[发明专利]一种通过时变频谱延拓提高分辨率的方法

说明书

本发明提出了一种通过时变频谱延拓提高分辨率的方法，包括以下步骤：将地震数据划分到不同的时间窗口；对每个时间窗口内的地震数据进行连续小波变换；对小波变换后的地震数据逐个进行频谱延拓；以及利用小波变换反变换重构地震数据。通过理论模型及实际地震数据测试，本方法分时窗高频延拓提高分辨率效果明显，每个时窗内均达到最佳高分辨率效果，具有较强的针对性。从模拟地震数据拓频效果来看，本专利方法具有明显的提高分辨率的优势，能在提高分辨率的同时不产生任何假同相轴，可信度高。

技术领域

本发明属于地震勘探资料处理等数字信号处理技术领域。

背景技术

吸收衰减严重、地震资料分辨率低是我国西部沙丘和西南碎屑岩探区油气勘探的一个突出问题。常规基于褶积理论的高分辨率处理手段，通常无法保证处理后的保真性和信噪比。因此，开展能够在保护振幅特征和信噪比前提下，有效提高叠前、叠后资料的分辨率非常重要，可以为高分辨率地震成像和精细储层解释提供高质量基础资料。

目前高分辨率处理方法的发展趋势集中在以下几个方面：地层吸收补偿和相位校正；反褶积方法研究；高精度速度分析和动校正方法研究；高精度静校正方法研究；高精度同相叠加方法研究；叠前、叠后信噪比增强方法研究；叠前、叠后频谱展宽方法研究；高精度成像方法研究；地震岩性处理技术等。从物探的发展角度来看，高分辨率技术正从中浅层向深层、从简单构造区块向复杂区块延伸，从时间域成像到深度域成像，而且要求高分辨率处理与岩性处理相结合。另一方面，三维VSP、高分辨率井间地震勘探、多波多分量地震勘探等新技术也在蓬勃发展。

高分辨率处理技术已经达到较高水平，各种改进的反褶积算法层出不穷，如确定性子波反褶积方法、时变谱白化方法、特征值提高分辨率法、独立分量法(ICA)和盲反褶积等。但是，在地球物理信号处理中，常规基于褶积理论的高分辨率处理手段，通常无法保证处理后的保真性和信噪比，对偏移成像及反演、储层描述带来严重影响。

因此，本领域亟需一种有效提高分辨率的方法。

发明内容

本发明介绍了一种基于小波变换的分时窗高频延拓技术。本发明的方法首先将地震信号按时间方向划分为不同的时间窗口，在每个窗口内，利用连续小波变换将输入的地震信号分解为不同尺度的信号，根据优势区域信号的主频频率对不同的谐波进行频谱外推，得到主谐波和延拓后的谐波，重建地震信号，得到每个窗口内最优高分辨率效果，处理效果明显优于目前商业软件的处理效果。

根据本发明的一个方面，提供一种通过时变频谱延拓提高分辨率的方法，包括以下步骤：将地震数据划分到不同的时间窗口；对每个时间窗口内的地震数据进行连续小波变换；对小波变换后的地震数据逐个进行频谱延拓；以及利用小波变换反变换重构地震数据。

进一步地，依据子波形态将地震数据沿时间方向划分为几个窗口。

进一步地，利用以下公式对每个时间窗口内的地震数据进行连续小波变换：

其中，W是小波变换后的地震信号，f(t)是输入的地震信号，t是时间，τ>0是尺度因子，s反映位移，其值为正或负，ψ(t)是基本小波。

进一步地，通过连续小波变换，将地震数据逐道分解在不同的小波尺度上，选取优势区域数据进行分析，设定小波变换的频率范围和期望延拓的频谱范围，从而确定主轴频率值。

进一步地，对高频端的主轴频率按倍频程在小波域进行频谱延拓；外推以主轴频率的小波函数为基准，按倍频程向高频端延拓，得到延拓谐波。

进一步地，对高频端的频谱延拓时，振幅用每个谐波振幅替换超谐波振幅，

相位用来更新，这样便得到主谐波和一系列延拓谐波；

其中是主轴频率相位，是噪声信号相位。

进一步地，在时间窗口与时间窗口连接处采用滑动小窗口进行频谱延拓，并使用平滑边界处理。