專利名稱：一種時頻域大地吸收衰減補償方法
所屬領域本發(fā)明涉及石油地球物理勘探地震數(shù)據(jù)的處理技術，是一種時頻域大地吸收衰減補償方法。
地震資料處理的主要任務是根據(jù)地震波的傳播理論，利用電子計算機等設備和相應的地震資料處理軟件，對野外采集的原始地震資料進行各種加工處理，以獲得能反映地下地層結構的“地震剖面圖”和反映地層巖性變化的地震波振幅、頻率、傳播速度等信息，供解釋人員尋找有利油氣圈閉、確定井位使用。
地震資料處理過程主要包括以下幾個處理步驟(1)預處理為后續(xù)資料處理所做的準備工作。首先，野外采集的原始地震資料需要進行解編或數(shù)據(jù)格式轉換，把不同格式記錄的原始地震數(shù)據(jù)轉換成適合資料處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式。其次是加載觀測系統(tǒng)信息，就是將野外采集的有關觀測信息記入地震記錄道頭或特定的數(shù)據(jù)庫，如炮點位置、接收點位置、地表高程、排列圖形等，供后續(xù)資料處理使用。第三是地震波的振幅處理。地震波在地下傳播過程中，隨著傳播距離(時間)的增大，它的能量(振幅)和視頻率逐漸降低，造成這種現(xiàn)象的主要原因是地震波的球面發(fā)散和大地介質的非完全彈性產(chǎn)生的大地吸收衰減。而振幅處理的目的就是盡量消除這種球面發(fā)散和大地吸收對地震波振幅和頻率的影響，使地震波振幅和頻率的變化只與地層巖性和地層反射系數(shù)的變化有關。另外，根據(jù)需要預處理還可以包括預濾波、野外靜校正等處理。
(2)反褶積由于大地濾波的影響，激發(fā)的地震子波在傳播過程中頻率逐漸降低，延續(xù)時間逐漸變長，反褶積的目的就是壓縮地震子波，提高地震剖面的分辨率。
(3)水平疊加目前地震勘探都普遍采用多次覆蓋觀測技術，地下同一反射點可以進行多次重復觀測接收，將同一反射點多次觀測的結果進行疊加，達到壓制干擾波，突出有效波的目的。水平疊加包括兩個主要步驟速度分析和動校正，由于同一反射點每次觀測的炮檢距不同，地震波傳播的路徑和距離也不同，各次觀測記錄上反射波達到時間存在時差，這個時差與地層速度和反射界面深度有關，稱為正常時差。速度分析和動校正的目的就是消除不同炮檢距造成的正常時差影響，對地下同一反射點的記錄道進行同相疊加，來提高地震剖面的信噪比。
(4)偏移歸位在水平疊加剖面中，傾斜反射界和斷面波會偏離它的空間真實位置，另外水平疊加剖面中繞射波也很強。偏移的目的就是實現(xiàn)反射層的空間歸位，把反射層偏移到其空間的真實位置上，并使繞射波收斂。
通過以上步驟，可以把野外采集的地震數(shù)據(jù)資料變?yōu)榉从车叵碌貙咏Y構的地震剖面，完成了地震資料處理工作。由于本專利申請主要涉及地震波的振幅處理技術，所以下面詳細解釋地震波傳播過程中的大地吸收衰減規(guī)律和地震波振幅處理之關系。
石油地球物理勘探采用地震手段考察大地構造時是基于地震波的傳播規(guī)律，地球介質在0-10公里內基本滿足非完全彈性介質的條件，當?shù)卣鸩ㄔ谠摻橘|中傳播時，隨傳播距離的增加將引起振幅和頻率的球面發(fā)散與吸收衰減，如圖1的地震波傳播和反射示意圖。從實際的地震采集單炮數(shù)據(jù)圖(圖2)和統(tǒng)計頻譜分析圖(圖3)也可明顯看出地震波隨傳播距離(時間)的增加引起振幅衰減和頻率吸收衰減的作用，以及由于近地表引起的空間激發(fā)振幅和頻率變化。
當前，在地震數(shù)據(jù)處理中采用的常規(guī)球面發(fā)散與吸收衰減補償有如下主要方法。
