高分辨率转换波裂缝预测方法技术

本发明专利技术提供了一种高分辨率转换波裂缝预测方法，所述方法包括：采集转换波地震数据，进行预处理和叠前偏移后得到转换波偏移剖面；在偏移剖面上建立稀疏约束和波阻抗约束的多薄层目标函数；对多薄层目标函数利用频域映射与L1范数联合优化算法求取高精度反射系数；构建高频子波同时保持该高频子波具有确定的频率宽度，用高频子波与高精度反射系数得到高分辨率转换波偏移剖面；利用改进的第三代特征值相干体计算法，对高分辨率转换波偏移剖面进行相干数据体切片提取，从而实现裂缝预测。本发明专利技术能够使得提取的裂缝预测剖面分辨率更高、裂缝走向更加清晰、细节刻画更加明显。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于转换波地震资料处理
，具体来讲，涉及一种高分辨率转换波裂缝预测方法。
技术介绍
目前，相干体裂缝特征描述是探寻裂缝性油气藏的一项重要手段，而获取裂缝预测所需高分辨率数据体、裂缝参数的求取一直是裂缝油气藏勘探中重点研究的问题，尤其转换波低信噪比和分辨率的特点，需要提高其分辨率，便于后续解释的薄层分辨。但是，最小相位和白噪假设为前提的常规高分辨率处理方法，在主频带范围限制下，提高转换波分辨率的能力有限，无法达到后续裂缝预测分辨多薄层最小厚度的要求，所以需要采取新的高分辨率处理思路，即：转换波高精度反射系数求取与高频子波高分辨率重构的新思路，该思路不受任何假设和频带限制，能完成常规手段无法分辨多薄层最小厚度的要求，获取裂缝预测满意的高品质剖面。通常，反射系数的求取需要构建多薄层目标函数，然而，由于常规方法构建的目标函数存在诸多不合理之处，故而，在求取过程中的反射系数存在极值和位置、大小上的误差，这种误差导致后续高分辨率剖面的错像。此外，目标函数的求解方法有很多，比如模拟退火法、共轭梯度法、匹配追踪法等这些算法，虽然都能求取目标函数的反射系数，但精度和稳定性较差，且对新构建的目标函数适应性较差。三维相干体技术是20世纪90年代后期兴起的一项十分有效的地震解释技术，该技术主要从相邻地震道相互之间的相干性出发，给出一种定量描述，它能突出断层处地震波的变化情况，形成相干值异常区域，从而预测断裂展布。M.Bahorich等提出在振幅上进行互相关相干分析算法，但该算法计算出的断点非相干性点模糊，噪声重、能量弱。K.J.Marfurt年提出基于相似系数相干算法具有稳定性好、断层刻画精度高的特点，但横向分辨率低的劣势无法改变。Gersztenkorn等提出基于本征结构分析的算法，利用Hilbert变换计算相干体提高其稳定性和抗噪性，但该算法用于高陡复杂地区时，如不考虑倾角则不如第二代算法效果好，如考虑倾角则计算效率无法应用于生产中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种具有更高分辨率的转换波裂缝预测方法，以使得提取的裂缝预测剖面分辨率更高、裂缝走向更加清晰、细节刻画更加明显。为了实现上述目的，本专利技术提供一种高分辨率转换波裂缝预测方法。所述方法包括：采集转换波地震数据，进行预处理和叠前偏移后得到转换波偏移剖面，在转换波偏移剖面上取n道地震记录x(x,t)，x＝1,2,…,n；在偏移剖面上建立稀疏约束和波阻抗约束的多薄层目标函数；对多薄层目标函数利用频域映射与L1范数联合优化算法求取高精度反射系数；构建高频子波同时保持该高频子波具有确定的频率宽度，用高频子波与高精度反射系数得到高分辨率转换波偏移剖面；利用改进的第三代特征值相干体计算法，对高分辨率转换波偏移剖面进行相干数据体切片提取，从而实现裂缝预测；其中，所述目标函数为下式(1)：其中，r表示反射系数，ae代表反射系数的偶分量比例，ao代表反射系数的奇分量比例，re为反射系数的偶分量，ro为反射系数的奇分量，A为变换矩阵，b为地震数据和子波相关矩阵，λ为稀疏因子，为阻抗因子，C为积分算子矩阵，ξp为纵波波阻抗矩阵。