本申請涉及地震數據處理技術領域，尤其是涉及一種單頻數據體間譜均衡的方法及裝置。

背景技術：

地震子波的能量分布不均衡，在主頻處能量最強，在主頻兩側隨著頻率的變化逐漸減小。而地震記錄的振幅信息是地震子波和反射系數的褶積，因而振幅譜會受到子波疊印(wavelet overprint)的影響，即能量在各個頻率分布不均衡，主要集中在主頻帶附近，因此通常在時頻分析后，要對不同單頻數據體(其圖像常常被稱為分頻剖面，因此不同的頻率對應不同的單頻剖面)通過加權函數進行譜均衡。譜均衡可為后續反演以及儲層描述提供便利。

目前常用的譜均衡方法為：選取震源子波的主頻作為參考頻率f₀，把參考頻率對應單頻數據體的最大值與其它頻率對應單頻數據體的最大值的比值作為加權函數，該加權函數求取方法可以用如下公式表示：

$w_t(n,f_m)=\frac{max\left(A\right(n,t,f_0\left)\right)}{max\left(A\right(n,t,f_m\left)\right)}$

式中，t為采樣點序號，n為地震道，f_m為第m個指定頻率的頻率值，f₀為參考頻率。max(A(n,t,f_m))代表指定頻率f_m對應的單頻數據體第n道所有采樣點中最大振幅值，max(A(n,t,f₀))代表參考頻率f₀對應的單頻數據體第n道所有采樣點中最大振幅值，w_t(n,f_m)代表指定頻率f_m對應的單頻數據體的第n道對應的加權函數。利用求取的加權函數，得到譜均衡后的單頻數據體：

M(n,t,f)＝S(n,t,f)w(n,f)

由此可見，以上加權函數都是針對每一道進行譜均衡的，由于每一道應用的權函數不同，因此導致均衡后的各單頻剖面的能量隨著頻率的變化而變化，這將為后續儲層的反演帶來困難。此外，該方法是求取每一道單頻數據的最大值，利用每道單頻數據最大振幅值逐道進行譜均衡，對每道的除單頻數據的最大值對應樣點外的其他樣點沒有考慮。一旦遇到地震資料中異常強能量，將使得該道被均衡后同樣帶有異常強能量，即無法壓制異常強能量。

技術實現要素：

本申請實施例的目的在于提供一種單頻數據體間譜均衡的方法及裝置，以實現在壓制異常強能量的同時，避免均衡后的各單頻剖面的能量隨著頻率的變化而變化，以利于改善后續儲層反演的反演結果。

為達到上述目的，一方面，本申請實施例提供了一種單頻數據體間譜均衡的方法，包括以下步驟：

確定目的層的分析時窗；

對位于所述分析時窗范圍內的時域地震數據體進行時頻分析，獲取峰值頻率及有效頻帶；

在所述有效頻帶范圍內選擇預定數量個用于譜均衡的離散頻點，所述用于譜均衡的離散頻點包括所述峰值頻率；

對所述時域地震數據體進行頻譜分解，得到所述預定數量個用于譜均衡的離散頻點中每個離散頻點對應的單頻數據體；

將所述峰值頻率對應的單頻數據體內所有地震道在所述分析時窗范圍內所有采樣點的振幅值的絕對值之和，與所述各離散頻點對應的單頻數據體內所有地震道在所述分析時窗范圍內所有采樣點的振幅值的絕對值之和的比值，作為各離散頻點對應單頻數據體的加權函數；

將每個單頻數據體與其加權函數相乘，得到對應的譜均衡后的單頻數據體。

本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的方法，所述目的層的分析時窗的范圍依據所述目的層的范圍確定。

本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的方法，所述時頻分析采用傅里葉變換實現。

本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的方法，所述頻譜分解通過短時傅里葉變換、S變換或加伯變換實現。

本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的方法，所述用于譜均衡的離散頻點的數量為奇數個，且其中除所述峰值頻率外的各個離散頻點均勻分布于所述峰值頻率兩側。