1.常規(guī)球面發(fā)散與吸收補償方法(牟永光，地震資料數(shù)字處理方法，石油工業(yè)出版社，1981、3)，其數(shù)學公式的描述是A(t)=1v(t)·teαv(t)t]]>(式1)，其中t——傳播時間；v(t)——區(qū)域速度；α——吸收系數(shù)。從公式中可以看出，該方法僅補償隨時間(傳播距離)變化的振幅衰減，而不能不補償隨頻率變化的吸收衰減。從而難以完全補償實際大地(非完全彈性介質)引起的隨傳播距離的增加對振幅和頻率的衰減影響，因此難以獲得高分辨率的地震成象結果。采用這種方法將以上實際的地震采集單炮數(shù)據(jù)圖(圖2)處理后的結果為圖4，從圖2和圖4的比較可以看出該方法沒有實現(xiàn)時頻域的吸收衰減補償作用，同時也難以消除炮件間的激發(fā)頻率能量差異。此外，在時間補償振幅的同時增強了干擾的能量。
2.常規(guī)反Q濾波方法(Futterman W I.Dispersive body wave.GeophysicsRes.1962.675279-5291；Hale D.Q-Adaptive deconvelution.Sep Report.1982.30133-158)。根據(jù)Futterman模型(1962年)，振幅衰減滿足A(t,f)=A(0,f)e-πftQ]]>(式2)，其中t——傳播時間；Q——地層品質因子；f——頻率。Hale(1982年)在此基礎上提出反Q濾波方法即 (式3)，其中t——傳播時間；Q——地層品質因子；f——頻率；——相位因子。
從公式(3)中可以看出這種方法盡管可以在時頻域補償大地引起的振幅與頻率衰減作用，但必須已知地層品質因子Q。然而實際處理中，地層品質因子Q是未知的，需要通過Q掃描實驗求取近似值，同時也難以求取空變的Q信息。因此實際處理中，我們通常難以提供公式(3)中的空變地層品質因子Q(t，x)。此外，由于實驗所獲得的“Q(t，x)”不完全符合實際大地的衰減和吸收過程，從而也難以獲得高分辨率的成象結果。圖5給出了經(jīng)過常規(guī)球面發(fā)散與吸收補償后，再經(jīng)反Q補償后的炮集數(shù)據(jù)?？梢钥闯觯诔Ｒ?guī)球面發(fā)散與吸收補償后，該方法可以補償隨時間的頻率振幅吸收衰減影響。但該方法無法消除炮間頻率能量差異問題。除此之外，它也會相對增強炮間的干擾能量。
3.常規(guī)譜白化方法，即y(t)=Σn=1NAGC{Fn[x(t)]}]]>(式4)，其中y(t)——輸出數(shù)據(jù)；t——傳播時間；x(t)——輸入數(shù)據(jù)；Fn[]——第n個濾波因子；AGC{}——自動增益；N——濾波器個數(shù)。
方法在實際中已經(jīng)應用多年，但并不廣泛。其重要原因是它在理論上并不嚴謹，且無理論的出處。它是假設反射系數(shù)白噪的條件下，通過對分頻數(shù)據(jù)進行自動增益(AGC)來補償振幅隨時間和頻率的吸收衰減。因此，難以保持反射信息的振幅和波形關系。圖6給出了經(jīng)常規(guī)球面發(fā)散與吸收補償后，再經(jīng)譜白化補償?shù)呐诩瘮?shù)據(jù)?？梢钥闯?，該方法可以補償時間與頻率的振幅吸收衰減影響，但該方法無法保持子波和振幅能量的信息，因此不能用于巖性地震勘探中。除此之外，它也會相對增強炮間的干擾能量。
4.單道或多道反褶積方法(Robinson.E.A，Principles of digitalWiener filtering，Geophysical prospecting，Vol.15，No3，P311-333，(1967))。在地震資料處理中，關于激發(fā)子波的吸收衰減是通過時窗統(tǒng)計子波反褶積來補償?shù)摹亩?，這類方法的結果是基于時窗統(tǒng)計內平均條件下的時頻補償，難以較好符合逐點補償振幅衰減和頻率吸收作用。ϵ=Σt=1L[x(t)*d(t)-b(t)]2]]>(式5)，其中t——傳播時間；x(t)——輸入數(shù)據(jù)；d(t)——反褶積因子；b(t)——期望輸出子波；L——時窗長度。圖7給出了經(jīng)常規(guī)球面發(fā)散與吸收補償+炮點統(tǒng)計反褶積的炮集數(shù)據(jù)。從圖7可以看出，盡管增加了球面發(fā)散的補償后，反褶積也難以完全補償時頻吸收衰減的作用。除此之外，它也會相對引起炮集內各道干擾能量的變化。