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：能够基于转换波地震数据构建更加合理的多薄层目标函数，并能有效提高目标函数求解精度和抗噪性，能够获得高精度反射系数，能够使得提取的裂缝预测剖面分辨率更高、裂缝走向更加清晰、细节刻画更加明显。附图说明图1示出了通过现有的预处理和叠前偏移后得到的转换波偏移剖面。图2示出了根据本专利技术的方法求取高精度反射系数对应的剖面。图3示出了根据本专利技术的方法得到的高分辨率转换波偏移剖面。图4A示出了图1的转换波偏移剖面的振幅谱数据；图4B示出了根据本专利技术的方法得到的高分辨率转换波偏移剖面的振幅谱数据。图5A示出了利用改进的第三代特征值相干体计算法对图1的转换波偏移剖面进行相干切片提取的效果图；图5B示出了根据本专利技术的方法对高分辨率转换波偏移剖面进行相干切片提取的效果图。具体实施方式在下文中，将结合附图和示例性实施例来详细说明本专利技术的高分辨率转换波裂缝预测方法。在本专利技术的一个示例性实施例中，高分辨率转换波裂缝预测方法可通过下面的步骤(1)至步骤(5)来实现：(1)对采集到的转换波地震数据，经过常规预处理和叠前偏移后得到的转换波偏移剖面，取n道地震记录x(x,t)，x＝1,2,…,n；其中，x表示道数，t表示时间。(2)在偏移剖面上建立由稀疏约束和波阻抗约束双重约束的多薄层目标函数；步骤(2)可按下列方式完成：(a)对于不含噪声的褶积模型，地震合成记录在频率域中可表示为：S(f)＝W(f)·R(f)(1)其中，S(f)表示频率域下地震记录(即，上面的x(x，t))，W(f)表示频率域下地震子波，R(f)表示频率域下反射系数；f为频率，时间t经过傅里叶变换后变换到频率f中。利用频率域下地震记录与地震子波的丰富信息，利用合适的常规反演算法(如，共轭梯度法、匹配追踪法、模拟退火等)消除子波(即，地震子波)影响(如，子波主频、旁瓣干扰等会影响反演求取反射系数精度的内容)，从记录中得到所需的反射系数(这里，为了得到反射系数R(f))。利用反射系数奇偶分解原理，可得到频率域下目标函数表达式：其中，ae代表反射系数R(f)的偶分量比例，ao代表反射系数R(f)的奇分量比例；Re表示R(f)的实部，Im表示R(f)的虚部。(b)为建立更符合实际地层情况的反射系数模型，对步骤(a)中的多薄层反射系数模型下的目标函数进行推导或改进。由奇偶反射系数分解原理，得多薄层反射系数奇偶分量可表示为：re(t)代表反射系数r(t)的偶分量，ro(t)代表反射系数r(t)的奇分量，t表示时间，T表示时间厚度；r(t)为时间域反射系数，r(t)经过傅里叶变换后到上面的频率域反射系数R(f)；g(t)当前分析位置反射系数，ge(t)代表g(t)的偶分量，go(t)代表g(t)的奇分量。对式(3)进行傅里叶变换，得到其频率域实部与虚部表达式：其中，π为圆周率。利用式(2)和式(4)得到多薄层反射模型的目标函数表达式为：其中，re代表反射系数r(t)的偶分量，ro代表反射系数r(t)的奇分量，Δt表示时移量；i无物理意义，是指数与正弦函数变化标识符。为了便于求解，将式(5)可写成矩阵形式：其中，其中，t为时间，t1、t2、……、tN分别表示第1、2、……、N个时间，f为频率，f1、f2、……、fM分别表示第1、2、……、M个分析频率范围内的频率，T1、T2……、TN/2分别表示第1、2、……、N/2个时间厚度，Δt表示时移量(c)由于该目标函数(6)(即，式(6))有多个全局最优解，为了降低求解问题时的多解性和不确定性，需要加上稀疏化约束，将目标函数改为范数求解形式为：其中，λ为稀疏因子，λ一般在0-1范围内取值，||||1表示L1范数，表示欧几里得(Euclidean)范数的平方。