整個(gè)時(shí)窗內(nèi)具有平 均效應(yīng)，很難準(zhǔn)確刻畫那一個(gè)砂層出現(xiàn)高頻衰減。另外，付氏變換局部化特征很差，難以用 于微觀分析。因此應(yīng)用也受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對常規(guī)短時(shí)窗付里葉變換方法對高低頻信號的處理缺乏選擇性，不適合對地震資料進(jìn) 行高精度的時(shí)頻分析，應(yīng)用受到限制的缺點(diǎn)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于小 波變換擬瞬時(shí)吸收系數(shù)的計(jì)算方法。應(yīng)用該方法，能提高時(shí)頻分析精度；能獲得高精度擬吸 收系數(shù)，能提高利用地震資料進(jìn)行儲(chǔ)層流體識別的能力；具有一定的抗噪能力，適應(yīng)性強(qiáng)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 一種基于小波變換擬瞬時(shí)吸收系數(shù)的計(jì) 算方法，包括下述步驟
1 ) 地震資料預(yù)處理，以拓寬地震資料有效頻帶寬度，提高地震資料信噪比；
2 ) 對地震資料精細(xì)頻譜分析，確定地震資料有效頻譜范圍；
3 ) 地震資料層位解釋，對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行層位解釋，并對拾取的地震解釋層位進(jìn)行內(nèi)
插、平滑等處理；
4 ) 對輸入地震數(shù)據(jù)做小波變換，獲得小波變換的實(shí)部和虛部；
5 ) 由下式計(jì)算不同尺度因子下的瞬時(shí)振幅，并獲取不同頻段的瞬時(shí)振幅；
式中，^("，^為小波變換的實(shí)部；^&,6)為小波變換的虛部； 6) 由下式沿層位計(jì)算小波高低頻瞬時(shí)振幅比；
式中，C".為沿丄層)點(diǎn)的擬平均吸收系數(shù)；為/， J'點(diǎn)的擬吸收系數(shù)；W為
4一時(shí)窗寬度。
7 ) 由下式設(shè)計(jì)濾波器，獲得表征油氣異常形成擬吸收系數(shù)；
c", =&(c,)
式中，C。,.是油氣異常形成擬吸收系數(shù)；尸￡是線性時(shí)變低頻濾波器；
8 ) 對每一個(gè)地震道重復(fù)上述(4一7)過程，得到所有地震道對應(yīng)目的層段的擬吸收
系數(shù)；
9) 對所求取擬吸收系數(shù)進(jìn)行制圖。 本發(fā)明的主要原理如下
根據(jù)小波函數(shù)的定義，可定義對應(yīng)不同尺度因子[",，";+1]下的瞬時(shí)振幅，即相當(dāng)于不同 頻帶下的瞬時(shí)振幅為
v4(fl，6) = "^5;j(a,6)2 + S/("，6)2 (1) ae[a,， a.+J
其中& ("》)為小波變換的實(shí)部；~ (a, 6)為小波變換的虛部。
當(dāng)?shù)卣鸩▊鬟^油氣層時(shí)，瞬時(shí)振幅的高頻成份明顯被吸收，而低頻成份基本被保留。因
此，定義物理參數(shù)擬吸收系數(shù)為
C, "A (2)
式中，， A分別表示高、低頻的瞬時(shí)振幅。/1,.為對應(yīng)不同^^校正系數(shù)，C,.為吸收系數(shù)， ,為高頻段的頻數(shù)序號(ae[",， ",+1])。 AL為低頻主頻振幅(具體低頻頻率由試驗(yàn)確定，其 L為低頻段頻數(shù)序號("e[",， ",+,])。根據(jù)井旁道測井顯示油氣層標(biāo)定井旁地震道吸收系數(shù) 的Xi校正系數(shù)。
氣,[C,-C—]2 (3) 式中，C,.為對應(yīng)的敏感頻段吸收系數(shù)，C一為一時(shí)窗w內(nèi)的吸收系數(shù)平均值。 由(2)式，可給出最敏感的吸收頻段"e[",， a,+,];由(3)式，可給出用于油氣藏檢 測的瞬時(shí)吸收數(shù)據(jù)體。
