[发明专利]一种基于奇异值分解的地震波场次成分提取方法

说明书

本发明公开了一种基于奇异值分解的地震波场次成分提取方法，属于油气地球物理勘探领域。所述方法包括：根据标定的目标层位，获取与所述目标层位对应的地震道数据；基于所述地震道数据，利用奇异值分解方法对地震信号进行多分辨奇异值分解处理，提取含有地质介质微细结构、微小属性变化的地震波场次、微成分。利用地震波场信号与噪音信号特性的不同，本发明所提供的方法在压制部分地震数据噪音的基础上，实现了地震波场次、微成分的提取。本方法通过奇异值分解对地震波场进行多分辨分解处理提取地震波场次成分(储层弱地震响应特征)，能够为研究地质介质属性的微小变化提供可靠的基础，提高地震勘探数据的储层如油气、烃类检测精度。

技术领域

本发明属于地震资料数字处理领域，特别是涉及一种基于奇异值分解的地震波场次成分提取方法。

背景技术

储层的含气性评价是天然气勘探的核心，目前大部分储层埋藏较深，地震响应特征微弱，孔隙流体响应微弱，储层与非储层差异微弱，导致天然气储层的含气性检测十分困难。储层的含油气性预测其本质是岩石孔隙流体属性与饱和度的判识与评价，储层孔隙流体的体积与质量只占储集层岩石的极小一部分，并且是填充在固态岩石骨架的孔隙中，地震响应非常微弱。地震记录如果对岩石孔隙流体变化有响应，只可能反映在地震事件的微细结构中，也就是说深埋储层孔隙流体地震响应如能被观测到，只可能体现为地震记录的微事件，反映在次、微成分中。

也就是说，地震波场次成分次、微成分中，虽然包含的原始数据的信息量少，但有可能正好包含了解释员想要突出的地质信息(反映储层、油气特征的微弱(次、微成分)地震信息)。

为研究地质介质属性的微小变化，如岩石孔隙流体属性及其饱和度的变化，充分挖掘地震数据中的有效孔隙流体信息，提高地震勘探资料的利用率，必须提取、分析地震记录中的次成分。但是，如何从纷繁复杂的地震波场变化特征提取对我们有用的能够反映储层、油气特征的微弱(次、微成分)地震信息？

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于奇异值分解的地震波场次成分提取方法。奇异值分解是线性代数中一种重要的矩阵分解方法，利用奇异值可实现对矩阵奇异值特征向量的构建。目前已广泛应用于信号处理与统计学等领域。本发明创新性地引入奇异值分解特征提取方法提取“三弱”天然气储层的内禀地震特征(储层弱地震响应的次、微成分特征)。它能够从纷繁复杂的地震波场变化特征提取包含有地质介质微细结构、微小属性变化的地震波场的次成分信息(对我们有用的能够反映储层、油气特征的微弱地震信息)，提高地震勘探数据的烃类检测精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种基于奇异值分解的地震波场次成分提取方法，该方法包括:

(1)综合利用测井、合成地震记录及地质信息准确标定目标层；

(2)根据标定的目标层位，获取与所述目标层位对应的地震道数据；

(3)基于相空间重构理论将获取的地震道信号逐道进行重构得到二维的Hankel矩阵；

(4)对获取的Hankel矩阵进行奇异值分解；

(5)使用第一个奇异值对矩阵进行重构为一维数据，结果为主要分量信号，记为A_j；使用第二个奇异值对矩阵进行重构为一维数据，结果为细节分量信号，记为D_j；

(6)对主要分量信号A_j。重复(3)、(4)、(5)步骤，直至到达到满足要求的分解层数，此时获得的细节分量信号即为提取的震波场次成分。

(7)利用地震波长有用信号和随机噪音的相关性的不同，在步骤(5)对信号重构过程中舍去部分低阶奇异值，起到压制部分地震信号噪声的作用。

(8)借助地震波场(数据)具有良好相关性，利用奇异值分解方法对对地震信号进行多层次分解处理，将原始地震波场信号分解为主要分量和细节分量信号，后根据需要舍去部分主要分量信号。