[发明专利]一种保地层结构的地震波衰减补偿方法

说明书

一种保地层结构的地震波衰减补偿方法，采用地震包络局部峰值作为地层结构约束来构造自适应于地层结构的分子时窗，然后采用非线性压缩映射子波振幅谱估计方法从地震道分子分解时频谱中估计正比于时变子波振幅谱的分量，接着计算质心频率，并对质心频率做筛选，减少子波干涉和噪声的影响，然后用质心频率偏移法估计得到稳健的地下介质Q场，并计算得到各时窗对应的吸收补偿滤波器，最后用这些滤波器对相应的时频谱进行加权补偿，再反变换回时间域，就得到衰减补偿后的地震记录。本发明能够在有效补偿地震波衰减、提高地震资料纵向分辨率和深层弱信号识别能力的同时，很好地保持地震资料的横向连续性和复杂结构特征。

技术领域

本发明属于地球物理勘探领域，涉及一种地震波衰减补偿方法，特别涉及一种保地层结构的地震波衰减补偿方法。

背景技术

实际地下介质是粘弹性的，当地震子波在地下介质中传播时，波前扩散、地层吸收衰减及散射等效应会使子波能量衰减、频带变窄，即引起地震子波时变。地层吸收衰减效应是引起地震子波时变的主要因素。在地震资料处理及解释中，常常需要对地震记录进行吸收补偿。例如，为了提高地震数据深层弱反射信号的分辨率，常常需要对地层吸收进行补偿；常用的提高地震记录纵向分辨率的方法，大都假定地震记录是平稳的(即地震子波在地下传播过程中是不变的)，为了使用这些方法，首先必须对地震记录进行吸收补偿。再如，我们知道，AVO分析的前提假设之一是，介质是完全弹性的，而实际介质是粘弹性的，为了进行AVO分析，也需要对地震记录进行吸收补偿。关于地层吸收补偿方法，一直是国内外学者研究的热点之一。

在已知地下介质中Q值分布的情况下，可通过反Q滤波完成吸收补偿。地震子波随着传播时间变化的地震记录称之为非平稳地震记录。时频分析是研究非平稳信号的有力工具，因此，在时频域估计介质的吸收因子(或Q值)对反射地震记录进行地层吸收补偿是一条重要途径。

1999年，白桦和李鲲鹏提出了基于短时Fourier变换(STFT)的地层吸收补偿方法，该方法不需要预先知道地层的Q值，对于Q值随深度变化的情况也适用。为了提高吸收补偿的精度，李鲲鹏(2000)和刘喜武(2006)，分别探讨了基于小波包分解(WT)和基于广义S变换(GST)的地层吸收补偿方法。上述时频域地层吸收补偿方法的假设条件是：“地层足够厚，相邻界面的反射波在地震记录上互不重叠”(以下简称厚层)。在此假设下，这类方法的原理基于这样的事实：若没有地层吸收，反射波各频率分量的能量对时间的分布具有相似性，地层吸收破坏了这一相似性，若能在时频平面上恢复这一相似性，就可补偿地层吸收效应。然而，在我国陆相含油气盆地中，地层较薄(相对于地震波长)，相邻波阻抗界面的反射波在地震记录上常常不能完全分开，这使得这类方法的假设在许多情况下不能成立。

Margrave等人以Gabor变换为工具，在假定地层为均匀粘弹性介质，且仅考虑地层吸收衰减的情况下，研究了非平稳地震记录的模型。他们指出：地震记录的Gabor谱(即地震记录的Gabor变换)可近似的等于震源子波的频谱、地层Q滤波器和反射系数的Gabor谱三者的乘积。据此，他们讨论了均匀粘弹性介质中的Q值估计问题，并用于提高地震资料的分辨率。然而，实际地层常常不能视为均匀粘弹性介质，不同深度的地层Q值不同，使得该方法在实际应用中受到限制。2010年，汪玲玲等人根据地震信号振幅谱的时变特性，选择地震信号包络峰值处的加权瞬时频率随时间的变化量及它们相互之间的距离的大小为参考量，构造自适应分子标架，然后基于分子分解，利用相关系数法求取补偿滤波器，实现对地震记录的吸收补偿。该方法不需要预先知道Q值，对于地层Q值随深度变化的情况也适用，然而，由于噪声干扰的影响可能造成分窗点在横向上不连续，从而影响补偿后资料的横向连续性。因此，对于地层结构变化复杂的大规模实际三维叠后地震资料，有必要进一步调整该方法。2011年，Margrave等人用层间Q计算得到的等效Q重新表述了他们在2001年给出的非平稳地震道模型，从而将他们的方法推广到地层Q值随深度变化的情况，然而，这一方法使用固定长度的分子分析时窗，窗长需要人为设置，不能适应于地震记录各段不同的特性，若窗长选择不合适，在处理具有复杂结构的地震资料时会存在问题。

发明内容