[发明专利]地震数据高信噪比高分辨率时频谱的生成方法

说明书

本发明涉及一种地震数据高信噪比高分辨率时频谱的生成方法，通过沿地层倾角的多道加权合成，并通过构建自适应蒙版滤波器的方式实现；方法步骤有：估算地震剖面上各时间‑空间位置的倾角；针对每一时间位置构建多道加权的合成道，并计算其解析信号的瞬时自相关函数；计算标准维威时频分布及其相应的平‑虚维威分布；构建时频谱自适应的蒙版滤波器；实现对标准维威时频分布的蒙版滤波，获得优化的地震道时频谱。本发明具有高信噪比和高分辨率特征，同时具有清除交叉干扰的能力，在运用实际三维地震数据进行储层预测时，能够清楚地分开砂岩储层的空间分布和含煤层系的空间分布的优点。

技术领域

本发明涉及地球物理信号分析领域，特别是涉及一种地震数据高信噪比高分辨率时频谱的生成方法。

背景技术

地震数据的时频谱分析是油藏地球物理研究的一个关键手段。直观地表述，时频谱分析是对任意地震单道按照其时间采样顺序逐点生成相应的频率谱，是将随着时间变化的一维地震道转换成随着时间和频率变化的二维“谱”。这个二维谱称之为时频谱。

维威（Wigner-Ville）时频分布方法是计算地震道时频谱的有效方法之一。其实现过程可分为三个基本步骤：计算地震道的解析信号，计算解析信号的瞬时自相关函数，计算自相关函数的傅立叶变换。因为维威时频分布的计算方法中采用了解析信号同时还采用了瞬时自相关函数，所以维-威时频分布具有高分辨率的特点。但是，正是因为瞬时自相关函数的计算却又导致了信号中所含各分量之间严重的交叉干扰。

为了抑制上述信号分量之间的交叉干扰，研究人员提出一种叫做平-虚维威分布的计算方法。它包含两层意义，一是“平滑”指的是沿时间方向对干扰的抑制，一是“虚拟”其实指的是沿频率方向对干扰的抑制。可是，无论是时间方向还是频率方向的抑制处理本质上是低通滤波，其效果是损失了高频成分，降低了时频谱的分辨率。

由于上述时频谱计算方法是单道分析方法，所生成的时频谱受地震数据的信噪比影响，不但时频谱的信噪比较低，而且道与道之间的时频谱缺乏空间一致性，对地震时频谱的解释应用造成了困难。

综合上述分析，标准维威时频谱分辨率高但有严重的交叉干扰，而平-虚维威时频谱虽抑制了交叉干扰但分辨率降低，加之这些时频谱的计算都是单道运算，所生成的地震时频谱信噪比差，受地震数据噪声的影响严重，对时频谱的应用和地球物理解释造成了困难。

发明内容

本发明目的在于克服现有方法的上述缺陷，提出一种地震数据高信噪比高分辨率时频谱的生成方法。该地震时频谱的生成方法兼具高信噪比和高分辨率的两高优点。

为了实现上述目的，本发明提出的地震数据高信噪比高分辨率时频谱生成方法通过沿地层倾角的多道加权合成，利用地震反射同相轴的空间连续性，提高地震时频谱的信噪比；通过构建自适应蒙版滤波器的方法，增强地震时频谱的分辨率。该方法兼具高分辨率和高信噪比的两高优点。

作为优化，地震数据高信噪比高分辨率时频谱生成方法具体步骤是：（1）估算地震剖面上各时间-空间位置的倾角；（2）针对每一时间位置构建多道加权的合成道，并计算其解析信号的瞬时自相关函数；（3）计算标准维威（Wigner-Ville）时频分布及其相应的平-虚维威分布；（4）构建时频谱自适应的蒙版滤波器；（5）实现对标准维威时频分布的蒙版滤波，获得优化的地震道时频谱。

作为优化，步骤（1）中从实际地震剖面上估算各时间-空间位置的倾角是采用离散平面波析构方程的方式构建非线性方程组，通过求解非线性问题的计算方法估算时变和空变的地层倾角。

步骤（1）估算地震剖面上各时间-空间位置的倾角,采用平面波析构方程：

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