基于局部频率的自适应窗口相干体计算方法和系统

本发明涉及地震数据处理，具体涉及一种基于局部频率的自适应窗口相干体计算方法和系统。

背景技术：

1、在地震探测及数据处理过程中，相干属性可用于表征相邻地震道之间的波形相似程度，以识别断层等地质不连续构造。相关技术通常采用固定的垂向窗口进行相干计算，但地震数据的频率随垂向位置和横向位置变化，固定的垂向窗口难以适应频率成分的空间变化：垂向窗口过长会降低垂向分辨率，混叠不同时间（或深度）的地层同相轴，产生阶梯状假象；垂向窗口过短则抗噪性较差。虽然可根据谱分解得到的峰值频率调整垂向窗口长度，但该峰值频率易受噪声影响而发生跳变，在弱反射区、断层附近或同相轴之间的低振幅区域往往不稳定，需要进一步平滑处理，可靠性较低。此外，实际地下地层往往倾角是变化的，若不考虑倾角的影响，容易产生非地质性相干异常，影响地质不连续构造的准确识别。

技术实现思路

1、为解决上述相关技术中的技术问题，本发明提供了一种基于局部频率的自适应窗口相干体计算方法，可以减少固定窗口混叠不同地层产生的阶梯状假象及地层产状变化产生的相干异常，提高对断层、不整合面、河道边界等地质不连续构造的刻画精度。

2、本发明提供的基于局部频率的自适应窗口相干体计算方法包括如下步骤：

3、获取地震数据体，所述地震数据体包括沿垂向方向和水平方向分布的多个数据采样点；

4、基于所述地震数据体，确定各所述数据采样点的局部频率和局部倾角；

5、针对任一当前数据采样点，基于所述当前数据采样点的局部频率确定相干计算窗口的垂向长度；

6、基于所述当前数据采样点的局部倾角，确定所述相干计算窗口内各地震道用于相干计算的数据采样点位置；

7、基于所述相干计算窗口内各地震道用于相干计算的数据采样点位置提取地震数据计算相干值，并计算所述当前数据采样点的相干值；

8、遍历多个所述数据采样点，得到各所述数据采样点的相干值，并构建与所述地震数据体匹配的相干体。

9、在一些实施例中，所述基于所述地震数据体，确定各所述数据采样点的局部频率，包括：

10、基于所述地震数据体，对所述地震数据体中各地震道对应的地震信号进行希尔伯特变换，得到对应的希尔伯特变换信号；

11、基于所述地震信号、所述希尔伯特变换信号，分别计算二者沿所述垂向方向的导数；

12、基于所述地震信号、所述希尔伯特变换信号及二者沿所述垂向方向的导数，并结合整形正则化，建立包含待求频率的频率求解关系；

13、基于预设的平滑算子，采用共轭梯度法对所述频率求解关系进行求解，得到各所述数据采样点的局部频率。

14、在一些实施例中，所述分别计算所述地震信号和所述希尔伯特变换信号沿所述垂向方向的导数，包括：

15、对所述地震信号和所述希尔伯特变换信号分别沿所述垂向方向进行傅里叶变换，得到对应的傅里叶变换结果；

16、在与所述垂向方向对应的频率域或波数域中，将所述傅里叶变换结果分别与对应的微分因子或相乘；

17、对相乘结果进行反傅里叶变换，得到所述地震信号的导数和所述希尔伯特变换信号的导数。

18、在一些实施例中，所述采用共轭梯度法对所述频率求解关系进行求解，包括：

19、基于整形正则化处理后的所述频率求解关系，利用共轭梯度法对所述频率求解关系进行迭代求解，直至满足预设迭代终止条件，其中所述预设迭代终止条件为迭代次数达到预设最大迭代次数，或者当前迭代的收敛指标小于预设精度阈值。

20、在一些实施例中，所述地震数据体为三维地震数据体，所述垂向方向为时间方向或深度方向，所述水平方向包括相互垂直交叉的横向方向和纵向方向；

21、所述基于所述地震数据体，确定各所述数据采样点的局部倾角，包括：

22、确定所述地震数据体分别沿所述垂向方向、所述横向方向和所述纵向方向的局部梯度；

23、基于三个方向的所述局部梯度构建各所述数据采样点对应的梯度结构张量；

24、基于所述梯度结构张量确定各所述数据采样点的局部倾角；

25、其中，所述局部梯度通过高斯卷积核的一阶导数卷积地震数据确定。

26、在一些实施例中，所述基于所述梯度结构张量确定各所述数据采样点的局部倾角，包括：

27、对所述梯度结构张量进行高斯平滑处理；

28、对平滑处理后的所述梯度结构张量进行特征值分解；

29、基于平滑处理后的所述梯度结构张量的最大特征值对应的特征向量，确定所述数据采样点在所述横向方向和所述纵向方向上的局部倾角。

30、在一些实施例中，所述基于所述当前数据采样点的局部倾角，确定所述相干计算窗口内不同地震道用于相干计算的数据采样点位置，包括：

31、将所述当前数据采样点所在的地震道确定为中心地震道；

32、确定用于相干计算的邻近地震道相对于所述中心地震道在所述横向方向和所述纵向方向上的空间偏移量；

33、基于所述空间偏移量以及所述当前数据采样点在所述横向方向和所述纵向方向上的局部倾角，确定各所述邻近地震道对应的垂向采样偏移量；

34、基于所述垂向采样偏移量确定各所述邻近地震道用于相干计算的数据采样点位置；

35、其中，所述相干计算窗口包括所述中心地震道以及围绕所述中心地震道分布的多个所述邻近地震道。

36、在一些实施例中，所述基于所述当前数据采样点的局部频率确定相干计算窗口的垂向长度，包括：

37、基于所述当前数据采样点的局部频率确定对应的局部周期；

38、基于所述局部周期和所述地震数据体的垂向采样间隔，确定所述相干计算窗口的垂向长度；

39、其中，所述相干计算窗口的垂向长度对应的采样点数量基于所述当前数据采样点的局部频率与所述垂向采样间隔的乘积的倒数确定。

40、基于同样的发明构思，本发明还提供了一种基于局部频率的自适应窗口相干体计算系统，其包括：

41、数据获取模块，用于获取地震数据体，所述地震数据体包括沿垂向方向和水平方向分布的多个数据采样点；

42、局部频率确定模块，用于基于所述地震数据体，确定各所述数据采样点的局部频率；

43、局部倾角确定模块，用于基于所述地震数据体，确定各所述数据采样点的局部倾角；

44、相干计算窗口确定模块，用于针对任一当前数据采样点，基于所述当前数据采样点的局部频率确定相干计算窗口的垂向长度；

45、采样位置确定模块，用于基于所述当前数据采样点的局部倾角，确定所述相干计算窗口内各地震道用于相干计算的数据采样点位置；

46、相干值确定模块，用于基于所述相干计算窗口内各地震道用于相干计算的数据采样点位置，从所述地震数据体中提取对应的地震数据，并计算所述当前数据采样点的相干值；

47、相干体构建模块，用于遍历所述多个数据采样点，以得到各所述数据采样点的相干值，并构建与所述地震数据体对应的相干体。

48、综上，本发明提供的基于局部频率的自适应窗口相干体计算方法和系统至少具有如下技术效果：相干计算窗口可以随地震信号的局部频率变化，并使不同地震道沿局部同相轴的倾角方向对齐，在兼顾垂向分辨率和抗噪能力的同时，减少固定窗口引起的阶梯状假象及地层产状变化产生的相干异常，使断层、不整合面、河道边界等地质不连续构造在相干体中显示得更加准确。