恢复地震数据分辨率的方法、存储介质及计算机设备

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种恢复地震数据分辨率的方法，还涉及一种计算机设备及其计算机可读存储介质。

背景技术

石油及天然气勘探已经进入到精细化勘探阶段，高保真度、高分辨率、高精度成像是目前地震勘探的主要目标。然而，大地地层其固有的粘滞属性会使得地震波在其中传播时高频信息丧失，这意味着随传播距离的不断增大，地震信号的分辨率将逐渐降低，导致成像剖面分辨率较低，难以识别隐形油气储层，最终无法实现高分辨率地震勘探的目标。近地表由于压实作用弱、地质年代较新，地震波衰减的能量及频率主要发生在该区域。

在现有技术中，通常是利用品质因子Q值来衡量地层的吸收衰减程度，通过准确的估算出地层的品质因子Q，再结合Q偏移或者反Q滤波，可以很好地恢复地震数据的分辨率，提高成像精度。而常用的Q值计算方法是基于常Q假设，即对于某一地层而言，Q在整个频带范围内是不变的。但随着勘探仪器和处理技术的不断提升，地震资料处理中的反演频带不断变宽，Q不再是和频率无关的参数，常规的Q值方法无法准确恢复地震数据的分辨率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有技术中，在地层反演频带不断变宽，Q不再是和频率无关的参数，常规的Q值方法无法准确恢复地震数据分辨率的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种恢复地震数据分辨率的方法，其包括：

建立地震数据观测系统，其中，所述地震数据观测系统的井中设置有炮点，在地面上设置有至少两个检波器；

利用所述至少两个检波器分别获取同一所述炮点的地震信号直达波，根据所述检波器的偏移距从获取的地震信号直达波中选取一个地震信号直达波，作为参考信号；

针对获取的地震信号直达波中除了作为所述参考信号的其余每个地震信号直达波，分别执行以下步骤：

确定由该地震信号直达波与所述参考信号之间的旅行时差，并利用该地震信号直达波和所述参考信号计算出与该地震信号直达波对应的衰减曲线；

根据该地震信号直达波对应的衰减曲线和旅行时差之间的线性关系，获得与频率相关的地层品质因子；

基于所有地震信号直达波对应的地层品质因子，恢复所述地震数据的分辨率。

优选的，所述地震数据观测系统包括：单井微测井观测系统。

优选的，在地面上设置有至少两个检波器，包括：在地面上设置自井口开始向外延伸的一条二维测线；沿所述二维测线依次设置所述至少两个检波器。

优选的，沿所述二维测线依次等间隔设置所述至少两个检波器。

优选的，根据所述检波器的偏移距从获取的地震信号直达波中选取一个地震信号直达波，作为参考信号，包括：从获取的地震信号直达波中选取偏移距最小的地震信号直达波，作为所述参考信号。

优选的，确定由地震信号直达波与所述参考信号之间的旅行时差，包括：

通过拾取所述单井微测井数据的初至时间解释得到近地表速度厚度模型；

对所述速度厚度模型进行射线追踪，获取该地震信号直达波对应的旅行时；

根据所述旅行时确定该地震信号直达波与所述参考信号之间的旅行时差。

优选的，利用地震信号直达波和所述参考信号的振幅谱计算出与该地震信号直达波对应的衰减曲线，包括：

利用该地震信号直达波的对数振幅谱和所述参考信号的对数振幅谱，计算出与该地震信号直达波对应的衰减曲线。

优选的，根据地震信号直达波对应的衰减曲线和旅行时差之间的线性关系，获得与频率相关的地层品质因子，包括：

根据地震信号直达波对应的衰减曲线和旅行时差之间的线性关系，建立地震信号直达波对应的衰减曲线在时间方向上的线性矩阵，并对所述线性矩阵求解以获得与频率相关的地层品质因子。

优选的，所述地层品质因子包括与各个地层对应的品质因子项。

优选的，所述地层品质因子包括与低速层对应的品质因子项和与降速层对应的品质因子项。

本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时能够实现上述恢复地震数据分辨率的方法。

本发明的再一个方面，提供了一种计算机设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时能够实现上述恢复地震数据分辨率的方法。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

