CN103984013A - 一种小波域叠前地震道集吸收衰减参数估计算法 - Google Patents

Abstract

本发明利用地层对不同频率地震波衰减程度的差异，提出了一种时频域地震道集吸收衰减参数估计算法。具体算法是：对每个共中心点道集，在小波域提取某一时刻的高低频衰减曲线，以这两个单频衰减曲线围成的面积来表示该CMP点在这一时刻地震波通过地层的吸收程度。通过对整个时间窗逐时间进行计算，得到整个分析区域完整的吸收特性参数数据体。在吸收特性剖面上，以高吸收特性来预测烃类异常。实际资料算例结果验证了该方法的有效性。与叠后吸收衰减方法相比，该方法不受叠加处理环节对信号的影响，提高了地震资料估计地层衰减参数的精度。

Description

一种小波域叠前地震道集吸收衰减参数估计算法

 

技术领域   

    本发明涉及石油地球物理勘探技术领域，属于地震资料解释范畴，是一种时频域叠前地震道集吸收衰减参数估计算法具体地说是一种小波域叠前地震道集吸收衰减参数估计算法。

背景技术

地震资料解释是地震数据处理的重要环节，它是将地震资料转化成我们对勘探区地下地质情况的认识，并从中找到与油气有关的信息。在进行储层含油气性预测过程中，地层的吸收特性是一个非常重要的参数，它对岩性变化有着很高的灵敏度，特别当地层中含有油气时，它会表现出很大的异常突变特征。

地震波在地层中传播时，由于散射、地层吸收等原因，能量会发生衰减，这种介质本身所固有的衰减特性通常用品质因子Q来描述。它是地震波传播一个波长距离后储能与耗散能的比率，与地层内部结构以及岩性和流体特征密切相关，一般来讲，Q值越大表明吸收越小，Q值越小吸收越大。由波传播理论可知，地震波的这种衰减特性还与频率密切相关，频率越高，弹性波衰减越快，导致地震波主频向低频方向移动。当储层岩石中含有油气时，储层具有低Q的特征，地震波在聚集了石油、天然气的储层中传播时，会发生非弹性衰减，对高频成分的吸收衰减更强，低频能量相对增强，因此利用高、低频率段的地震波吸收衰减特征可以间接预测油气存在以及分布范围。

当前对于地震波衰减的研究主要集中在Q估算上：频谱比率法，升时法，时间域振幅衰减法，质心频率偏移法等。以上每一种估算方法都是建立在一系列的假设之上，而且都是基于叠后地震资料的。叠加模糊了振幅和旅行时信息，掩盖了道集中某些岩性和流体特征，一些细微的地层特征在叠后资料上是检测不到的，特别是当油藏本身的厚度远远小于地震的分辨能力时，由叠后地震资料提取的数据很难对产层做准确定位。相较于叠后资料，叠前地震道集含有更丰富的地层信息，对叠前资料的处理和解释，可以提高烃类预测精度。

小波分析是上世纪80年代，Grossman和Morlet首次提出的一种信号时间-尺度或时间-频率分析方法，具有多分辨率的特点，能根据高低频信号特点自适应调整时-频窗宽度，在时域和频域都具有良好的局部化性质，完全解决了傅里叶变换局部特征差，短时傅里叶变换对高低频信号处理缺乏选择性的缺陷，自问世以来，在地震数据处理中得到了广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用小波变换对叠前地震道集吸收衰减参数进行估计的算法，并将该算法应用于叠前实际地震资料的数据处理中，根据吸收特性剖面的高吸收特性来预测烃类异常。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于地层对不同频率地震波衰减程度的差异，将叠前地震数据通过Morlet小波变换转换到时间频率域，即将时间域的全频地震信号分解为各个不同频率段的时间域地震信号，提取每个共中心点道集在某一时刻的高频和低频衰减曲线，以这两个单频衰减曲线围城的面积来表示该CMP点在该时刻地震波通过地层时的吸收程度。通过对整个时间窗逐时间进行计算，得到整个分析区域完整的吸收特性参数数据体，在吸收特性剖面上，以高吸收特性来预测烃类异常。

本发明主要利用小波域分频计算瞬时振幅，然后利用某一时刻某个CMP道集高低频曲线围成的面积作为该CMP在该时刻的吸收衰减参数，利用了小波分析局部化优势，具有一定的抗噪性能，可准确刻画目的层高频衰减特征。

与叠后吸收衰减方法相比，该方法不受叠加处理环节对信号的影响，提高了地震资料估计地层衰减参数的精度。

该技术的实现过程为：

1）采用人工激发并由检波器记录地震波，取得原始叠前地震数据，去噪保幅

处理，抽取叠前地震道集并对其做同相轴拉平处理；

将某个CMP道集                                               经小波变换，得到其时频域数据体，其中，

为接收器空间坐标（即偏移距），为尺度或频率。

3）利用以下公式求得小波域CMP道集地层吸收衰减参数

固定时刻，从数据体中抽取两个单频曲线和，其中 和 分别表示时刻频率为和的高、低频曲线，则小波域CMP道集地层吸收衰减参数由下式得到： 

       

其中，为CMP道集数据随偏移距变化的序号，为该CMP道集中的地震道个数。

    4）逐CMP道集进行上式的运算，会形成一条在时刻的吸收衰减特性曲线，由地层的吸收特性可知，当储层中含有油气时，该曲线会有明显的异常凸起，由此可检测烃类异常，确定油气藏范围。