另一方面，本申請實施例還提供了一種單頻數據體間譜均衡的裝置，時窗確定模塊，用于確定目的層的分析時窗；

時頻分析模塊，用于對位于所述分析時窗范圍內的時域地震數據體進行時頻分析，獲取峰值頻率及有效頻帶；

頻點選擇模塊，用于在所述有效頻帶范圍內選擇預定數量個用于譜均衡的離散頻點，所述用于譜均衡的離散頻點包括所述峰值頻率；

單頻數據體獲取模塊，用于對所述時域地震數據體進行頻譜分解，得到所述預定數量個用于譜均衡的離散頻點中每個離散頻點對應的單頻數據體；

加權函數確定模塊，用于將所述峰值頻率對應的單頻數據體內所有地震道在所述分析時窗范圍內所有采樣點的振幅值的絕對值之和，與所述各離散頻點對應的單頻數據體內所有地震道在所述分析時窗范圍內所有采樣點的振幅值的絕對值之和的比值，作為各離散頻點對應單頻數據體的加權函數；

譜均衡模塊，用于將每個單頻數據體與其加權函數相乘，得到對應的譜均衡后的單頻數據體。

本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的裝置，所述目的層的分析時窗的范圍依據所述目的層的范圍確定。

本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的裝置，所述時頻分析采用傅里葉變換實現。

本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的裝置，所述頻譜分解通過短時傅里葉變換、S變換或加伯變換實現。

本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的裝置，所述用于譜均衡的離散頻點的數量為奇數個，且其中除所述峰值頻率外的各個離散頻點均勻分布于所述峰值頻率兩側。

本申請實施例首先確定目的層的分析時窗；其次對位于分析時窗范圍內的時域地震數據體進行時頻分析，獲取峰值頻率及有效頻帶；然后在有效頻帶范圍內選擇預定數量個用于譜均衡的離散頻點；然后對時域地震數據體進行頻譜分解，得到預定數量個用于譜均衡的離散頻點中每個離散頻點對應的單頻數據體；其次將峰值頻率對應的單頻數據體內所有地震道在分析時窗范圍內所有采樣點的振幅值的絕對值之和，與各離散頻點對應的單頻數據體內所有地震道在分析時窗范圍內所有采樣點的振幅值的絕對值之和的比值，作為各離散頻點對應單頻數據體的加權函數；最后將每個單頻數據體與其加權函數相乘，得到對應的譜均衡后的單頻數據體。由于本申請實施例在構造加權函數時，將單頻數據體作為整體，將其所有地震道在分析時窗范圍內所有采樣點的振幅值都列入計算范圍，保證了地震道之間的能量相對關系，打破了常規譜均衡逐道構建加權函數的思路，避免了逐道構建加權函數時采用最大值求取方法容易混入異常能量從而影響權函數求取準確性的問題，從而實現了在壓制異常強能量的同時，避免均衡后的各單頻剖面的能量隨著頻率的變化而變化。從而有利于改善后續儲層反演的反演結果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請實施例的進一步理解，構成本申請實施例的一部分，并不構成對本申請實施例的限定。在附圖中：

圖1為本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的方法的流程圖；

圖2a-2d分別為本申請一實施例中，譜均衡處理前10Hz、20Hz、30Hz、40Hz對應的單頻剖面；

圖3a-3d分別為本申請一實施例中，經本申請實施例的譜均衡方案處理后得到的10Hz、20Hz、30Hz、40Hz對應的單頻剖面；

圖4a-4d分別為本申請一實施例中，經常規譜均衡方案處理后得到的10Hz、20Hz、30Hz、40Hz對應的單頻剖面；

圖5a為基于本申請實施例的譜均衡方案得到的單頻剖面的反演結果；

圖5b為基于常規譜均衡方案得到的單頻剖面的反演結果；

圖6為本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的裝置的結構框圖。

具體實施方式

為使本申請實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本申請實施例做進一步詳細說明。在此，本申請實施例的示意性實施例及其說明用于解釋本申請實施例，但并不作為對本申請實施例的限定。

下面結合附圖，對本申請實施例的具體實施方式作進一步的詳細說明。

參考圖1所示，本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的方法包括以下步驟：

步驟S101、確定目的層的分析時窗。

一般的，目的層的分析時窗選取要適當，分析時窗選取過小，會使目標層超出處理范圍，而且過小的時窗也會影響某些參數的有效性；而時窗選取過大，會使得目的層的特征異常淹沒于背景異常中。因此，目的層的分析時窗的范圍需依據目的層的范圍確定。比如對一個具有N道、每道有T個采樣點的時間域地震數據體a(n,t)，其中n為地震道序號，范圍為1～N，t為采樣點序號，范圍為1～T，根據目的層的范圍確定分析時窗范圍t₁～t₂，1≤t₁＜t₂≤T。

