CN110568491A - 一种品质因子q的估算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种品质因子Q的估算方法，属于地球物理勘探技术领域。其中估算方法包括，从VSP资料中提取初至波，并获取初至波的到达时间；计算初至波振幅谱；初至波振幅谱包括衰减前、后的初至波振幅谱；确定有效频带，并利用高斯函数确定有效频带范围内各有效频率对应的权重；得到初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率和衰减前的加权方差；最后得到对应地层的品质因子。本发明并没有改变或拟合原始数据的频谱，只是对不同频率的振幅谱施加不同的权重，充分有效利用了原始数据的频谱信息，所估计的品质因子Q值精度高，进而为后续的Q值补偿提供了更准确的输入，有益于提高地震勘探处理资料的分辨率，有益于后续的油藏描述、刻画及开发。
Description
技术领域
本发明涉及一种品质因子Q的估算方法，属于地球物理勘探技术领域。
背景技术
由于地层吸收衰减与频散效应导致地震数据振幅衰减和频率损失，为了消除地层吸收衰减对地震数据影响，需要对地震数据进行反Q(即品质因子)滤波，补偿地震数据振幅和拓宽频率，因此，Q值更加精确的估算能够有效的提高地震数据的准确度。
随着地质勘探的进一步深入研究和应用，VSP资料在岩性勘探方面的应用越来越受到地球物理学家们的重视。垂直地面剖面(Vertical Seismic Profiling，简称VSP)技术是与常规地面地震观测技术相对应的、一种新的地震观测方法。VSP的优势在于：可以同时记录到上、下行波的波场信息；可以减弱地表低速带的相干波影响和随机噪声影响，资料的信噪比和分辨率较普通地面地震要高很多；能够比较直接地观测到地层介质反射的地震波子波波形，波的运动学和动力学特征较为明显；能够更加容易和真实地获取速度参数、振幅信息、岩性参数等。
现如今，利用VSP资料进行品质因子的估算也越来越多。例如，授权公告号为CN106324663B的中国专利文件公开了一种品质因子的获取方法，该方法利用VSP资料，根据直达波频率，确定频率范围，并且在有效频带范围内，生成一系列主频位于所确定的频率范围内的高斯谱，在所生成的高斯谱中，找出与直达波谱相似度最高的高斯谱，根据该高斯谱进行Q值的计算。然而所生成的高斯谱，即便和直达波谱相似度高，也在一定程度上损失、破坏了原始频谱数据中所携带的吸收衰减信息，实际VSP初至波数据的频谱也不一定是高斯型的，往往是没有规律可循的。高斯谱的准确性低，进而导致理论上Q值估计的精度有损失，准确性低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种品质因子Q的估算方法，用以解决现有品质因子估算方法估算不准确的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种品质因子Q的估算方法，包括以下步骤：
1)从VSP资料中提取初至波，并获取初至波的到达时间；
2)对提取的初至波进行时频变换，得到初至波振幅谱；所述初至波振幅谱包括衰减前、后的初至波振幅谱；
3)根据初至波振幅谱，以大于设定阈值的初至波振幅谱所对应频率的集合为有效频带，并利用高斯函数确定有效频带范围内各有效频率对应的权重；
4)在有效频带范围内，根据初至波振幅谱、各有效频率以及各有效频率对应的权重得到初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率；并根据初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率、衰减前的初至波振幅谱以及各有效频率对应的权重得到衰减前的加权方差；
5)根据初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率、衰减前的加权方差以及初至波衰减前、后的到达时间的时间差得到对应地层的品质因子。
有益效果是：本发明利用的是VSP下行波场中的初至波信息，没有改变或拟合原始数据的频谱，并且对不同频率的振幅谱施加不同的权重，充分有效利用了原始数据的频谱信息，所估计的品质因子Q值精度高，进而为后续的Q值补偿提供了更准确的输入，有益于提高地震勘探处理资料的分辨率，有益于后续的油藏描述、刻画及开发。
进一步的，所述步骤4)中初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率的计算公式为：
其中，为初至波振幅谱衰减前的加权质心频率，为初至波振幅谱衰减后的加权质心频率，[fmin,fmax]为有效频带的范围，fmin为有效频带内有效频率最小值，fmax为有效频带内有效频率最大值，f为有效频率，As(f)为衰减前的初至波振幅谱，AR(f)为衰减后的初至波振幅谱，GS(f)为衰减前的高斯函数，GR(f)为衰减后的高斯函数。
进一步的，在Q估计的过程中，为了降低对Q估计受所选用频带的影响，信噪比高的优势频带振幅谱信息的权重大，信噪比低的劣势频带振幅谱信息的权重小，因此衰减前的高斯函数GS(f)和衰减后的高斯函数GR(f)的计算公式为：
其中，fS为衰减前的质心频率、fR为衰减后的质心频率、σS 2为衰减前的方差、σR 2为衰减后的方差。
进一步的，所述步骤4)中衰减前的加权方差的计算公式为：
其中，为衰减前的加权方差。
进一步的，所述步骤5)中对应地层的品质因子的计算公式为：
其中，Q为对应地层的品质因子，Δt初至波衰减前、后的到达时间的时间差。
附图说明
图1为本发明速度平方与深度的关系图；
图2为本发明估算的品质因子与现有技术估算的品质因子的对比图。
具体实施方式
品质因子Q的估算方法实施例：
本实施例提出的品质因子Q的估算方法，包括以下步骤：
1)从VSP资料中提取初至波，并获取初至波的到达时间。
首先收集VSP井资料报告，包括VSP井的下行波数据，工区地震数据对应的解释层位。
从VSP资料中分离出下行波数据，再从下行波数据中提取初至波，同时从VSP资料中读取初至波的到达时间。初至波的到达时间可以从VSP井资料报告中的零偏VSP测井时深及速度数据表中读取。