綜上所述，現(xiàn)有技術對地震數(shù)據(jù)的處理均有不足之處，如常規(guī)球面發(fā)散與吸收衰減補償有僅能補償隨時間的能量衰減，而不能補償隨頻率的吸收衰減的問題；反Q濾波方法有難以提供空變參數(shù)的問題；譜白化方法有難以保持振幅的問題；反褶積方法有不能點點補償吸收衰減變化的問題。
本發(fā)明采用如下技術方案將野外采集的原始地震數(shù)據(jù)通過數(shù)學變換為時間頻率域的信號，即將時間域的全頻地震信號分解為各個不同頻率段的時頻域地震信號，對每個頻率段的地震信號求取它的吸收衰減曲線，通過地震信號的均方根振幅來擬合出它的吸收衰減曲線。
本發(fā)明還采用如下技術方案，具體步驟是把地震信號劃分為許多小的時窗，在這些小時窗內計算它的均方根振幅，然后用最小平方法擬合出一條指數(shù)吸收衰減曲線；用計算出的吸收衰減曲線對相應頻率段的地震信號進行補償；依次對每個頻率段進行上述的大地吸收衰減補償處理；最后將所有補償后的各個頻率段的信號重建為時間域的全頻信號，完成時頻域的大地吸收衰減補償。
數(shù)學變換的方法可采用小波變換或富立葉變換。
本發(fā)明可以采用如下公式計算A(t,fj)=e2πα(t,fj)]]>fj＝f1；f2；…fn其中A(t，fj)——表示在時間t，對應頻率fj的地震信號振幅；α(t,fj)=α0fj+α1fjt+α2fjt2+···+αnfjtn;]]>吸收曲線的指數(shù)項，吸收系數(shù)α0fj,α1fj,α2fj,······,αnfj]]>通過最小平方擬合計算得到；t——傳播時間；fj——小波變換的主頻；公式中的吸收衰減系數(shù)α(t，fj)既是時間的函數(shù)又是頻率的函數(shù)，描述每個頻率時間的振幅所滿足的吸收衰減曲線，通過最小平方擬合求取多項式系數(shù)αj，可以計算出每個頻率的振幅衰減曲線，進而對每個頻率的時間振幅進行補償。
本發(fā)明可以采用如下數(shù)學計算步驟1)小波分解利用小波變換把時間域地震信號x(t)分解為不同的頻率通道的時頻域信號X(t，fj)；x(t)→X(t，fj)，其中x(t)——時間域地震信號道，X(t，fj)——小波變換后的地震道，fj＝f1；f2；…fn，fj——小波變換的主頻；公式是將時間域地震信號x(t)經(jīng)過小波變換分解為一系列不同尺度(頻道)的時頻域信號X(t，fj)；2)采用最小二乘公式(8)對每個時頻域信號道擬合求取球面發(fā)散與吸收因子，ϵ=Σt∈Ω{lnA[X(t,fj)]-α(t,fj)}2,]]>其中ε——最小平方誤差；A[·]---時窗均方根振幅值，α(t,fj)=α0fj+α1fjt+α2fjt2+···+αnfjtn]]>——吸收系數(shù)，fj——小波變換的主頻；n——時間項的階數(shù)；通過公式可求得α0f，α1f，…，αnf各系數(shù)，其中n的取值根據(jù)能量吸收衰減曲線的復雜性由具體資料確定，進而可以求取各時頻域信號道的能量吸收曲線Rf(t)=exp[α0f+α1f·t+α2f·t2+···],]]>式中Rf(t)是第f個頻道的吸收衰減曲線；t是傳播時間。根據(jù)能量吸收曲線對各時頻域信號道進行補償；3)補償與數(shù)據(jù)重建x′(t)=Σf=f1fNX(t,f)Qj(t,f),]]>其中Qj(t,f)=1Rf(t),]]>是補償因子，即吸收曲線的倒數(shù)，f1，f2，…，fN表示不同的頻率通道，公式可以實現(xiàn)對每個時頻域信號道的補償，并經(jīng)過小波反變換重建時間域地震信號x(t)，從而完成時頻域的大地吸收衰減補償。