在本申請的一個具體實施例中，比如已知地震道序號為1～70，采樣點序號為1～651，則分析時窗范圍可以選擇為第450～550個采樣點之間。

步驟S102、對位于所述分析時窗范圍內的時域地震數據體進行時頻分析，獲取峰值頻率及有效頻帶。

在本申請的一個具體實施例中，比如對時間域地震數據體a(n,t)，在分析時窗范圍(比如第450～550個采樣點)內進行頻譜分析，得到地震振幅譜的峰值頻率f₀以及有效頻帶范圍f_min～f_max。

在本申請實施例中所述時頻分析可以采用傅里葉變換實現。

步驟S103、在所述有效頻帶范圍內選擇預定數量個用于譜均衡的離散頻點，所述用于譜均衡的離散頻點包括所述峰值頻率。

在本申請實施例中，所述用于譜均衡的離散頻點的數量為奇數個，且其中除所述峰值頻率外的各個離散頻點均勻分布于所述峰值頻率兩側。在本申請的一個具體實施例中，比如在有效頻帶范圍f_min～f_max內可以選擇5個用于譜均衡的離散頻率f₀、f₁、f₂、f₃、f₄，f_min≤f₁＜f₂＜f₀＜f₃＜f₄≤f_max。假設f₀為28Hz，則可以選擇f₁＝10Hz、f₂＝20Hz、f₃＝30Hz、f₄＝40Hz。

步驟S104、對所述時域地震數據體進行頻譜分解，得到所述預定數量個用于譜均衡的離散頻點中每個離散頻點對應的單頻數據體。

在本申請實施例中，所述頻譜分解通過短時傅里葉變換、S變換或加伯變換(Gabor變換)等實現。在對時間域地震數據體a(n,t)進行頻譜分解后，可以得到各離散頻率f_m對應的單頻數據體A_m(n,t,f_m)，其中m＝0、1、2、3、4。

在本申請的一個具體實施例中，選擇加伯變換對所述時域地震數據體進行頻譜分解，可得到A₁(n,t,f₁)，A₂(n,t,f₂)，A₃(n,t,f₃)，A₄(n,t,f₄)，即如圖2a～圖2d所示的未做譜均衡的單頻剖面。其中，圖2a、圖2b、圖2c和2d分別為10Hz、20Hz、30Hz、40Hz對應的單頻剖面。從圖2a～圖2d中可以看出圖2b，即20Hz對應的單頻剖面能量最強，圖2a、圖2c和圖2d對應的單頻剖面能量相對較弱，并且，通過對比圖2b、圖2c、圖2d可以看出，頻率越是遠離峰值頻率f₀，其對應的單頻剖面的能量也就越弱。

步驟S105、將所述峰值頻率對應的單頻數據體內所有地震道在所述分析時窗范圍內所有采樣點的振幅值的絕對值之和，與所述各離散頻點對應的單頻數據體內所有地震道在所述分析時窗范圍內所有采樣點的振幅值的絕對值之和的比值，作為各離散頻點對應單頻數據體的加權函數。

在本申請實施例中，對每一個單頻數據體A(n,t,f_m)(m＝0,1,2,3,4)中所有道在所述分析時窗范圍(t₁～t₂)內所有采樣點的振幅值的絕對值之和的比值，可得到各單頻數據體的振幅和S_m，用公式表達為將所述峰值頻率對應單頻數據體的振幅和S₀，與離散頻點f_m對應單頻數據體的振幅和S_m(m＝0,1,2,3,4)的比值對應作為離散頻點f_m對應單頻數據體A(n,t,f_m)的加權函數w(f_m)，即

步驟S106、將每個單頻數據體與其加權函數相乘，得到對應的譜均衡后的單頻數據體。

在本申請實施例中，將各單頻數據體A(n,t,f_m)(m＝0,1,2,3,4)與其對應的加權函數w(f_m)相乘，可得到譜均衡后的單頻數據體B(n,t,f_m)，即B(n,t,f_m)＝A(n,t,f_m)w(f_m)，從而實現譜均衡。