由式(2)計(jì)算出的擬吸系數(shù)低值異常有兩個(gè)組成部分，即油氣形成異常C。,.和隨地層加深吸收加強(qiáng)形成地層吸收異常cw
C, (4)
選擇一個(gè)線性時(shí)變低頻濾波器&
C^(C,) (5)
式中，C。,就是油氣異常形成擬吸收系數(shù)。
由于擬吸收系數(shù)數(shù)據(jù)體異常差異太大，加上從淺到深低頻成分加大，高頻吸收增大，使 得很難直接從擬吸收系數(shù)數(shù)據(jù)體上分析和確定與油氣有關(guān)的擬吸收系數(shù)低值異常區(qū)，為了便 于識別油氣引起的擬吸收系數(shù)較低值異常，采用沿層提取的方法。
C"= IX, (6)
式中，C^.為沿丄層乂點(diǎn)的擬平均吸收系數(shù)；為f， 乂點(diǎn)的擬吸收系數(shù)；W為一時(shí)窗
寬度。(6)式，可給出沿層擬瞬時(shí)吸收系數(shù)的提取。
本發(fā)明主要利用小波域分頻計(jì)算瞬時(shí)振幅，然后，利用高低頻比來計(jì)算高頻衰減，即擬 吸收系數(shù)。本發(fā)明該分辨率取決于原始地震剖面的分辨率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要優(yōu) 點(diǎn)如下
1) 本發(fā)明主要利用小波域分頻計(jì)算瞬時(shí)振幅，然后，利用高低頻比來計(jì)算高頻衰減，即 擬吸收系數(shù)。由于利用了小波分析局部化性優(yōu)異特點(diǎn)，因此，計(jì)算出的瞬時(shí)擬吸收系 數(shù)，不存在平均效應(yīng)，能準(zhǔn)確的刻畫出每一砂層高頻衰減特征。
2) 本發(fā)明計(jì)算時(shí)可通過測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定，因此，其精度較現(xiàn)在常用方法高。
3) 具有一定的抗噪能力，適應(yīng)性強(qiáng)。


圖1 ( a )是實(shí)施例1原始地震剖面， 圖1 ( b)是實(shí)施例1小波計(jì)算地震低頻瞬時(shí)振幅剖面， 圖1 ( c)是實(shí)施例1小波計(jì)算地震高頻瞬時(shí)振幅剖面， 圖1 ( d)是實(shí)施例1計(jì)算的地震瞬時(shí)吸收系數(shù)剖面， 圖1 ( e)是實(shí)施例1沿層計(jì)算的擬平均吸收系數(shù)曲線， 圖2 ( a)是實(shí)施例2沿目的層段拉平地震剖面，
圖2 ( b )是實(shí)施例2過Fu4井和Fu2井的擬吸收系數(shù)檢測結(jié)果，圖2 ( c )是實(shí)施例2過Fu4井和Fu 7井的擬吸收系數(shù)檢測結(jié)果， 圖2 (d)是實(shí)施例2在T」b-20 T^的時(shí)窗內(nèi)進(jìn)行擬吸收系數(shù)分析結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 本實(shí)施例是本發(fā)明在遼河油田某井的實(shí)施實(shí)例?；谛〔ㄗ儞Q擬瞬時(shí)吸收系數(shù)
的計(jì)算方法，步驟如下
O對按常規(guī)方法得到的地震資料預(yù)處理，以拓寬地震資料有效頻帶寬度，提高地震資料信 噪比；2)對地震資料精細(xì)頻譜分析，確定地震資料有效頻譜范圍；3)地震資料層位解釋， 對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行層位解釋，并對拾取的地震解釋層位進(jìn)行內(nèi)插、平滑等處理；4)以地震數(shù) 據(jù)、解釋的地震層位為輸入，采用小波分析技術(shù)對輸入地震數(shù)據(jù)做小波變換，獲得小波變換 的實(shí)部和虛部；5)由式(1)計(jì)算不同尺度因子下的瞬時(shí)振幅，并獲取不同頻段的瞬時(shí)振幅； 再由式(6)沿層位計(jì)算小波高低頻瞬時(shí)振幅比；6)由式(5)設(shè)計(jì)濾波器，獲得表征油氣 異常形成擬吸收系數(shù)。7)對每一個(gè)地震到重復(fù)上述4一6過程，得到所有地震道對應(yīng)目的層 段的擬吸收系數(shù)。8)對所求取擬吸收系數(shù)進(jìn)行制圖，提供給地震資料解釋人員，用于儲(chǔ)層 流體識別研究。