本發(fā)明圖2是原始輸入炮集數(shù)據(jù)，圖4是經(jīng)常規(guī)球面發(fā)散與吸收衰減補償后的炮集數(shù)據(jù)結果；圖4和圖2比較可以看出，常規(guī)球面發(fā)散與吸收衰減補償只能有效地補償隨傳播時間(距離)增加而造成的地震波振幅衰減影響，而難以克服隨頻率的吸收衰減影響。圖8是經(jīng)本發(fā)明時頻域大地吸收衰減補償處理后的炮集數(shù)據(jù)。從圖4和圖8兩種處理方法的比較可以看出，本發(fā)明較好的補償了地震波隨時間和頻率的吸收衰減影響，它比原有常規(guī)方法更好的符合了大地吸收衰減作用，從而獲得了更高分辨率炮集數(shù)據(jù)。除此之外，從兩圖比較也可以看出新方法由于采用時頻域補償，從而可以較好的回避干擾面波能量的影響；并且可以較好的消除近地表引起的激發(fā)炮間能量差異。
本發(fā)明的處理實例圖9是實際采集的地震數(shù)據(jù)的純波疊加結果，從實際純波疊加數(shù)據(jù)可以看出球面發(fā)散與大地吸收衰減的影響，即淺層頻率高，振幅強；而深層振幅弱，頻率低。圖10經(jīng)過常規(guī)球面發(fā)散與吸收衰減補償(公式(1))后的疊加結果。對比圖9和圖10可以看出振幅的衰減得到了較好的補償，但由于公式(1)中不含頻率補償項因此無法補償頻率的吸收衰減作用。經(jīng)本發(fā)明處理后的疊加剖面如圖11。從圖9、圖10和圖11的疊加剖面比較不難看出，經(jīng)本發(fā)明時頻域大地吸收衰減補償后的疊加數(shù)據(jù)明顯的補償了大地球面發(fā)散與吸收衰減的作用，明顯地提高了地震數(shù)據(jù)的成像分辨率。本發(fā)明較好地實現(xiàn)了時頻域逐點補償球面發(fā)散與大地吸收衰減的影響，并且該方法是相對保持振幅的處理方法。由于本發(fā)明只能補償時頻域吸收衰減的振幅變化，以及近地表引起的激發(fā)差異，不能補償激發(fā)子波的變化。因此在應用本發(fā)明后，再采用地表一致性反褶積將可以達到時頻域振幅和子波的補償效果。


圖1為地震波傳播和反射示意圖；圖2為實際地震采集單炮數(shù)據(jù)圖；圖3為統(tǒng)計頻譜分析圖；圖4為常規(guī)球面發(fā)散與吸收補償處理后的炮集數(shù)據(jù)圖；圖5為常規(guī)球面發(fā)散與吸收補償+反Q濾波處理后的炮集數(shù)據(jù)圖；圖6為常規(guī)球面發(fā)散與吸收補償+譜白化處理后的炮集數(shù)據(jù)圖；圖7為常規(guī)球面發(fā)散與吸收補償+炮點反褶積處理后的炮集數(shù)據(jù)圖；圖8為經(jīng)本發(fā)明方法補償處理后的炮集數(shù)據(jù)圖；圖9為實際采集的地震數(shù)據(jù)的純波疊加結果圖；圖10為常規(guī)球面發(fā)散與吸收衰減補償疊加結果圖；圖11為經(jīng)本發(fā)明處理后吸收衰減補償疊加結果圖。
發(fā)明實施詳述本發(fā)明的主要內容是根據(jù)實際地震波在大地傳播過程中的吸收衰減規(guī)律，實現(xiàn)了在時頻域中對大地吸收衰減進行點點補償?shù)男路椒?。本發(fā)明首先將野外采集的原始地震數(shù)據(jù)通過數(shù)學變換(小波變換、富立葉變換等)變換為時間頻率域的信號，這樣一來時間域的全頻地震信號就可以分解為各個不同頻率段的地震信號，在每個足夠小的頻率段中，可以認為它們的大地吸收衰減規(guī)律是一樣的。因此可以對每個頻率段的地震信號求取它的吸收衰減曲線。假設地震波振幅衰減滿足指數(shù)衰減規(guī)律，通過地震信號的均方根振幅來擬合出它的吸收衰減曲線，具體方法是把地震信號劃分為許多小的時窗，在這些小時窗內計算它的均方根振幅，然后用最小平方法擬合出一條指數(shù)吸收衰減曲線。然后用計算出的吸收衰減曲線對相應頻率段的地震信號進行補償，這樣一來就消除了該頻率段的大地吸收衰減的影響，依次對每個頻率段進行上述的大地吸收衰減補償處理。最后將所有補償后的各個頻率段的信號重建為時間域的全頻信號，從而完成時頻域的大地吸收衰減補償。由于本發(fā)明是對每個頻率段的地震信號采用不同的吸收曲線進行補償，因而滿足了地震波振幅衰減隨頻率變化的特性。