应用本发明的恢复地震数据分辨率的方法，通过建立地震数据观测系统，利用地面上设置的至少两个检波器获取井中同一炮点的地震信号直达波。选其中一个检波器获取到的地震信号直达波作为参考信号，确定出其余地震信号直达波和参考信号的旅行时差，并利用其余地震信号直达波和参考信号的振幅谱计算出对应的衰减曲线，最后根据衰减曲线和旅行时差之间的线性关系，求解出频率相关的地层品质因子。将该地层品质因子结合地层品质因子偏移算法，恢复所述地震数据的分辨率。该方法可以达到以下有益效果：

(1)利用沿旅行时差方向拟合的反演方法估算近地表Q值，提高了算法的抗噪性及稳定性。

(2)该方法可以求得每个频率对应的Q，避免常Q假设引入的主观误差。

(3)基于更为精确的Q值进行偏移成像，可以得到精度高、分辨率高的地震剖面。

附图说明

通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本公开的范围。其中所包括的附图是：

图1示出了本发明实施例提供的一种恢复地震数据分辨率方法的流程示意图。

图2示出了本发明实施例提供的确定地震信号直达波与参考信号之间的旅行时差的流程示意图。

图3示出了本发明模型实验的单井微测井观测系统示意图。

图4示出了本发明模型实验设计的近地表速度厚度模型。

图5示出了模型实验中16m处炮点激发，得到的12道地震信号直达波。

图6示出了模型实验中利用本发明提供的恢复地震数据分辨率的方法得到的地层品质因子结果与真实结果的对比图。

图7示出了以实际数据建立的单井微测井观测系统的应用实例。

图8示出了应用实例中根据初至解释得到的近地表速度厚度模型。

图9示出了应用实例中15m处炮点激发，得到的12道地震信号直达波。

图10示出了根据应用实例中的实际数据利用本发明所述的恢复地震数据分辨率的方法反演得到的近地表Q值。

图11示出了应用实例中利用所求Q值进行偏移成像的结果。

图12示出了应用实例中没有利用所求Q值进行偏移成像的结果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方法，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

首先需要说明的是，地层品质因子是描述地层吸收衰减特性的重要参数之一，不同的地层通常具有不同的地层品质因子。

在现有技术中，通常是利用品质因子Q值来衡量地层的吸收衰减程度，通过准确的估算出地层的品质因子Q，再结合Q偏移或者反Q滤波，可以很好地恢复地震数据的分辨率，提高成像精度。而常用的Q值计算方法是基于常Q假设，即对于某一地层而言，Q在整个频带范围内是不变的。但随着勘探仪器和处理技术的不断提升，地震资料处理中的反演频带不断变宽，Q不再是和频率无关的参数，常规的Q值方法无法准确恢复地震数据的分辨率。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种恢复地震数据分辨率的方法，通过建立地震数据观测系统，利用地面上设置的至少两个检波器获取井中同一炮点的地震信号直达波。选其中一个检波器获取到的地震信号直达波作为参考信号，确定出其余地震信号直达波和参考信号的旅行时差，并利用其余地震信号直达波和参考信号计算出对应的衰减曲线，最后根据衰减曲线和旅行时差之间的线性关系，求解出频率相关的地层品质因子。基于旅行时差拟合求解出的地层品质因子结果更加准确，再将求解出的地层品质因子结合地层品质因子偏移算法后可以更好的恢复地震数据的分辨率，获得高分辨率的地震数据。

为了更清楚地理解本发明的技术方案，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行介绍。

实施例一

参见图1所示，本发明实施例一提供了一种恢复地震数据分辨率的方法，该方法主要包括步骤S101至步骤S105。

在步骤S101中，建立地震数据观测系统，其中，地震数据观测系统的井中设置有炮点，在地面上设置有至少两个检波器。

在勘探过程中，由于近地表层压实作用弱、地质年代较新，地震波衰减主要发生在近地表层，因此，在本发明实施例中，将建立地震数据观测系统，应用于近地表层的地层品质因子计算以及地震数据的恢复。

