本發(fā)明涉及石油地球物理勘探
技術領域：
，特別是涉及一種基于廣義S變換的疊前Q值反演方法及系統(tǒng)。
背景技術：
：在石油地球物理勘探
技術領域：
，準確估計地震波衰減對提高成像分辨率、儲層識別及裂縫預測有著至關重要的作用，而進行Q值反演便是比較常用的一種估計地震波衰減的方法。目前的Q值反演技術大多基于零偏移距的垂直地震剖面(VSP)或者疊后地震數(shù)據(jù)，這些技術雖然在提高油氣勘探成功率上做出了巨大的貢獻，但考慮到疊后地震資料振幅和旅行時信息部分失真，使得這些技術并不能準確反映地層的一些細微特征，也很難避免在品質(zhì)因子計算過程中的平均效應。另外，VSP數(shù)據(jù)的信噪比高，但空間覆蓋范圍只限制在鉆井周圍，因而資料范圍小，不適合用于處理地面地震資料。同時，常規(guī)的Q值估計技術在時頻分析過程中，時窗內(nèi)的地震記錄會受調(diào)諧效應的影響而產(chǎn)生譜干擾，使后續(xù)Q值的求取精度降低。因此，考慮到上述Q值反演技術存在的缺陷，本發(fā)明提出了一種基于廣義S變換的疊前Q值反演方法及系統(tǒng)。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種基于廣義S變換的疊前Q值反演方法及系統(tǒng)，用于解決目前的Q值反演技術不易于準確估計地震波衰減的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案提供了一種基于廣義S變換的疊 前Q值反演方法，包括：獲得地震波層狀模型的疊前CMP道集；采用廣義S變換對所述疊前CMP道集逐道進行時頻分析，得到目標層的振幅譜；基于目標層的振幅譜，求取目標層每個地震道的頻譜比斜率；根據(jù)頻譜比斜率與偏移距的線性關系，求取零偏移距的射線平均品質(zhì)因子；以及根據(jù)零偏移距的射線平均品質(zhì)因子，估算地震波層狀模型的層間Q值。優(yōu)選地，所述獲得地震波層狀模型的疊前CMP道集，包括：采用頻率域粘聲波有限差分波動方程對地震波層狀模型進行正演，得到地震波層狀模型的炮記錄，對炮記錄進行預處理和動校正，獲得疊前CMP道集。優(yōu)選地，所述應用廣義S變換對所述疊前CMP道集逐道進行時頻分析，得到目標層的振幅譜，具體包括：引入時窗調(diào)節(jié)因子控制S變換的窗函數(shù)，再通過S變換對所述疊前CMP道集逐道進行時頻分析，獲得時頻分辨率可調(diào)的時頻譜，基于該時頻譜計算出目標層的振幅譜。優(yōu)選地，還包括：對得到的目標層的振幅譜進行動校拉伸校正，根據(jù)動校拉伸校正后的振幅譜，求取目標層每個地震道的頻譜比斜率。優(yōu)選地，采用以下公式求取目標層每個地震道的頻譜比斜率K：ln[S2(f)S1(f)]=Kf+ln(PG),]]>其中，S1(f)和S2(f)分別為t1和t2時刻的振幅譜，f為頻率，P和G分別為能量分配因子和幾何擴散因子。優(yōu)選地，所述頻譜比斜率與偏移距的線性關系表達為：Kx≈-πx22Q0v2t0-πΔt0Q0]]>式中，Kx是偏移距為x時的頻譜比斜率，Q0為零偏移距的Q值，Δt0為零偏移距地震波通過參考軸到目標軸所用的雙程旅行時差，v為速度，t0是零偏移距的雙程旅行時。優(yōu)選地，所述求取零偏移距的射線平均品質(zhì)因子，具體包括：對零偏移距的Q值Q0進行最小平方線性回歸處理，得到零偏移距的射線平均品質(zhì)因子Q。優(yōu)選地，采用以下公式估算地震波層狀模型的層間Q值Qi：Qi＝[tn-tn-1]/[tn/Qn-tn-1/Qn-1]其中，Qn表示第n層的射線平均品質(zhì)因子，Qn-1表示第n-1層的射線平均品質(zhì)因子，tn和tn-1分別表示地震波在第n層和第n-1層的時刻。本發(fā)明的技術方案還提供了一種基于廣義S變換的疊前Q值反演系統(tǒng)，包括：CMP道集獲取模塊，用于獲得地震波層狀模型的疊前CMP道集；振幅譜計算模塊，用于采用廣義S變換對所述疊前CMP道集逐道進行時頻分析，得到目標層的振幅譜；頻譜比斜率計算模塊，用于基于目標層的振幅譜，求取目標層每個地震道的頻譜比斜率；平均Q值計算模塊，用于根據(jù)頻譜比斜率與偏移距的線性關系，求取零偏移距的射線平均品質(zhì)因子；以及層間Q值計算模塊，用于根據(jù)零偏移距的射線平均品質(zhì)因子，估算地震波層狀模型的層間Q值。