一種基于主成分分析的地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層反射特征加強(qiáng)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于主成分分析的地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層反射特征加強(qiáng)方法，屬于地震勘探領(lǐng)域。本方法包括：(1)將疊后地震道資料按照矩陣形式寫成一個(gè)m×n維樣本數(shù)據(jù)矩陣；(2)對(duì)所述樣本矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理得到標(biāo)準(zhǔn)化處理后的樣本矩陣；(3)將所述標(biāo)準(zhǔn)化處理后的樣本矩陣轉(zhuǎn)化為樣本協(xié)方差矩陣，然后獲取地震數(shù)據(jù)的本征值及特征向量；(4)特征向量序列的選擇；(5)地震數(shù)據(jù)重構(gòu)：舍去反映目標(biāo)區(qū)構(gòu)造、地層信息的第一特征向量和第二特征向量，然后重構(gòu)地震數(shù)據(jù)。
【專利說明】一種基于主成分分析的地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層反射特征加強(qiáng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地震勘探領(lǐng)域，具體涉及一種基于主成分分析的地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層反射特 征加強(qiáng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著地震勘探數(shù)據(jù)采集方法和裝備的改進(jìn)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)的提高和解釋方法的發(fā) 展，地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法所提供的資料日益豐富和可靠，利用地震資料進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)已成為 油氣勘探開發(fā)的必要手段。當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^地下不均勻介質(zhì)時(shí)，表現(xiàn)出地震波場(chǎng)的異常，使得 地震波的特征參數(shù)、如波的傳播速度、波的振幅、頻率及相位均發(fā)生明顯的變化，可以根據(jù) 地震波的這些信息變化來預(yù)測(cè)、判斷地下儲(chǔ)層及含油氣信息。
[0003] 但是，如何從紛繁復(fù)雜的地震波場(chǎng)變化特征提取對(duì)我們有用的能夠反映儲(chǔ)層、油 氣特征的地震信息？地球物理學(xué)家運(yùn)用了各種方法技術(shù)和手段，其中包括地震屬性技術(shù)、 疊前疊后地震資料反演技術(shù)，但這些方法技術(shù)一般依賴于較為明顯的地震反射特征異常。 因此，當(dāng)在儲(chǔ)層附近存在顯著的地層（如泥巖與碳酸鹽巖、煤層的強(qiáng)阻抗反射界面）變化 時(shí)，其強(qiáng)烈的地震反射特征常常淹沒了較弱的儲(chǔ)層反射信息，使得地震屬性、反演方法難以 實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層信息異常特征提取。
[0004] 塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞儲(chǔ)集體在地震剖面上所表現(xiàn)的串珠、雜亂和空白反 射特征是地震屬性儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。但由原始地震資料知道，由于塔河油田中下奧陶統(tǒng)表 層具有強(qiáng)烈的巖溶作用，其與上覆地層存在強(qiáng)烈的阻抗差，地震波強(qiáng)烈的反射同相軸淹沒 了表層巖溶儲(chǔ)層的反射特征，造成所計(jì)算的大部分地震屬性在奧陶系層位附近縫洞儲(chǔ)集體 異常不明顯，如強(qiáng)振幅聚類檢測(cè)串珠狀縫洞體異常信息淹沒在奧陶系表層強(qiáng)反射之中，而 儲(chǔ)層信息更弱的弱反射、空白反射及紅波谷反射更加無法檢測(cè)，極大地影響著表層巖溶儲(chǔ) 層的地震屬性預(yù)測(cè)和表征。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種基于主成分分析的 地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層反射特征加強(qiáng)方法，針對(duì)塔河油田主體區(qū)中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層地 震反射特征識(shí)別的難點(diǎn)問題（本發(fā)明方法同樣適用于具有類似問題的油田區(qū)塊），如殘丘 構(gòu)造下的雜亂、表層弱、空白等地震反射特征，基于地震反射數(shù)據(jù)中不同成分信息所反映地 質(zhì)特征的差異，設(shè)計(jì)主成分分析法去除反映中下奧陶統(tǒng)頂界面的地震強(qiáng)反射同相軸，從而 實(shí)現(xiàn)地震數(shù)據(jù)反射特征加強(qiáng)處理，強(qiáng)化巖溶表層縫洞儲(chǔ)層地震反射信息，同時(shí)又能夠保持 縫洞體微小細(xì)節(jié)如邊界、邊角等特征，更好地突出雜亂、表層弱、空白紅波谷等地震反射特 征，提高原始地震數(shù)據(jù)的圖像清晰度及地震屬性的識(shí)別能力。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種基于主成分分析的地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層反射特征加強(qiáng)方法，包括：
