一种叠后地震波相对波阻抗反演方法及系统与流程

1.本发明涉及油气勘探地球物理处理方法技术领域，特别是涉及一种叠后地震波相对波阻抗反演方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.叠后地震波阻抗反演是目前油气储层预测的一种重要技术，常见的叠后波阻抗反演技术如带限反演，主要是根据地层反褶积递归求出反射系数，或者是利用地震波形近似为反射系数，或者是通过建立波阻抗与反射系数的递推关系式逐层求解发射系数。该类方法的缺点是要求地震资料具有比较高的信噪比，有较宽的频带，同时保持相对振幅。
4.另一类常见的叠后波阻抗反演技术如测井约束下的宽带反演，主要通过各种反褶积计算得到的反射系数进行合成记录制作，通过目标函数对由井建立的波阻抗模型进行迭代修正来获得波阻抗。该类方法效果依赖于地震资料本身的品质，同样要求地震资料具有高信噪比，宽频带，保持相对振幅。
5.以随机反演为代表的地震约束下的测井内插外推技术，是从随机建模产生的一系列储层模型中优选出与地震数据最匹配的模型，该类方法突破了对地震宽频带的限制，但是反演效果依赖于各种统计特征，且统计特征要服从正态分布、对数正态分布或者能通过转换形成上述分布，要求工区内井点较多并且分布均匀，影响因素多，不利于广泛应用。
6.测井
‑
地震联合反演技术，如特征反演，利用已知的储层参数信息建立三维属性模型，通过模型估算技术修正初始模型以匹配地震数据，得到反演结果。这类方法的主要缺点是要求井资料等已知信息较多，统计测井特征和地震特征的正确性难度较大。
7.针对常规叠后波阻抗反演技术如反褶积、波动方程、随机过程、特征分析以及动力学特征等受限于地震波频带宽度，很难获得高分辨率的波阻抗信息，或对井信息要求较多，在一些区域无法实现。


技术实现要素：

8.为了解决上述问题，本发明提出了一种叠后地震波相对波阻抗反演方法及系统，基于同步挤压小波包变换进行叠后地震波相对波阻抗的反演，针对目标层位地震数据进行高分辨率的同步挤压小波包变换，在时频域内提取预设阈值范围内的模极大值曲线，通过选取适当的收缩母子波参数，利用同步挤压小波包反变换重构地震数据，实现重构高精度地震数据，最后结合带通积分获得相对声波阻抗。
9.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
10.第一方面，本发明提供一种叠后地震波相对波阻抗反演方法，包括：
11.获取目标层位的叠后地震波数据；
12.对叠后地震波数据逐道进行同步挤压小波包变换，以在时频域内提取预设阈值范
围内的模极大值曲线；
13.根据预选的收缩母子波参数，采用同步挤压小波包反变换从模极大值曲线中进行叠后地震波数据的重构；
14.对重构的叠后地震波数据进行带通积分得到相对波阻抗。
15.作为可选择的实施方式，对叠后地震波数据逐道进行同步挤压小波包变换得到叠后地震波数据的时频能量分布，在时频能量分布中提取预设阈值范围内的模极大值曲线。
16.作为可选择的实施方式，对叠后地震波数据x(t)进行同步挤压小波包变换的过程为：
17.t
x
(v,b)＝∫|w
x
(p,b)|2δ(v
x
(p,b)
‑
v)dp；
18.其中，w
x
(p,b)是叠后地震波数据x(t)在点(p,b)处的小波包变换，v
x
(p,b)为叠后地震波数据x(t)在点(p,b)处的局域小波向量估计。
19.作为可选择的实施方式，叠后地震波数据x(t)的小波包变换w
x
(p,b)为：
[0020][0021]
其中，为母小波的共轭函数，ω
pb
(t)＝|p|
s
ω(|p|
s
(x
‑
b))e
2πi(x
‑
b)p
，参数s∈(1/2,1)，|p|≥1；p,b∈r2；
[0022]
叠后地震波数据x(t)的局域小波向量估计v
x
(p,b)为：
[0023][0024]
其中，w
x
(p,b)≠0。
[0025]
作为可选择的实施方式，在时频域内提取预设阈值范围内的模极大值曲线的过程为：对经同步挤压小波包变换得到的时频能量分布按列优先原则进行矩阵元素的扫描，得到尺度因子f
j
下，区间t∈(t0‑
δ,t0 δ)内，满足|w(f
j
,t)|≤|w(f
j
,t0)|的点(f
j
,t0)，则点(f
j
,t0)为同步挤压小波包变换的局部模极大值点，其中，δ为常数；在预设阈值范围内，将局部模极大值点连接后，得到模极大值曲线。
[0026]
作为可选择的实施方式，重构的叠后地震波数据为：
[0027][0028]
其中，为ω
pb
(t)的双边框架；u
k
为第k个聚类子集。
[0029]
作为可选择的实施方式，获取目标层位的叠后地震波数据的过程为：综合利用地质信息、测井以及合成地震记录，标定叠后地震波数据的目标层位，确定叠后地震波数据的分析时间范围。