    5）最后，通过对整个时间窗逐时间进行计算，得到对整个分析区域完整的吸收特性参数数据体。

本发明的有益效果是：

具有一定的抗噪性能，可准确刻画目的层含油气特征，提高烃类预测精度，不受叠加处理环节对信号的影响，提高了地震资料估计地层衰减参数的精度。

附图说明

图 1 叠前地震记录；

图 2 部分叠前地震记录；

图 3 第737道数据波形及其振幅谱；

图 4 平均振幅谱；

   图 5 第337个CMP的高低频幅值衰减曲线；

图 6 平滑后的的高低频幅值衰减曲线；

图 7  111个CMP道集的吸收特征值曲线；

图 8  111个CMP道集在0~500ms时间窗内的吸收特征剖面。

具体实施方式

该实施例是本发明在某油田叠前资料解释上的应用，具体步骤如下：

图1是来自某油田的叠前地震资料，纵坐标表示时间，横坐标为CMP号，共有1088道记录，111个CMP道集。为了更清晰的显示叠前数据，对图1中由矩形框标记的部分放大处理，如图2所示。

首先取一道地震信号，确定两个单频频率，如图3所示，图（a）为第202道叠前地震记录的信号波形，图(b)为其归一化后的傅里叶变换振幅谱。在实际资料中，单道信号振幅谱分辨率较低，难以确定单频频率。为了解决这一问题，选用所有叠前地震信号的平均振幅谱，如图4所示，横坐标表示频率，纵坐标为归一化振幅谱，在-15dB带宽处，取两个对称的单频频率和。

固定时刻，取第337个CMP道集在0~400偏移距范围内的高低频幅值衰减曲线，如图5所示，横坐标为偏移距，纵坐标为幅值信息，实线表示的是随偏移距变化的低频衰减曲线，虚线为高频衰减曲线。

在图5中，高频曲线存在较大的波动，难以看出变化趋势，在实际处理中，需要对曲线做平滑操作，图6为平滑后的高低频衰减曲线，在同一CMP种，随着偏移距的增加，高频成分比低频衰减快。 

本发明所研究的吸收衰减特性是一个CMP道集中高低频曲线围成的面积差，即图6中阴影部分面积。

将对图1中所有的CMP道集的地震记录进行分析，分别求得在时刻上111个CMP道集的吸收特征值，如图7所示，横坐标为CMP号，纵坐标为每个CMP的吸收特征值，图中曲线在第330~340 CMP处有明显的异常凸起，该范围内的吸收特征值明显大于周围区域。由测井资料可知，该区域存在天然气，从而验证了该方法的有效性。

为了深入研究地层吸收特性对地震波衰减的影响，取图1中所示的所有叠前CMP道集以及0~500ms整个时间窗的全部叠前地震记录，得到整个分析区域完整的吸收特性参数数据体，如图8所示，其中，在第320~340 CMP和横坐标时间窗位置上有两处“亮点”，其吸收特征值明显大于周围区域，在该二维剖面中表现为高吸收异常段，由前述理论可知，该高吸收异常段通常指示了含油气砂体的存在。结合测井资料，验证了该方法在储层含油气性检测方面的可靠性，同时缩小了检测范围，大大提高了储层预测精度。

    不完整的叠后记录容易对地震工作者造成误导，以至对储层做出错误的解释，增加了基井定位的风险。为了提高储层预测精度，基于叠前地震资料的处理显得尤为重要，具有重要的实际价值和理论研究意义。

Claims (3)

1.一种小波域叠前地震道集吸收衰减参数估计算法，其特征在于基于地层对不同频率地震波衰减程度的差异，将叠前地震数据通过Morlet小波变换转换到时间频率域，即将时间域的全频地震信号分解为各个不同频率段的时间域地震信号，提取每个共中心点道集在某一时刻的高频和低频衰减曲线，以这两个单频衰减曲线围城的面积来表示该CMP点在该时刻地震波通过地层时的吸收程度；通过对整个时间窗逐时间进行计算，得到整个分析区域完整的吸收特性参数数据体，在吸收特性剖面上，以高吸收特性来预测烃类异常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于主要利用小波域分频计算瞬时振幅，然后利用某一时刻某个CMP道集高低频曲线围成的面积作为该CMP在该时刻的吸收衰减参数，利用了小波分析局部化优势，具有一定的抗噪性能，可准确刻画目的层高频衰减特征。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该技术的实现过程为：

   1）采用人工激发并由检波器记录地震波，取得原始叠前地震数据，去噪保幅处理，抽取叠前地震道集并对其做同相轴拉平处理；

    2）将某个CMP道集                                                经小波变换，得到其时频域数据体，其中，为接收器空间坐标（即偏移距），为尺度或频率；

    3）利用以下公式求得小波域CMP道集地层吸收衰减参数

固定时刻，从数据体中抽取两个单频曲线和，其中 和 分别表示时刻频率为和的高、低频曲线，则小波域CMP道集地层吸收衰减参数由下式得到： 

其中，为CMP道集数据随偏移距变化的序号，为该CMP道集中的地震道个数；

    4）逐CMP道集进行上式的运算，会形成一条在时刻的吸收衰减特

性曲线，由地层的吸收特性可知，当储层中含有油气时，该曲线会有明显的异常凸起，由此可检测烃类异常，确定油气藏范围；

    5）最后，通过对整个时间窗逐时间进行计算，得到对整个分析区域完

整的吸收特性参数数据体。