[发明专利]基于Lp范数约束的相位识别方法及系统

说明书

公开了一种基于Lp范数约束的相位识别方法及系统。该方法可以包括：根据地震记录褶积模型，构建非平稳地震褶积模型；根据非平稳地震褶积模型与Lp范数，建立目标函数；通过迭代软阈值法求解目标函数的复数解；根据目标函数的复数解，识别时频相位谱。本发明通过Lp范数为约束来获得稀疏相位谱，改善相位谱的聚焦性，提高在含噪信号处理过程中的抗噪性。

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发领域，更具体地，涉及一种基于Lp范数约束的相位识别方法及系统。

背景技术

受沉积作用或成岩作用的影响，不同环境下产生的地层特征不同，在地震记录上会产生地震反射系数和波前变化，引起振幅和相位的改变。Matos等利用CWT的相位谱差来识别相位的改变与地震地层之间的关系。除了地层构造会引起相位的变化，具有低密低速等特殊弹性性质的油气藏区还会产生地震波的衰减和频散等，这些不仅会引起频率依赖的振幅变化，更重要的还会引起频率依赖的相位变化。因此，时频相位谱在地震属性提取和储层识别应用中有很大潜力。

目前，求取相位谱主要方式是通过时频分析方法求取，常见的时频分析技术有短时傅里叶变换(STFT)、小波变换(CWT)、S变换、匹配追踪分解和希尔伯特-黄变换，但目前如何利用时频分析的二维时频相位谱帮助或直接对储层进行解释一直是一个空白，主要原因是常规时频分析方法得到的相位谱其相位分辨率很低，相位谱的子波相位区域难以分别出来，很难用于地震属性分析和地震解释。国内学者韩利于2013年在其博士论文《高分辨率谱分解方法研究》中将谱分解描述成一个地球物理反问题，并加之正则化条件，使其沿着约束条件的方向求解，不同的约束条件产生不同的效果，其为了得到聚焦性好，分辨率高的相位谱，采用L1范数作为约束建立目标函数，最后求解得到相位谱。但是基于L1范数约束求解到的稀疏相位谱，其得到相位谱的稀疏性还不够强，同时在含有噪音的信号中，其相位谱的抗噪性比较差。因此，有必要开发一种基于Lp范数约束的相位识别方法及系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种基于Lp范数约束的相位识别方法及系统，其能够通过Lp范数为约束来获得稀疏相位谱，改善相位谱的聚焦性，提高在含噪信号处理过程中的抗噪性。

根据本发明的一方面，提出了一种基于Lp范数约束的相位识别方法。所述方法可以包括：根据地震记录褶积模型，构建非平稳地震褶积模型；根据所述非平稳地震褶积模型与Lp范数，建立目标函数；通过迭代软阈值法求解所述目标函数的复数解；根据所述目标函数的复数解，识别时频相位谱。

优选地，所述非平稳地震褶积模型为：

其中，s(t)为地震数据，t为时间，N为子波的个数，f_i为第i个子波的主频，[W(t,f_i)]为子波褶积矩阵，[r(t,f_i)]为伪反射系数矩阵，G为子波褶积矩阵[W(t,f_i)]，m为伪反射系数矩阵[r(t,f_i)]。

优选地，所述Lp范数为：

其中，x_i∈(x₁,x₂,x₃…x_n)。

优选地，所述目标函数为：

其中，表示L2范数的平方，||·||_p表示Lp范数，μ为正则化参数。

优选地，所述迭代软阈值法的最终迭代方程为：