[0030]
第二方面，本发明提供一种叠后地震波相对波阻抗反演系统，包括：
[0031]
数据获取模块，被配置为获取目标层位的叠后地震波数据；
[0032]
同步挤压小波包变换模块，被配置为对叠后地震波数据逐道进行同步挤压小波包变换，以在时频域内提取预设阈值范围内的模极大值曲线；
[0033]
数据重构模块，被配置为根据预选的收缩母子波参数，采用同步挤压小波包反变换从模极大值曲线中进行叠后地震波数据的重构；
[0034]
反演模块，被配置为对重构的叠后地震波数据进行带通积分得到相对波阻抗。
[0035]
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法。
[0036]
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。
[0037]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0038]
本发明提供一种基于同步挤压小波包变换的叠后地震波相对波阻抗反演方法，核心是将叠后地震波数据进行同步挤压小波包变换，获得阈值范围内的模极大值曲线，结合同步挤压小波包反变换重构数据，再对重构数据进行带通积分获得相对波阻抗。无需井位信息，同时避免了传统波阻抗反演技术受限于地震波频带宽度及需要大量井位信息的缺陷，可适用于低信噪比地震数据。
[0039]
本发明的叠后地震波相对波阻抗反演方法使用了具有极高时频分辨率的同步挤压小波包变换，更适合非线性非平稳地震信号的处理，抗噪声性能更强，保证计算结果的精度。
[0040]
本发明的叠后地震波相对波阻抗反演方法适合地震信号大批量处理，适用于深度域地震数据处理。
[0041]
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0042]
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0043]
图1为本发明实施例1提供的叠后地震波相对波阻抗反演方法流程图；
[0044]
图2为本发明实施例1提供的过井二维叠后偏移地震剖面；
[0045]
图3为本发明实施例1提供的过井地震剖面经过同步挤压小波包变换处理后的重构剖面；
[0046]
图4为本发明实施例1提供的利用叠后地震波相对波阻抗反演方法估计的波阻抗剖面；
[0047]
图5为本发明实施例1提供的利用常规波阻抗技术估计的波阻抗剖面。
具体实施方式
[0048]
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
[0049]
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0050]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，
意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0051]
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0052]
实施例1
[0053]
如图1所示，本实施例提供一种叠后地震波相对波阻抗反演方法，具体是一种基于同步挤压小波包变换的叠后地震波相对声波阻抗反演方法，包括：
[0054]
s1：获取目标层位的叠后地震波数据；
[0055]
s2：对叠后地震波数据逐道进行同步挤压小波包变换，以在时频域内提取预设阈值范围内的模极大值曲线；
[0056]
s3：根据预选的收缩母子波参数，采用同步挤压小波包反变换从模极大值曲线中进行叠后地震波数据的重构；
[0057]
s4：对重构的叠后地震波数据进行带通积分得到相对波阻抗。
[0058]
所述步骤s1，标定叠后地震波数据的目标层位，具体包括：综合利用地质信息、测井以及合成地震记录等信息，准确标定叠后地震波数据的目标层位，同时确定叠后地震波数据的分析时间范围。
[0059]
所述步骤s2中，在叠后地震波数据的分析时间范围内，利用同步挤压小波包变换得到目标层位的叠后地震波数据的时频能量分布，并在得到的时频能量分布中提取预设阈值范围内的模极大值曲线；具体包括如下步骤：
[0060]
s2
‑
1：对叠后地震波数据进行同步挤压小波包变换；同步挤压小波包变换是一种基于小波包变换和能量重排的自适应高分辨率时频分析方法；利用下式对叠后地震波数据x(t)进行同步挤压小波包变换：
[0061]
t
x
(v,b)＝∫|w
x
(p,b)|2δ(v
x
(p,b)
‑
v)dp，
ꢀꢀꢀ
(1)
[0062]
其中，w
x
(p,b)是叠后地震波数据x(t)的小波包变换，即：
[0063][0064]