本發(fā)明數(shù)學公式如(6)A(t,fj)=e2πα(t,fj)]]>fj＝f1；f2；…fn(6)其中A(t，fj)——表示在時間t，對應頻率fj的地震信號振幅；α(t,fj)=α0fj+α1fjt+α2fjt2+···+αnfjtn;]]>吸收曲線的指數(shù)項，吸收系數(shù)α0fj,α1fj,α2fj,······,αnfj]]>通過最小平方擬合計算得到；t——傳播時間；fj——小波變換的主頻；公式(6)的物理意義在于它合理地描述了實際地震波在地下傳播過程的物理機制。充分反映了地震波振幅衰減隨時間和頻率的變化而變化，即它既是時變的又是頻變的這一特性，并且地震波振幅衰減滿足指數(shù)規(guī)律衰減的假設。公式(6)中的吸收衰減系數(shù)α(t，fj)既是時間的函數(shù)又是頻率的函數(shù)，它準確描述了每個頻率時間的振幅所滿足的吸收衰減曲線，通過最小平方擬合求取多項式系數(shù)αj，就可以計算出每個頻率的振幅衰減曲線，進而對每個頻率的時間振幅進行補償。
公式(6)顯然和常規(guī)處理的方法不同，首先，該補償因子是時間和頻率的函數(shù)，但它又不是依靠地層品質因子Q來實現(xiàn)補償?shù)?。然而，公?6)包含了式3和式1振幅補償?shù)奈锢碓?。證明如下當公式(6)不以頻率為參量，而取頻率的一次項時，公式(6)可簡化為具有高階時間項的常規(guī)補償公式(7)，A(t，f)＝e2πfα(t)(7)，其中α(t)＝α0+α1t+α2t2+…+αntn，是吸收系數(shù)；t——傳播時間；比較公式(7)和公式(3)在忽略相位因子時(實際處理假設小相位或不應用)有α(t)≈πtQ,]]>從以上關系顯然新理論可以通過高階α(t)擬合描述 項(公式(8))，它顯然彌補了人為提供大地Q吸收因子的問題；此外，當高階項僅取一次項，并且忽略頻率吸收衰減時，公式(7)和公式(1)滿足如下關系e2πα0≈1tv(t);]]>e2πα1t≈e-αt.]]>從以上分析表明公式(6)包含了公式(1)和公式(3)的物理意義，并且通過實際數(shù)據(jù)的最小平方法擬合處理可以實現(xiàn)實際地震數(shù)據(jù)的振幅補償(如公式(8)所示)。ϵ=Σt=1M[lnMIDi=1,2,···K{A|Xi(t,fj)|}-α(t,fj)]]]>fj＝f0；f1；…；fn(8)其中α(t,fj)=α0fj+α1fjt+α2fjt2+···+αnfjtn]]>——吸收系數(shù)；t——傳播時間；fj——小波變換的主頻；X(t，fj)——小波變換后的地震道；A|·|——振幅譜； ——中值統(tǒng)計濾波；i＝1，2，…K——處理數(shù)據(jù)中最好炮集數(shù)據(jù)道號；公式(8)是曲線擬合的離散公式，由于實際地震數(shù)據(jù)的振幅足夠多，因此這是一個超定方程組，在最小平方意義下求解方程組，即可求得多項式系數(shù)αj。
關于子波反褶積公式(5)的補償，本文認為在時頻域振幅補償后，仍需要進行子波反褶積處理。但此時僅是補償子波的差異，而不用考慮隨時間和頻率變化的問題。
時頻域大地吸收衰減補償?shù)木唧w計算方法步驟如下1)小波分解(Mallat算法(1992年))小波變換是近年來發(fā)展起來新的信號分析的數(shù)學工具，它繼承和發(fā)展了窗口Fourier變換的局部化思想，并由于它的許多良好特性而得到廣泛應用。本發(fā)明就利用小波變換把時間域地震信號x(t)分解為不同的頻率通道的時頻域信號X(t，fj)。x(t)→X(t，fj)(13)其中x(t)——時間域地震信號道；X(t，fj)——小波變換后的地震道；fj＝f1；f2；…fn，fj——小波變換的主頻。
公式(13)的物理意義是將時間域地震信號x(t)經(jīng)過小波變換分解為一系列不同尺度(頻道)的時頻域信號X(t，fj)。