2)对提取的初至波进行时频变换，进而计算初至波振幅谱，初至波振幅谱包括衰减前、后的初至波振幅谱。本实施例中时频变换为傅里叶正变换。
初至波的振幅谱计算：
假定初至波用w(t)表示，t代表时间，w(t)是从VSP下行波数据中拾取的初至波形，对w(t)做傅里叶正变换，即可得到初至波的频谱(包含振幅谱和相位谱)，进而对初至波的频谱取模即可得到初至波的振幅谱。
衰减后的初至波振幅谱为AR(f)，衰减前的初至波振幅谱为AS(f)，这里的AR(f)、AS(f)是经过对应地层前、后的初至波振幅谱，f为频率。
3)确定有效频带，并利用高斯函数确定有效频带范围内各有效频率对应的权重。
有效频带或者优势频带的确定跟具体的数据有关，地震数据一般具有一定的优势频带，可以设定一定的阈值，初至波振幅谱值高于这个值我们可认为该振幅谱所对应的频率落在优势频带内。得到有效频宽(优势频带)后，可采用高斯函数G(f)，来对不同的频率成分进行施加不同的权重。
衰减前的初至波振幅谱对应有衰减前的高斯函数GS(f)，衰减后的初至波振幅谱对应有衰减后的高斯函数GR(f)(也即有效频带内不同频率所对应的初至波振幅谱权重)，在得到相应的高斯函数前，首先需要计算衰减前的质心频率fS、衰减后的质心频率fR、衰减前的方差σS 2、衰减后的方差σR 2，这些参数的计算公式如下：
其中，[fmin,fmax]为有效频带的范围，fmin为有效频带内有效频率最小值，fmax为有效频带内有效频率最大值。
4)在有效频带范围内，根据初至波的振幅谱、各有效频率以及各有效频率对应的权重得到初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率；并根据初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率、衰减前的初至波的振幅谱以及各有效频率对应的权重得到衰减前的加权方差。
初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率的计算公式为：
其中，为初至波振幅谱衰减前的加权质心频率，为初至波振幅谱衰减后的加权质心频率。
衰减前的加权方差的计算公式为：
5)根据初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率、衰减前的加权方差以及初至波衰减前、后的到达时间的时间差得到对应地层的品质因子。
对应地层的品质因子的计算公式为：
其中，Q为对应地层的品质因子，Δt初至波衰减前、后的到达时间的时间差，可以从VSP资料中读取。
由于每个地层对应有相应的品质因子，因此，工区的每口VSP井将会估计出一条Q值曲线。
以某工区为例，对本发明的Q值估算方法的准确度进行验证，对Q值的验证需要通过其他物理量体现，比如：速度的平方，速度与Q值的关系为现有技术，这里不做过多介绍。结合地质分层和地震解释的层位信息、声波测井信息，利用井约束速度建模技术，建立研究工区三维时空变速度体，由此得到各井处的层速度信息，进而得到如图1所示的深度与速度的平方的关系曲线。若Q值曲线与速度的平方曲线吻合的较好，则表明Q值的准确度较高。
如图2所示，通过现有技术的Q值估算方法(对数谱比法(LSR曲线)、传统的质心频移法(CFS曲线))与本发明的Q值估算方法(对应图2中的WCFS曲线)进行比对，发现从3200米至3300米处本发明的方法与现有技术有很大的区别，而且在该深度段与速度的平方曲线吻合的较好，体现出本发明Q值估算方法的准确度高。
Claims (5)
1.一种品质因子Q的估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)从VSP资料中提取初至波，并获取初至波的到达时间；
2)对提取的初至波进行时频变换，得到初至波振幅谱；所述初至波振幅谱包括衰减前、后的初至波振幅谱；
3)根据初至波振幅谱，以大于设定阈值的初至波振幅谱所对应频率的集合为有效频带，并利用高斯函数确定有效频带范围内各有效频率对应的权重；
4)在有效频带范围内，根据初至波振幅谱、各有效频率以及各有效频率对应的权重得到初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率；并根据初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率、衰减前的初至波振幅谱以及各有效频率对应的权重得到衰减前的加权方差；
5)根据初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率、衰减前的加权方差以及初至波衰减前、后的到达时间的时间差得到对应地层的品质因子。
2.根据权利要求1所述的品质因子Q的估算方法，其特征在于，所述步骤4)中初至波振幅谱衰减前、后的加权质心频率的计算公式为：
其中，为初至波振幅谱衰减前的加权质心频率，为初至波振幅谱衰减后的加权质心频率，[fmin,fmax]为有效频带的范围，fmin为有效频带内有效频率最小值，fmax为有效频带内有效频率最大值，f为有效频率，As(f)为衰减前的初至波振幅谱，AR(f)为衰减后的初至波振幅谱，GS(f)为衰减前的高斯函数，GR(f)为衰减后的高斯函数。
3.根据权利要求2所述的品质因子Q的估算方法，其特征在于，衰减前的高斯函数GS(f)和衰减后的高斯函数GR(f)的计算公式为：
其中，fS为衰减前的质心频率、fR为衰减后的质心频率、σS 2为衰减前的方差、σR 2为衰减后的方差。
4.根据权利要求3所述的品质因子Q的估算方法，其特征在于，所述步骤4)中衰减前的加权方差的计算公式为：
其中，为衰减前的加权方差。
5.根据权利要求4所述的品质因子Q的估算方法，其特征在于，所述步骤5)中对应地层的品质因子的计算公式为：
其中，Q为对应地层的品质因子，Δt初至波衰减前、后的到达时间的时间差。
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