[发明专利]一种基于稀疏S变换和自适应对数谱比法的地震衰减估计方法、系统、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于稀疏S变换和自适应对数谱比法的地震衰减估计方法、系统、设备及存储介质，属于勘探地球物理研究领域，本发明使用稀疏S变换求解地震数据的时频谱，相比于传统S变换使得时频谱能量更为集中，有利于提高对数谱比法估计Q值的准确性；本发明引入自适应频带选取方法，避免了手动选取频带范围可能造成的人为影响，提高了Q值估计结果的可信度。其次本发明使用稀疏S变换，对于噪声具有一定抑制作用，这使得提取其目标区域上、下两个层位处的频谱用对数谱比法估计Q值时避免了噪声的严重干扰，改善了Q值估计的抗噪性。

技术领域

本发明属于勘探地球物理研究领域，具体涉及一种基于稀疏S变换和自适应对数谱比法的地震衰减估计方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

目前常用的油气勘探方法仍以地震波分析法为主，利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态。利用人工方法激发的弹性波来定位矿藏，获取工程地质信息。地震子波在传播过程中会受到地下介质的影响而产生衰减，表现为振幅和主频的降低等，特别是经过含气储层后，高频成分衰减迅速，造成地震波在该区域的局部主频降低。而造成地震波衰减的原因主要有两类：其一由球面扩散和地震波的散射与干涉造成；其二是地震波的能量被地下介质吸收，这与地下介质的粘弹性有关，并且这种特性是可以由品质因子Q定量描述的。当地层之间存在油气时，吸收系数大，地震波迅速衰减，表现为Q值较小。因此，准确估计Q值有助于精确刻画地下油气资源。含气储层附近导致的Q值较小的异常往往在原始叠后地震资料上表现并不明显，却可以在频谱分解的剖面上得到增强。因此，不同的时频分析工具常常被用来检测这种衰减异常。在这一过程中，时频分析工具的时间——频率分辨率就成为该问题的关键。

一类常用的地震衰减估计方法是频率域Q值估计方法，例如中心频率偏移法、峰值频率偏移法和对数谱比法。中心频率偏移法的基本原理是，地震波在地下介质的传播过程中不同频率成分的衰减程度不同，因此造成中心频率发生偏移，进而可以利用中心频率偏移量进行Q值估计。该方法所提取的中心频率受噪声干扰较小，所以鲁棒性较好，但是其子波假设是Gauss子波，与实际不符。另一种方法是峰值频率偏移法，这一方法类似于中心频率偏移法，利用地震波在地下介质的传播过程中不同频率成分的衰减程度不同导致的峰值频率偏移进行Q值估计。不同于中心频率偏移法的是，峰值频率偏移法的子波假设是Ricker子波，与实际地震子波更为相符，但是本方法所提取的峰值频率易受噪声干扰，抗噪性较差。对数谱比法不同于以上两种方法，该方法截取地震信号衰减前后的片段，取其振幅谱比值的对数，利用线性拟合的方法进行Q值估计。这种方法不会受到几何扩散的干扰，因而Q值估计结果较为准确；且这种方法不做任何子波假设，所以适用性较好。相比于中心频率偏移法和峰值频率偏移法，对数谱比法应用场合更多，但是如果地震资料含有噪声，Q值估计的结果也会受到影响。不过由于对数谱比法所需要的频谱由截取部分地震信号片段并作傅里叶变换得到，而截取部分地震信号片段的傅里叶变换谱很容易受到噪声干扰，所以这一方法有一定缺陷。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于稀疏S变换和自适应对数谱比法的地震衰减估计方法、系统、设备及存储介质，旨在解决现有技术中地震信号片段的傅里叶变换谱易受到噪声干扰，频率域Q值估计结果不准确的缺陷性技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提出的一种基于稀疏S变换和自适应对数谱比法的地震衰减估计方法，包括以下步骤：

S1、计算二维叠后地震数据的稀疏S变换时频谱；

S2、根据S1得到的稀疏S变换时频谱，提取稀疏S变换时频谱已解释层位处的频谱；

S3、根据S2得到的频谱与自适应阈值法，计算自适应频带范围；

S4、根据S3得到的自适应频带范围，结合S2所提取的频谱用对数谱比法进行地震衰减估计。