2)采用最小二乘公式(8)對每個時頻域信號道擬合求取球面發(fā)散與吸收因子ϵ=Σt∈Ω{lnA[X(t,fj)]-α(t,fj)}2---(14)]]>其中ε——最小平方誤差；A[·]---時窗均方根振幅值；α(t,fj)=α0fj+α1fjt+α2fjt2+···+αnfitn]]>——吸收系數(shù)；fj——小波變換的主頻；n——時間項的階數(shù)。
在最小平方意義下通過公式(14)即可求得α0f，α1f，…，αnf各系數(shù)，其中n的取值根據(jù)能量吸收衰減曲線的復雜性由具體資料確定，進而可以求取各時頻域信號道的能量吸收曲線Rf(t)=exp[α0f+α1f·t+α2f·t2+···],]]>式中Rf(t)是第f個頻道的吸收衰減曲線；t是傳播時間。根據(jù)能量吸收曲線對各時頻域信號道進行補償。
3)補償與數(shù)據(jù)重建x′(t)=Σf=f1fNX(t,f)Qj(t,f)---(15)]]>其中Qj(t,f)=1Rf(t),]]>是補償因子，即吸收曲線的倒數(shù)；f1，f2，…，fN表示不同的頻率通道。
通過公式(15)可以實現(xiàn)對每個時頻域信號道的補償，并經(jīng)過小波反變換重建時間域地震信號x(t)，從而完成時頻域的大地吸收衰減補償。
從以上計算步驟可以看出，時頻域大地吸收衰減補償是利用小波變換將地震信號分解到時頻域不同的頻率尺度(頻道)。對各個頻道的信號擬合其低頻能量吸收曲線進行補償，通過小波重建補償后的地震信號實現(xiàn)時頻域點點補償大地吸收衰減。
本發(fā)明小波分解算法具體可以采用如下方法設{Vm}是一個給定的多分辨分析，和Ψ分別是相應的尺度函數(shù)和小波函數(shù)。對地震信號x(t)∈L2(R)進行分析，設x(t)由xM∈VM逼近(M為定數(shù))。在離散數(shù)字信號條件下，它是滿足xM∈VM有限分辨率逼近的。有xM=xM-1+dxM-1=xM-N+Σi=1NdxM-i---(16),]]>由 分解為 CM→CM-1→CM-2→…→CM-N，dM-1→dM-2→…→dM-N，重建為Ckm+1=Σl∈zhk-2lClm+Σl∈zgk-2ldlm---(18);]]>CM-N→CM-N+1→…→CM-1→CM，dM-NdM-N+1…dM-1其中，dxm是x(t)頻率介于2-mfNy和2-(m+1)fNy(fNy是Nyquist頻率)之間的成份，用X(t，fj)表示。這樣，按Mallat算法，地震信號x(t)可以分解為不同的頻率通道。
x(t)→X(t，fj)(19)，其中fj＝f1；f2；…fn，fj——小波變換的主頻。
通過公式(13)可以將時間域地震信號x(t)經(jīng)過小波變換分解為不同尺度(頻道)的時頻域信號X(t，fj)。
權利要求
1.一種時頻域大地吸收衰減補償方法，其特征在于將野外采集的原始時間域的全頻地震信號通過數(shù)學變換分解為各個不同頻率段的時頻域地震信號，對每個頻率段的地震信號求取它的吸收衰減曲線，通過地震信號的均方根振幅來擬合出它的吸收衰減曲線。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種時頻域大地吸收衰減補償方法，其特征在于具體步驟是把地震信號劃分為許多小的時窗，在這些小時窗內計算它的均方根振幅，然后用最小平方法擬合出一條指數(shù)吸收衰減曲線；用計算出的吸收衰減曲線對相應頻率段的地震信號進行補償；依次對每個頻率段進行上述的大地吸收衰減補償處理；最后將所有補償后的各個頻率段的信號重建為時間域的全頻信號，完成時頻域的大地吸收衰減補償。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種時頻域大地吸收衰減補償方法，其特征在于數(shù)學變換的方法可采用小波變換或富立葉變換。