(d)由于波阻抗可看作是反射系数对时间的积分，因此专利技术人把它引入到目标函数中作为反射系数r的先验约束。由于转换波相对于纵波来说其信噪比和分辨率较低,为了提高反射系数精度,本专利技术使用分辨率更高的纵波波阻抗作为转换波的约束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分辨率转换波裂缝预测方法，所述方法包括：采集转换波地震数据，进行预处理和叠前偏移后得到转换波偏移剖面，在转换波偏移剖面上取n道地震记录x(x,t)，x＝1,2,…,n；在偏移剖面上建立稀疏约束和波阻抗约束的多薄层目标函数；对多薄层目标函数利用频域映射与L1范数联合优化算法求取高精度反射系数；构建高频子波同时保持该高频子波具有确定的频率宽度，用高频子波与高精度反射系数得到高分辨率转换波偏移剖面；利用改进的第三代特征值相干体计算法，对高分辨率转换波偏移剖面进行相干数据体切片提取，从而实现裂缝预测；其中，所述目标函数为下式(1)：O(re,ro)=||ae(be-Ae×re)ao(bo-Ao×ro)||22+λ||re+ro||1+∂||(Cr-ξp)T(Cr-ξp)2||1,]]>其中，r表示反射系数，ae代表反射系数的偶分量比例，ao代表反射系数的奇分量比例，re为反射系数的偶分量，ro为反射系数的奇分量，A为变换矩阵，b为地震数据和子波相关矩阵，λ为稀疏因子，为阻抗因子，C为积分算子矩阵，ξp为纵波波阻抗矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率转换波裂缝预测方法，所述方法包括：采集转换波地震数据，进行预处理和叠前偏移后得到转换波偏移剖面，在转换波偏移剖面上取n道地震记录x(x,t)，x＝1,2,…,n；在偏移剖面上建立稀疏约束和波阻抗约束的多薄层目标函数；对多薄层目标函数利用频域映射与L1范数联合优化算法求取高精度反射系数；构建高频子波同时保持该高频子波具有确定的频率宽度，用高频子波与高精度反射系数得到高分辨率转换波偏移剖面；利用改进的第三代特征值相干体计算法，对高分辨率转换波偏移剖面进行相干数据体切片提取，从而实现裂缝预测；其中，所述目标函数为下式(1)：O(re,ro)=||ae(be-Ae×re)ao(bo-Ao×ro)||22+λ||re+ro||1+∂||(Cr-ξp)T(Cr-ξp)2||1,]]>其中，r表示反射系数，ae代表反射系数的偶分量比例，ao代表反射系数的奇分量比例，re为反射系数的偶分量，ro为反射系数的奇分量，A为变换矩阵，b为地震数据和子波相关矩阵，λ为稀疏因子，为阻抗因子，C为积分算子矩阵，ξp为纵波波阻抗矩阵。2.根据权利要求1所述的高分辨率转换波裂缝预测方法，其中，Ae=cos(πT1f1)cos(πT2f1)...cos(πTN/2f1)cos(πT1f2)cos(πT2f2)...cos(πTN/2f2)............cos(πT1fM)cos(πT2fM)...cos(πTN/2fM)Ao=sin(πT1f1)sin(πT2f1)...sin(πTN/2f1)sin(πT1f2)sin(πT2f2)...sin(πTN/2f2)............sin(πT1fM)sin(&pi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华，何光明，周强，赵尧，金德刚，罗红明，谢小翠，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司，
类型：发明
国别省市：四川;51