其中，为母小波的共轭函数，ω
pb
(t)＝|p|
s
ω(|p|
s
(x
‑
b))e
2πi(x
‑
b)p
，参数s∈(1/2,1)，|p|≥1；p,b∈r2；i为虚数单位。
[0065]
v
x
(p,b)为叠后地震波数据x(t)在点(p,b)处的局域小波向量估计：
[0066][0067]
其中，w
x
(p,b)≠0。
[0068]
s2
‑
2：从同步挤压小波包变换的时频能量分布中提取预设阈值范围内的模极大值曲线；
[0069]
在时频能量分布中按列优先原则进行矩阵元素扫描，计算尺度因子f
j
下，区间t∈(t0‑
δ,t0 δ)内，满足|w(f
j
,t)|≤|w(f
j
,t0)|的点(f
j
,t0)，则点(f
j
,t0)为同步挤压小波包变换的局部模极大值点，其中，δ为常数；选取合适的阈值c，将能量占优的模极大值点连接后，得到模极大值曲线。
[0070]
所述步骤s3中，针对目标层位的叠后地震波数据，选取适当的收缩母子波参数，利
用同步挤压小波包反变换从模极大值曲线中计算重构数据；
[0071]
可以理解的，适当的收缩母子波参数可以结合实际地震资料测试进行选择。
[0072]
重构数据y(t)表示为：
[0073][0074]
其中，为ω
pb
(t)的双边框架；u
k
为第k个聚类子集。
[0075]
所述步骤s4中，针对目标层位的叠后地震波数据，对重构数据利用带通积分器计算相对声波阻抗，完成对相对声波阻抗的反演。
[0076]
本实施例基于同步挤压小波包变换算法进行叠后地震波相对声波阻抗反演，核心是通过时频域地震信号的同步挤压小波包分解，利用合理的模极大值曲线重构高分辨率地震数据，结合带通积分获得相对声波阻抗。
[0077]
对上述方法进行验证，如图2所示是一条过井二维叠后偏移地震剖面，其中，黑色线为目标层上下层位，井轨迹如黑色曲线所示。如图3所示为过井地震剖面经过同步挤压小波包变换处理后的重构剖面，从图3中可以看到，重构剖面具有更高的分辨率，显示了目标层段更多细节信息。
[0078]
图4为利用本实施例方法估计的波阻抗剖面(目标层段)，图4中椭圆示意范围内为测井解释含气储层所在区域。图5为利用常规地质统计波阻抗技术估计的波阻抗剖面(目标层段)，与图4相比，常规方法分辨率较低，椭圆示意区内，本实施例方法能更好的识别出储层的三个主要含气区域，并且对中间含气区域能显示出更多细节，细节清晰，常规方法分辨率较低。
[0079]
实施例2
[0080]
本实施例提供一种叠后地震波相对波阻抗反演系统，包括：
[0081]
数据获取模块，被配置为获取目标层位的叠后地震波数据；
[0082]
同步挤压小波包变换模块，被配置为对叠后地震波数据逐道进行同步挤压小波包变换，以在时频域内提取预设阈值范围内的模极大值曲线；
[0083]
数据重构模块，被配置为根据预选的收缩母子波参数，采用同步挤压小波包反变换从模极大值曲线中进行叠后地震波数据的重构；
[0084]
反演模块，被配置为对重构的叠后地震波数据进行带通积分得到相对波阻抗。
[0085]
此处需要说明的是，上述模块对应于实施例1中所述的步骤，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
[0086]
在更多实施例中，还提供：
[0087]
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
[0088]
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元cpu，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器dsp、专用集成电路asic，现成可编程门阵列fpga或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者
该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0089]
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
[0090]
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1中所述的方法。
[0091]
实施例1中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
[0092]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0093]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。