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種時頻域大地吸收衰減補償方法，其特征在于可以采用如下公式計算A(t,fj)=e2πα(t,fj)]]>fj＝f1；f2；…fn其中A(t，fj)——表示在時間t，對應頻率fj的地震信號振幅；α(t,fj)=α0fj+α1fjt+α2fjt2+···+αnfjtn;]]>吸收曲線的指數(shù)項，吸收系數(shù)α0fj,α1fj,α2fj,······,αnfj]]>通過最小平方擬合計算得到；t——傳播時間；fj——小波變換的主頻；公式中的吸收衰減系數(shù)α(t，fj)既是時間的函數(shù)又是頻率的函數(shù)，描述每個頻率時間的振幅所滿足的吸收衰減曲線，通過最小平方擬合求取多項式系數(shù)αj，可以計算出每個頻率的振幅衰減曲線，進而對每個頻率的時間振幅進行補償。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種時頻域大地吸收衰減補償方法，其特征在于可以采用如下數(shù)學計算步驟1)小波分解利用小波變換把時間域地震信號x(t)分解為不同的頻率通道的時頻域信號X(t，fj)；x(t)→X(t，fj)，其中x(t)——時間域地震信號道，X(t，fj)——小波變換后的地震道，fj＝f1；f2；…fn，fj——小波變換的主頻；公式是將時間域地震信號x(t)經(jīng)過小波變換分解為一系列不同尺度(頻道)的時頻域信號X(t，fj)；2)采用最小二乘公式(8)對每個時頻域信號道擬合求取球面發(fā)散與吸收因子，ϵ=Σt∈Ω{lnA[X(t,fj)]-α(t,fj)}2,]]>其中ε——最小平方誤差；A[·]---時窗均方根振幅值，α(t,fj)=α0fj+α1fjt+α2fjt2+···+αnfjtn]]>——吸收系數(shù)，fj——小波變換的主頻；n——時間項的階數(shù)；通過公式可求得α0f，α1f，…，αnf各系數(shù)，其中n的取值根據(jù)能量吸收衰減曲線的復雜性由具體資料確定，進而可以求取各時頻域信號道的能量吸收曲線Rf(t)=exp[α0f+α1f·t+α2f·t2+···],]]>式中Rf(t)是第f個頻道的吸收衰減曲線；t是傳播時間。根據(jù)能量吸收曲線對各時頻域信號道進行補償；3)補償與數(shù)據(jù)重建x′(t)=Σf=f1fNX(t,f)Qj(t,f),]]>其中Qj(t,f)=1Rf(t),]]>是補償因子，即吸收曲線的倒數(shù)，f1，f2，…，fN表示不同的頻率通道，公式可以實現(xiàn)對每個時頻域信號道的補償，并經(jīng)過小波反變換重建時間域地震信號x(t)，從而完成時頻域的大地吸收衰減補償。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油地球物理勘探地震數(shù)據(jù)處理技術，是時頻域大地吸收衰減補償方法。將野外采集的原始地震數(shù)據(jù)時間域的全頻地震信號通過數(shù)學方法分解為各個不同頻率段的地震信號，對每個頻率段的地震信號求取它的吸收衰減曲線，用計算出的吸收衰減曲線對相應頻率段的地震信號進行補償，對每個頻率段進行大地吸收衰減補償處理，將所有補償后的各個頻率段的信號重建為時間域的全頻信號。本發(fā)明補償了地震波隨時間和頻率的吸收衰減影響，比常規(guī)方法更符合大地吸收衰減作用，可獲得更高分辨率炮集數(shù)據(jù)，還可以回避干擾面波能量的影響，消除近地表引起的激發(fā)炮間能量差異。
文檔編號G01V1/28GK1467509SQ02123989
公開日2004年1月14日 申請日期2002年7月12日 優(yōu)先權日2002年7月12日
發(fā)明者凌云, 高軍, 凌 云 申請人:中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司, 中國石油集團東方地球物理勘探有限責