一种考虑相位的深度域方位地震子波提取方法

本发明涉及地震勘探与地球物理反演的，特别涉及一种考虑相位的深度域方位地震子波提取方法。

背景技术：

1、随着叠前深度偏移技术的发展，地震资料解释逐渐由时间域向深度域转变。相比时间域地震数据，深度域地震数据能够更真实地反映地下结构特征，并与测井资料在深度空间直接对应，从而提高储层描述与参数反演的精度。然而，由于地震波在复杂介质中的传播效应，深度域地震数据通常具有明显的非平稳特性，地震子波随深度发生变化，传统假设子波不变的方法难以适用。

2、地震子波提取是地震反演中的关键环节。已有研究提出了多种深度域子波提取方法。例如，zhang等（2017）基于压缩感知方法估计深度域子波，cai等（2024）利用谱分解方法构建子波字典，提高子波提取精度。这些方法在一定程度上改善了深度域子波提取效果，但大多侧重于振幅信息，对相位信息考虑不足，在复杂地质条件下容易导致子波估计偏差。

3、在信号分析方法方面，s变换因具有良好的时频局部化能力并能保持绝对相位信息，被广泛应用于非平稳地震信号分析（stockwell et al., 1996）。zhang和deng（2018，2023）将s变换引入深度域子波提取中，提高了子波随深度变化的刻画能力。然而，传统s变换在波数分辨率和深度分辨率之间存在一定限制，在复杂储层条件下容易出现谱混叠问题。

4、此外，地震信号的相位信息对地震子波形态具有重要影响。taner等（1979）提出的瞬时属性分析方法表明，相位信息对于描述地震信号特征具有重要作用。但在现有深度域子波提取方法中，相位信息通常未被充分利用，导致在存在相位畸变或非平稳传播效应时，子波提取结果稳定性较差。

5、综上所述，现有方法在深度域地震子波提取中仍存在不足：一是对子波相位信息利用不足；二是深度分辨率与波数分辨率难以兼顾；三是在低信噪比条件下稳定性有限。因此，有必要提出一种新的深度域地震子波提取方法，在提高分辨率的同时充分利用相位信息，以提高子波提取的精度与稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种考虑相位的深度域方位地震子波提取方法，为刻画深度域地震子波随深度、入射角及方位角的变化规律提供基础，同时为深度域地震反演和各向异性储层预测提供可靠的地球物理依据。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种考虑相位的深度域方位地震子波提取方法，包括：

2、从深度域非平稳地震信号特性出发，首先通过hilbert变换构建地震信号的复表示形式，提取瞬时相位与瞬时波数信息；其次，在传统s变换基础上，引入非线性波数权重及深度相关瞬时波数项，构建考虑相位效应的优化广义s变换，实现深度-波数域高分辨率谱分解；最后，通过逆变换恢复深度域地震记录，并结合初始反射系数模型，提取随深度、入射角及方位角变化的地震子波。

3、优选的，具体包括以下步骤：

4、1）输入不同入射角及方位角的叠前地震道集，基于hilbert变换构建地震信号的复表示形式，提取瞬时相位与瞬时波数信息，并将其引入s变换窗函数中，建立包含深度相关项的优化广义s变换表达式；

5、2）输入不同入射角及方位角的叠前地震道集，利用优化的广义s变换进行深度-波数域谱分解，同时引入相位信息，获得包含振幅与相位的复谱表示；

6、3）通过逆傅里叶变换恢复深度域地震记录，并结合初始反射系数模型，构建深度变化的子波矩阵，提取得到随深度、入射角及方位角变化的地震子波

7、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

8、通过引入瞬时波数信息对s变换窗函数进行改进，提高了深度分辨率，能够有效减少谱混叠现象；其次，在子波提取过程中同时考虑振幅与相位信息，相比传统仅利用振幅谱的方法，能够更加准确地恢复地震子波形态；再次，该方法能够提取随方位角变化的地震子波，保留各向异性响应特征，为方位角地震分析提供支持；最后，所建立的方法在噪声条件下具有较好的稳定性和抗干扰能力，可有效应用于复杂地质条件下的深度域地震数据处理与解释。

1.一种考虑相位的深度域方位地震子波提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种考虑相位的深度域方位地震子波提取方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：

3.如权利要求2所述的一种考虑相位效应的优化广义域方位地震子波提取方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括通过优化的广义s变换进行深度-波数域谱分解，同时引入相位信息，获得包含振幅与相位的复谱表示。

4.如权利要求3所述的一种考虑相位的深度域方位地震子波提取方法，其特征在于，在进行深度-波数域谱分解时，同时保留振幅信息与相位信息，构建复数形式的谱表示。

5.如权利要求1所述的一种考虑相位的深度域方位地震子波提取方法，其特征在于，输入不同入射角及方位角的叠前地震道集数据，分别进行优化广义s变换处理，获得随方位角和入射角变化的深度-波数谱。

6.如权利要求1所述的一种考虑相位的深度域方位地震子波提取方法，其特征在于，通过对深度-波数谱首先进行深度延迟轴的积分，再进行逆傅里叶变换恢复深度域地震记录，并结合初始反射系数模型构建子波矩阵。