圖l(a)是本實(shí)施例的原始地震剖面。該線過A、 B井。圖(a)中所示，s31、 s33、 s34在該 井為含油氣儲(chǔ)層。儲(chǔ)層S31、 S33、 S34橫向分布在CDP6200至6950之間。
圖l(b)為本實(shí)施例的低頻剖面，是利用小波計(jì)算的地震低頻瞬時(shí)振幅，從地震剖面上明 顯看到同相軸寬，顯示低頻信息。
圖l(c)為本實(shí)施例的高頻剖面，是利用小波計(jì)算地震高頻瞬時(shí)振幅，從地震剖面上明顯 看到同相軸細(xì)，顯示高頻信息。
圖l(d)為計(jì)算的地震瞬時(shí)吸收系數(shù)剖面，M指向的是含油氣層。該圖很明顯在S31至S33 之間擬吸收系數(shù)低，指白色區(qū)域。其中，S33上覆泥巖也顯示出擬吸收系數(shù)低，即高頻衰減 快。擬吸收系數(shù)低的異常范圍在S31至S34， CDP6200至6900之間，這與實(shí)際情況相符。 但是由于地震信號從淺到深存在一個(gè)高頻衰減背景，因此在深層，也就是2.6秒以下也存在 擬吸收系數(shù)低異常。在斷層之間的斷裂破碎帶也是擬吸收系數(shù)低異常。
圖l (e)為沿S31、 S33、 S34層的擬瞬時(shí)吸收系數(shù)曲線。S31 (圖上)在CDP6430至 CDP6940存在一個(gè)低值區(qū)Al,擬吸收系數(shù)低這與儲(chǔ)層發(fā)育相吻合。S33 (圖中)低值異常 不明顯,在CDP6580至CDP6820存在一個(gè)低值區(qū)A2。 S34 (圖下)在CDP6300至CDP6900 存在明顯低值異常A3，這與所發(fā)現(xiàn)該區(qū)間巖性油藏相吻合，并且已被近期鉆井所證實(shí)?？傊?，用小波變換得到瞬時(shí)振幅計(jì)算擬吸收系數(shù)，不存在付氏變換計(jì)算出的擬吸收系數(shù) 具有平均化性質(zhì)，易于準(zhǔn)確刻畫出某一砂層高頻袞減特征；采用一定時(shí)窗(小時(shí)窗)沿層計(jì) 算擬吸收系數(shù)，可以不用消除背景異常，直接檢測油氣藏；否則，必須考慮如何消除背景異 常的問題。這也就是目前國外軟件全部采用小時(shí)窗計(jì)算擬吸收系數(shù)的原因；該方法用計(jì)算的 擬吸收系數(shù)體與沿層計(jì)算的擬平均吸收系數(shù)和擬瞬時(shí)吸收系數(shù)綜合使用，并結(jié)合地質(zhì)資料如 斷裂、地層等信息，可最大程度的降低由斷裂破碎帶，深層高頻吸收，泥巖高頻吸收造成的 擬吸收系數(shù)低異常帶來的多解性。
實(shí)施例2 本實(shí)施例是本發(fā)明在新疆準(zhǔn)噶爾實(shí)施實(shí)例?；谛〔ㄗ儞Q擬瞬時(shí)吸收系數(shù)的計(jì)
算方法，步驟與實(shí)施例l相同，為簡潔起見，不再重復(fù)。 圖2 (a)是本實(shí)施例沿目的層段拉平地震剖面。
圖2 ( b )是本實(shí)施例過Fu4井和Fu2井的擬吸收系數(shù)檢測結(jié)果，其中，Bl是能量剖 面，B2是頻率剖面，B3是擬吸收系數(shù)剖面。在目的層段，F(xiàn)u4井附近明顯低頻強(qiáng)吸收；而 Fu2井吸收系數(shù)低，也不處于低頻。
圖2 ( c )為過Fu4井和Fu7井的擬吸收系數(shù)檢測結(jié)果，其中Bl是能量剖面，B2是 頻率剖面，B3是擬吸收系數(shù)剖面。在目的層段，F(xiàn)u4井附近明顯強(qiáng)吸收，低頻，高能量；而 Fu7井吸收系數(shù)低，也不處于低頻區(qū)，附近的強(qiáng)吸收可能是由含油氣引起的。