在本发明实施例中，将以建立的单井微测井观测系统为例进行说明。具体的，建立单井微测井观测系统的过程可以为，在井中设置多个炮点，以作为震源激发地震信号直达波；在地面上，自井口开始设置至少两个检波器，获取炮点激发的地震信号直达波。作为一示例，检波器的设置方式可以为：在地面上设置自井口开始向外延伸的一条二维测线，然后在二维测线上依次设置多个检波器。作为一优选示例，多个检波器可以设置为沿二维测线依次等间隔的排列。另外，为了保证检波器的自然频率一致，在二维测线中采用相同型号的检波器，以减少检波器对接收到的地震信号直达波的影响。

作为一具体示例，建立近地表层的单井微测井观测系统，其中，井深设置为15米，井中自下而上等间隔的设置5个炮点，每个炮点采用了等量的炸药，可由浅及深等间隔的激发。同时，在地面上可以设置从井口向外延伸的一条二维测线，选12个型号相同的检波器，以偏移距间隔为2米，沿二维测线排列。

在步骤S102中，利用至少两个检波器分别获取同一炮点的地震信号直达波，根据检波器的偏移距从获取的地震信号直达波中选取一个地震信号直达波，作为参考信号。

该步骤可以具体为，选择井中某一深度处的炮点进行激发，沿二维测线依次设置的多个检波器分别获取该深度处的地震信号直达波，并利用汉宁窗提取出不同偏移距检波器获取的地震信号直达波x

其中，s(f)为震源响应，g(f)为检波器响应，当选择相同型号的检波器时，所有检波器响应均一致，q(r)表示球面扩散等频率无关项，r表示球面扩散半径，t

在本发明实施例中，单井微测井观测系统可以包括多个地层，其中每个地层具有与其地层对应的品质因子项。作为示例，单井微测井观测系统应用于近地表层的观测时，近地表层通常可分为两层：低速层和降速层，则近地表层的地层品质因子包括低速层对应的品质因子项Q

另外，作为一优选示例，为了能够更全面的反映各地层情况，可以选择井中最深位置处的炮点进行激发，地面多个检波器分别获取该炮点的地震信号直达波。

在提取到所有检波器获取到的地震信号直达波后，从其中选取一个地震信号直达波作为参考信号。为了便于计算，该步骤可以为，选取偏移距最小的地震信号直达波作为参考信号，则参考信号的振幅谱可表示为

针对获取的地震信号直达波中除了作为所述参考信号的其余每个地震信号直达波，分别执行以下步骤S103和S104：

在步骤S103中：确定由该地震信号直达波与参考信号之间的旅行时差，并利用该地震信号直达波和参考信号计算出与该地震信号直达波对应的衰减曲线。

参见图2示出的流程图，以应用于近地表层的单井微测井观测系统为例，可以由以下步骤确定地震信号直达波与参考信号之间的旅行时差：

在步骤S1031中：通过拾取单井微测井数据的初至时间解释得到近地表速度厚度模型；

在步骤S1032中：对速度厚度模型进行射线追踪，获取该地震信号直达波对应的旅行时；

在步骤S1033中，根据旅行时确定该地震信号直达波与参考信号之间的旅行时差。

由近地表速度厚度模型，可以获取各地层厚度和地震信号直达波在各地层中的速度。再结合射线追踪，可以确定出不同地震信号直达波的传播角度，进而得到直达波对应的旅行时t

最后利用其余每个地震信号直达波和参考信号计算出与该地震信号直达波对应的衰减曲线。具体的，该步骤可以为，利用其余每个地震信号直达波的对数振幅谱和参考信号的对数振幅谱，计算出与该地震信号直达波对应的衰减曲线。该衰减曲线可以表示为

其中，

在步骤S104中：根据该地震信号直达波对应的衰减曲线和旅行时差之间的线性关系，获得与频率相关的地层品质因子。

根据步骤S103中的衰减曲线可知，

其中，

F

通过求解上式可以得到α

由此，可以通过地震信号直达波对应的衰减曲线和旅行时差之间的线性关系，获取对应不同地层与频率相关的地层品质因子，极大的提高了获取的近地表地层品质因子精度，以及利用该地层品质因子建模的精度和稳定性。