[0008] (1)將疊后地震道資料按照矩陣形式寫成一個(gè)mXn維樣本數(shù)據(jù)矩陣，如下：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于主成分分析的地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層反射特征加強(qiáng)方法，其特征在于：所述方法包 括： (1) 將疊后地震道資料按照矩陣形式寫成一個(gè)mXn維樣本數(shù)據(jù)矩陣，如下：
其中，Su表示第i道的第j個(gè)樣點(diǎn)的地震數(shù)據(jù)； (2) 對(duì)所述樣本矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理得到標(biāo)準(zhǔn)化處理后的樣本矩陣； (3) 將所述標(biāo)準(zhǔn)化處理后的樣本矩陣轉(zhuǎn)化為樣本協(xié)方差矩陣，然后獲取地震數(shù)據(jù)的本 征值及特征向量； (4) 特征向量序列的選擇；將所述樣本協(xié)方差矩陣的所有本征值按降序排列，按降序 排列后的本征值序列所對(duì)應(yīng)的特征向量序列也呈降序排列，選擇呈降序排列的特征向量序 列中不同范圍內(nèi)的一組特征向量即可實(shí)現(xiàn)特征向量序列的選擇； (5) 地震數(shù)據(jù)重構(gòu)；舍去反映目標(biāo)區(qū)構(gòu)造、地層信息的第一特征向量和第二特征向量， 然后重構(gòu)地震數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主成分分析的地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層反射特征加強(qiáng)方法，其特征 在于：所述步驟（2)是該樣實(shí)現(xiàn)的： 利用下面公式對(duì)所述樣本矩陣S進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理得到標(biāo)準(zhǔn)化處理后的樣本矩陣：
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于主成分分析的地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層反射特征加強(qiáng)方法，其特征 在于：所述步驟（3)是該樣實(shí)現(xiàn)的： 利用下式將標(biāo)準(zhǔn)化處理后的樣本矩陣轉(zhuǎn)化為樣本協(xié)方差矩陣：
然后，基于公式（1)獲得地震數(shù)據(jù)的本征值及特征向量：


其中，協(xié)方差矩陣Cmx。的本征值A(chǔ) j.，即對(duì)角矩陣Dmx。的值，矩陣Umx。的列向量Uj.k是相 ?7' 應(yīng)的特征向量，是Cmx。分解后產(chǎn)生的n階正交矩陣。 nxn
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于主成分分析的地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層反射特征加強(qiáng)方法，其特征 在于：所述步驟巧）中的舍去反映目標(biāo)區(qū)構(gòu)造、地層信息的第一特征向量和第二特征向量 是該樣實(shí)現(xiàn)的： 選擇呈降序排列的特征向量序列中的前面的k個(gè)特征向量，且k值不包含1和2,則相 當(dāng)于舍去第一特征向量和第二特征向量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于主成分分析的地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層反射特征加強(qiáng)方法，其特征 在于；所述步驟巧）中的重構(gòu)地震數(shù)據(jù)是該樣實(shí)現(xiàn)的： 對(duì)每道地震數(shù)據(jù)均利用公式（2)計(jì)算出該道地震數(shù)據(jù)在其余特征向量上的投影之和， 所有投影之和構(gòu)成了重構(gòu)的地震數(shù)據(jù)S%該重構(gòu)的地震數(shù)據(jù)S%就是儲(chǔ)層反射特征加強(qiáng)的地 震數(shù)據(jù)體； 所述公式（2)如下：
公式（2)表示第J道數(shù)據(jù)Sj.(t)在提取的特征向量Uj.k上的投影之和。

【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104424393SQ201310412443
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】唐金良, 王世星, 丁娟, 曹輝蘭, 胡華峰, 劉文奎 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院