圖3a～圖3d是10Hz、20Hz、30Hz、40Hz各離散頻率經本申請實施例的譜均衡方案處理后對應得到的單頻剖面。對比3a～圖3d可以發現，經本申請實施例的譜均衡方案處理后，各離散頻率對應的單頻剖面的能量不再隨著頻率的變化而變化，從而有利于改善后續儲層反演的反演結果。

為了便于對比，如圖4a～圖4d所示，本申請實施例還示出了10Hz、20Hz、30Hz、40Hz各離散頻率經常規譜均衡方案處理后對應得到的單頻剖面。對比圖4a～圖4d可以發現，經常規譜均衡方案處理后，雖然各單頻剖面能量不再隨著頻率的變化而變化，但是在圖4b、圖4c及圖4d的第28道附近出現了異常能量，這是由于采用傳統譜均衡算法時，原地震數據第28道附近的原本用于計算加權函數的沿層的連續強能量，被混入淺部其它層位的異常的強能量，而兩個位置的子波有較大的差別，導致28道附近的加權函數也出現異常，因而該處的單頻剖面會出現異常。如果將這些應用常規譜均衡方案得到的單頻數據體用于儲層反演后，得到的反演結果往往會帶有這樣的異常能量。

圖5a和圖5b分別是基于本申請實施例的譜均衡方案、常規譜均衡方案得到的單頻剖面的反演結果。對比圖5a和圖5b可以發現，圖5b中第28道附近產生了異常能量，其原因是經常規譜均衡方案得到的單頻剖面在該位置出現了異常能量。

因此，本申請實施例的譜均衡方案保證了譜均衡后的單頻數據體道與道間能量的相對關系，避免了異常能量的產生，對改善后續反演結果及對儲層描述的效果非常有意義。

雖然上文描述的過程流程包括以特定順序出現的多個操作，但是，應當清楚了解，這些過程可以包括更多或更少的操作。

參考圖6所示，本申請實施例的單頻數據體間譜均衡的裝置包括：

時窗確定模塊61，用于確定目的層的分析時窗。

一般的，目的層的分析時窗選取要適當，分析時窗選取過小，會使目標層超出處理范圍，而且過小的時窗也會影響某些參數的有效性；而時窗選取過大，會使得目的層的特征異常淹沒于背景異常中。因此，目的層的分析時窗的范圍需依據目的層的范圍確定。比如對一個具有N道、每道有T個采樣點的時間域地震數據體a(n,t)，其中n為地震道序號，范圍為1～N，t為采樣點序號，范圍為1～T，根據目的層的范圍確定分析時窗范圍t₁～t₂，1≤t₁＜t₂≤T。

在本申請的一個具體實施例中，比如已知地震道序號為1～70，采樣點序號為1～651，則分析時窗范圍可以選擇為第450～550個采樣點之間。

時頻分析模塊62，用于對位于所述分析時窗范圍內的時域地震數據體進行時頻分析，獲取峰值頻率及有效頻帶。

在本申請的一個具體實施例中，比如對時間域地震數據體a(n,t)，在分析時窗范圍(比如第450～550個采樣點)內進行頻譜分析，得到地震振幅譜的峰值頻率f₀以及有效頻帶范圍f_min～f_max。

在本申請實施例中所述時頻分析可以采用傅里葉變換實現。

頻點選擇模塊63，用于在所述有效頻帶范圍內選擇預定數量個用于譜均衡的離散頻點，所述用于譜均衡的離散頻點包括所述峰值頻率。

在本申請實施例中，所述用于譜均衡的離散頻點的數量為奇數個，且其中除所述峰值頻率外的各個離散頻點均勻分布于所述峰值頻率兩側。在本申請的一個具體實施例中，比如在有效頻帶范圍f_min～f_max內可以選擇5個用于譜均衡的離散頻率f₀、f₁、f₂、f₃、f₄，f_min≤f₁＜f₂＜f₀＜f₃＜f₄≤f_max。假設f₀為28Hz，則可以選擇f₁＝10Hz、f₂＝20Hz、f₃＝30Hz、f₄＝40Hz。

單頻數據體獲取模塊64，用于對所述時域地震數據體進行頻譜分解，得到所述預定數量個用于譜均衡的離散頻點中每個離散頻點對應的單頻數據體。

在本申請實施例中，所述頻譜分解通過短時傅里葉變換、S變換或加伯變換(Gabor變換)等實現。在對時間域地震數據體a(n,t)進行頻譜分解后，可以得到各離散頻率f_m對應的單頻數據體A_m(n,t,f_m)，其中m＝0、1、2、3、4。