圖2 ( d )為針對三維地震數(shù)據(jù)，在目的層段取2ms的時(shí)窗內(nèi)進(jìn)行擬吸收系數(shù)分析結(jié)果， 根據(jù)吸收系數(shù)的強(qiáng)弱確定有利的含油氣范圍。從提取的吸收系數(shù)平面圖即圖2 (d)上可以 看到，在低吸收系數(shù)(指圖中的藍(lán)色和綠色)背景上可以劃分出三個(gè)高吸收系數(shù)(指圖中的 紅色)區(qū)。Fu4井以北，條帶狀分布的區(qū)域。該區(qū)域有包括三個(gè)相互獨(dú)立的強(qiáng)吸收系數(shù)區(qū)， 以Fu4井以北，Crosslinell20以南的區(qū)域最大。工區(qū)中部，塊狀分布的區(qū)域；分布的大概范 圍Inline 100-200， Crossline700-900 。 Full井西北方強(qiáng)吸收系數(shù)區(qū)；分布的大概范圍 Inline 100-260， Crossline450-650;形態(tài)為近東西向的錐形。
權(quán)利要求
1、一種基于小波變換擬瞬時(shí)吸收系數(shù)的計(jì)算方法，包括下述步驟1)地震資料預(yù)處理，以拓寬地震資料有效頻帶寬度，提高地震資料信噪比；2)對地震資料精細(xì)頻譜分析，確定地震資料有效頻譜范圍；3)地震資料層位解釋，對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行層位解釋，并對拾取的地震解釋層位進(jìn)行內(nèi)插、平滑等處理；4)對輸入地震數(shù)據(jù)做小波變換，獲得小波變換的實(shí)部和虛部；5)由下式計(jì)算不同尺度因子下的瞬時(shí)振幅，并獲取不同頻段的瞬時(shí)振幅；a∈[ai，ai+1]式中，sR(a，b)為小波變換的實(shí)部；sI(a，b)為小波變換的虛部；6)由下式沿層位計(jì)算小波高低頻瞬時(shí)振幅比；式中，CL，j為沿L層j點(diǎn)的擬平均吸收系數(shù)；Cai，j為i，j點(diǎn)的擬吸收系數(shù)；w為一時(shí)窗寬度。7)由下式設(shè)計(jì)濾波器，獲得表征油氣異常形成擬吸收系數(shù)；Cai＝FL(Ci)式中，Cai是油氣異常形成擬吸收系數(shù)；FL是線性時(shí)變低頻濾波器；8)對每一個(gè)地震道重復(fù)上述(4—7)過程，得到所有地震道對應(yīng)目的層段的擬吸收系數(shù)；9)對所求取擬吸收系數(shù)進(jìn)行制圖。
全文摘要
一種基于小波變換擬瞬時(shí)吸收系數(shù)的計(jì)算方法，包括下述步驟1)地震資料預(yù)處理；2)輸入地震數(shù)據(jù)和對應(yīng)解釋層段的地震解釋層位；3)對輸入地震數(shù)據(jù)做小波變換，獲得小波變換的實(shí)部和虛部；4)用式A(a，b)＝S_R(a,b)²+S_I(a,b)²計(jì)算不同尺度因子下的瞬時(shí)振幅，并獲取不同頻段的瞬時(shí)振幅；5)用式C_L，j＝∑C_ai，j沿層位計(jì)算小波高低頻瞬時(shí)振幅比；6)由式C_ai＝F_L(C_i)設(shè)計(jì)濾波器，獲得表征油氣異常形成擬吸收系數(shù)；7)對每一個(gè)地震道重復(fù)上述4-6過程，得到所有地震道對應(yīng)目的層段的擬吸收系數(shù)；8)對所求取擬吸收系數(shù)進(jìn)行制圖。本發(fā)明計(jì)算出瞬時(shí)擬吸收系數(shù)，不存在平均效應(yīng)，能準(zhǔn)確的刻畫出每一砂層高頻衰減特征。
文檔編號G01V1/32GK101545985SQ20091013838
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者劉軍迎, 楊午陽, 王西文, 蘇明軍 申請人:中國石油集團(tuán)西北地質(zhì)研究所