優(yōu)選地，還包括振幅譜動校模塊，用于對得到的目標層的振幅譜進行動校拉伸校正。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出的基于廣義S變換的疊前Q值反演方法及系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)的Q值估計技術，大大提高了反演結(jié)果的精度，為儲層預測提供了有效的保障，可應用于油氣勘探領域中的儲層預測、裂縫檢測及反Q濾波，以提高地震資料的分辨率。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。附圖說明附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與 下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1是本發(fā)明的實施方式中基于廣義S變換的疊前Q值反演方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明的實施方式中用于示例的水平2D層狀模型；圖3是本發(fā)明的實施方式中經(jīng)過動校正的疊前CMP道集；圖4是本發(fā)明的實施方式中頻譜比斜率隨偏移跟的變化關系示意圖，圖4(a)對應圖2的2D層狀模型的a層，圖4(b)對應2D層狀模型的b層；圖5是本發(fā)明的實施方式中單個CMP道集零偏移距處的Q值曲線；圖6是本發(fā)明的實施方式中基于廣義S變換的疊前Q值反演系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。針對傳統(tǒng)的基于疊后地震數(shù)據(jù)或VSP數(shù)據(jù)進行Q值估計技術的缺陷，本實施方式給出了一種基于廣義S變換的疊前Q值反演方法，如圖1所示，包括以下步驟：獲得地震波層狀模型的疊前CMP道集；采用廣義S變換對所述疊前CMP道集逐道進行時頻分析，得到目標層的振幅譜；基于目標層的振幅譜，求取目標層每個地震道的頻譜比斜率；根據(jù)頻譜比斜率與偏移距的線性關系，求取零偏移距的射線平均品質(zhì)因子；以及根據(jù)零偏移距的射線平均品質(zhì)因子，估算地震波層狀模型的層間Q值。基于上述基本步驟，下面通過示例具體介紹各步驟的詳細實施方式。一、疊前CMP道集的獲取本實施方式以一個水平2D層狀模型為例，如圖2所示，該模型為泥巖 層中間夾有含氣砂巖儲層，兩個泥巖層分別表達為2D層狀模型的a層和b層，泥巖層三層界面的參數(shù)分別設為：V1＝1500m/s，Q1＝500；V2＝2000m/s，Q2＝50；V3＝3000m/s，Q3＝500。采用頻率域粘聲波有限差分波動方程對該地震波層狀模型進行正演，得到地震波層狀模型的炮記錄，對炮記錄進行預處理和動校正，獲得疊前CMP道集，該經(jīng)過動校正的疊前CMP道集如圖3所示。二、振幅譜的獲取為了估算兩個反射界面間的Q值，本實施例將譜比方程簡化成與頻率和旅行時差有關的線性問題，得到譜比法的公式如下：ln[S2(f)S1(f)]=Kf+ln(PG)---(1)]]>其中，S1(f)和S2(f)分別為t1和t2時刻的振幅譜，f為頻率，P和G分別為能量分配因子和幾何擴散因子，K為頻譜比斜率，因此在后續(xù)步驟中也采用公式(1)計算目標層每個地震道的頻譜比斜率。所述應用廣義S變換對所述疊前CMP道集逐道進行時頻分析，主要是引入時窗調(diào)節(jié)因子控制S變換的窗函數(shù)，從而改變時窗寬度隨頻率呈反比變化的速度，再通過S變換對所述疊前CMP道集逐道進行時頻分析，獲得具有更高靈活性和時頻分辨率可調(diào)的時頻譜，該時頻譜可寫為：S(τ,f)=∫-∞∞h(t)λ|f|q2πexp(-(t-τ)2λ|f|2q2)·exp(-i2πft)dt]]>式中：λ和q是控制廣義S變換時頻分辨率的兩個參數(shù)，改變λ和q即可控制窗口的形態(tài)。在應用時要根據(jù)實際需求選擇合適的λ和q，提高信號在高頻部分的頻域分辨率，同時保留信號在高頻部分的時間分辨率，滿足對薄層吸收衰減分析的需求。通過時頻分析獲得時頻譜時，同時得到振幅譜。