在本申請的一個具體實施例中，選擇加伯變換對所述時域地震數據體進行頻譜分解，可得到A₁(n,t,f₁)，A₂(n,t,f₂)，A₃(n,t,f₃)，A₄(n,t,f₄)，即如圖2a～圖2d所示的未做譜均衡的單頻剖面。其中，圖2a、圖2b、圖2c和2d分別為10Hz、20Hz、30Hz、40Hz對應的單頻剖面。從圖2a～圖2d中可以看出圖2b，即20Hz對應的單頻剖面能量最強，圖2a、圖2c和圖2d對應的單頻剖面能量相對較弱，并且，通過對比圖2b、圖2c、圖2d可以看出，頻率越是遠離峰值頻率f₀，其對應的單頻剖面的能量也就越弱。

加權函數確定模塊65，用于將所述峰值頻率對應的單頻數據體內所有地震道在所述分析時窗范圍內所有采樣點的振幅值的絕對值之和，與所述各離散頻點對應的單頻數據體內所有地震道在所述分析時窗范圍內所有采樣點的振幅值的絕對值之和的比值，作為離散頻點f_m對應單頻數據體的加權函數。

在本申請實施例中，對每一個單頻數據體A(n,t,f_m)(m＝0,1,2,3,4)中所有道在所述分析時窗范圍(t₁～t₂)內所有采樣點的振幅值的絕對值之和的比值，可得到各單頻數據體的振幅和S_m，用公式表達為將所述峰值頻率對應單頻數據體的振幅和S₀，與離散頻點f_m對應單頻數據體的振幅和S_m(m＝0,1,2,3,4)的比值對應作為離散頻點f_m對應單頻數據體A(n,t,f_m)的加權函數w(f_m)，即譜均衡模塊66，用于將每個單頻數據體與其加權函數相乘，得到對應的譜均衡后的單頻數據體。

在本申請實施例中，將各單頻數據體A(n,t,f_m)(m＝0,1,2,3,4)與其對應的加權函數w(f_m)相乘，可得到譜均衡后的單頻數據體B(n,t,f_m)，即B(n,t,f_m)＝A(n,t,f_m)w(f_m)，從而實現譜均衡。

圖3a～圖3d是10Hz、20Hz、30Hz、40Hz各離散頻率經本申請實施例的譜均衡方案處理后對應得到的單頻剖面。對比3a～圖3d可以發現，經本申請實施例的譜均衡方案處理后，各離散頻率對應的單頻剖面的能量不再隨著頻率的變化而變化，從而有利于改善后續儲層反演的反演結果。

為了便于對比，如圖4a～圖4d所示，本申請實施例還示出了10Hz、20Hz、30Hz、40Hz各離散頻率經常規譜均衡方案處理后對應得到的單頻剖面。對比圖4a～圖4d可以發現，經常規譜均衡方案處理后，雖然各單頻剖面能量不再隨著頻率的變化而變化，但是在圖4b、圖4c及圖4d的第28道附近出現了異常能量，這是由于采用傳統譜均衡算法時，原地震數據第28道附近的原本用于計算加權函數的沿層的連續強能量，被混入淺部其它層位的異常的強能量，而兩個位置的子波有較大的差別，導致28道附近的加權函數也出現異常，因而該處的單頻剖面會出現異常。如果將這些應用常規譜均衡方案得到的單頻數據體用于儲層反演后，得到的反演結果往往會帶有這樣的異常能量。

圖5a和圖5b分別是基于本申請實施例的譜均衡方案、常規譜均衡方案得到的單頻剖面的反演結果。對比圖5a和圖5b可以發現，圖5b中第28道附近產生了異常能量，其原因是經常規譜均衡方案得到的單頻剖面在該位置出現了異常能量。

因此，本申請實施例的譜均衡方案保證了譜均衡后的單頻數據體道與道間能量的相對關系，避免了異常能量的產生，對改善后續反演結果及對儲層描述的效果非常有意義。

雖然上文描述的過程流程包括以特定順序出現的多個操作，但是，應當清楚了解，這些過程可以包括更多或更少的操作。

以上所述的具體實施例，對本申請的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本申請實施例的具體實施例而已，并不用于限定本申請的保護范圍，凡在本申請的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。