由于本實施方式應用于 NMO(normalmoveout)之后的CMP道集，因此如果動校過程中存在非雙曲動校或者動校拉伸效應，子波譜則包含動校拉伸的影響，尤其是在遠偏移距，因此需對振幅譜做一個動校拉伸校正以提高衰減估計的準確性。A(f)為振幅譜校正之前的譜，則振幅譜校正之后的譜B(f)可由以下公式計算得到：A(f)≈kB(kf)(2)k＝{1+x2/[v2(t0)t02]}1/2/{1-[x2v′(t0)]/[t0v3(t0)]}(3)式中，k是動校拉伸校正系數(shù)，x是偏移距，t0是零偏移距的雙程旅行時，v(t0)、v'(t0)是t0處對應的均方根速度和其導數(shù)。經(jīng)動校拉伸校正后的振幅譜是有效的譜比，它的衰減特征反映了所有炮點到反射體的雙程旅行時衰減。三、頻譜比斜率的計算獲得振幅譜后，選取合適的頻帶范圍進行反演，可得到頻譜比斜率。在上一部分中提過可采用公式(1)計算目標層每個地震道的頻譜比斜率，將公式(1)用矩陣的形式寫為：log[A2(f1)/A1(f1)]log[A2(f2)/A1(f2)]...log[A2(fn)/A1(fn)]=f11f21......fn1KB---(4)]]>K=-πΔtQ---(5)]]>B＝ln(PG)(6)其中，Δt是雙程旅行時差，K為譜比斜率，P是能量分配因子，G是幾何擴散因子。根據(jù)公式(4)和公式(5)式即可反演得到譜比斜率K，K是Q的函數(shù)，由公式(5)即可計算得到射線平均品質(zhì)因子。四、零偏移距的射線平均品質(zhì)因子如果旅行時變化由經(jīng)典的NMO方程給出，在小范圍傳播條件下，頻譜比斜率與偏移距的平方呈線性關系：Kx≈-πx22Q0v2t0-πΔt0Q0]]>式中，Kx是偏移距為x時的頻譜比斜率，Q0為零偏移距的Q值，Δt0為零偏移距地震波通過參考軸到目標軸所用的雙程旅行時差，v為速度，t0是零偏移距的雙程旅行時。如圖4所示，為圖2對應的示例的譜比斜率與偏移距平方的線性關系，其中圖4(a)對應圖2中的a層，圖4(b)對應圖2中的b層。根據(jù)該線性關系，對零偏移距的Q值Q0進行最小平方線性回歸處理，得到零偏移距的射線平均品質(zhì)因子Q。五、層間Q值對于多層反射的情況，由第n-1層和第n層的雙程旅行時以及對應的射線平均品質(zhì)因子Q，可以推導出層間Qi值如下：Qi＝[tn-tn-1]/[tn/Qn-tn-1/Qn-1](7)如圖5所示，即是對于圖2的示例，采用公式(7)計算出的層間Q值曲線，虛線為計算得到的層間Q值曲線，實線為模型理論Q值。易知，采用本實施方式的估算結(jié)果與理論模型Q值基本一致，從而證明本方案在儲層預測方面具有良好的適用性。對應上述疊前Q值反演方法，本實施方式還給出了一種基于廣義S變換的疊前Q值反演系統(tǒng)，如圖6所示，包括：CMP道集獲取模塊，用于獲得地震波層狀模型的疊前CMP道集；振幅譜計算模塊，用于采用廣義S變換對所述疊前CMP道集逐道進行時頻分析，得到目標層的振幅譜；頻譜比斜率計算模塊，用于基于目標層的振幅譜，求取目標層每個地震道的頻譜比斜率；平均Q值計算模塊，用于根據(jù)頻譜比斜率與偏移距的線性關系，求取 零偏移距的射線平均品質(zhì)因子；以及層間Q值計算模塊，用于根據(jù)零偏移距的射線平均品質(zhì)因子，估算地震波層狀模型的層間Q值。此外，為消除動校過程中存在的非雙曲動校或者動校拉伸效應，該疊前Q值反演系統(tǒng)還包括振幅譜動校模塊，用于對得到的目標層的振幅譜進行動校拉伸校正。該疊前Q值反演系統(tǒng)的各功能模塊涉及的具體實施方式同上述的疊前Q值反演方法相同，這里不再累述。本實施方式在常規(guī)Q值估計方法的基礎上引入了廣義S變換和振幅譜校正。首先，廣義S變換時頻分辨率可調(diào)，用其對疊前CMP道集進行時頻分析，可減小薄層空間譜干擾的影響，從而得到精度較高的時頻譜；其次，采用振幅譜校正可消除動校過程中存在的非雙曲動校或者動校拉伸效應。因此，本實施方式提出的基于廣義S變換的疊前Q值反演方法及系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)的Q值估計技術，大大提高了反演結(jié)果的精度，為儲層預測提供了有效的保障，可應用于油氣勘探領域中的儲層預測、裂縫檢測及反Q濾波，以提高地震資料的分辨率。以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。當前第1頁1 2 3