在步骤S105中，基于所有地震信号直达波对应的地层品质因子，恢复地震数据的分辨率。

作为一示例，该步骤可以为，基于所有地震信号直达波对应的地层品质因子，将该地层品质因子结合地层品质因子偏移算法，恢复地震数据的分辨率。

作为另一示例，该步骤还可以为，基于所有地震信号直达波对应的地层品质因子，将该地层品质因子结合反Q滤波，恢复地震数据的分辨率。

将所有地震信号直达波对应的地层品质因子用于地层品质因子模型之后，利用地层品质因子偏移技术实现高精度地震成像，相比于常规偏移成像技术，基于精确地层品质因子的偏移成像技术能够得到高分辨率的地震剖面，有利于后续地震资料解释寻找油气资源。

以上为本发明实施例提供的一种恢复地震数据分辨率的方法，该方法建立合理的地震观测系统，利用多个检波器获取不同偏移距的地震信号直达波，并从其中选出一个地震信号直达波作为参考信号。针对获取的地震信号直达波中除了作为参考信号的其余每个地震信号直达波分别与参考信号的振幅谱差异计算出衰减曲线，以及每个地震信号直达波与参考信号之间的旅行时差，根据地震信号直达波对应的衰减曲线和旅行时差之间的线性关系，建立该地震信号直达波对应的衰减曲线在时间方向上的线性矩阵，并对所述线性矩阵求解以获得与频率相关的地层品质因子。将其结合地层品质因子偏移算法应用到偏移成像中，可以大幅度提高地震资料的分辨率，有利于地震资料解释寻找油气资源。

为验证本发明实施例提供的恢复地震数据分辨率方法的有效性，下面将通过实施例二和实施例三进行说明。

实施例二

实施例二为本发明提供的一个验证本发明实施例提供的恢复地震数据分辨率方法有效性的模型实验。

如图3所示，建立一个单井微测井观测系统，其中，设置15个炮点进行激发，地面设置12个检波器。假设潜水面深度为4米，激发井的深度为15米，采用井由深及浅不断激发。

如图4所示，设计模型低速层和降速层的速度分布为v

如图5所示，利用本发明模型实验中建立的地震数据观测系统，由16米处炮点激发，得到的12道地震信号直达波。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数，由此可得到每道地震信号直达波的初至时间。

如图6所示，利用本发明提供的恢复地震数据分辨率的方法得到的地层品质因子结果与真实结果的对比，其中实线表示真实结果，虚线表示利用所述本发明提供方法得到的Q值结果。可以看出两者基本吻合，这也证明了所述方法的准确性。

实施例三

实施例三为本发明提供的一个验证本发明实施例提供的恢复地震数据分辨率方法有效性的应用实例。

如图7所示，以某油田A区块为例。该区地势平坦，近地表结构比较简单，分为低速层和降速层两套地层，低速层的厚度在4米左右，降速层的厚度在40米之上。激发井中，最小激发井深1米，最大激发井深15米，炮点深度间隔2米，共激发8炮。该应用实例中选取井中13米处的炮点进行激发，地面接收的地震信号直达波进行近地表Q值非线性反演。

如图8所示，利用图7所示的地震数据观测系统，获取该地区微测井资料，拾取初至时间解释得到该区域近地表的速度厚度模型，纵轴表示深度(m)，横轴表示时间(ms)和速度(m/s)。

如图9所示，选取井底15m处的炮点进行激发，根据地面二维测线上12个检波器获取到的12道地震信号直达波进行近地表Q值非线性反演。纵坐标表示时间(ms)，横坐标表示道数。

如图10所示，根据图9中的数据，利用本发明所述的恢复地震数据分辨率的方法反演的近地表Q值，其中Q

最后利用上述获取到的Q值结合低层品质因子偏移算法，恢复地震数据的分辨率，参见图11所示，图11为该应用实例中利用图10示出的Q值模型，进行偏移成像的结果。图12为基于同样测线对应的地震记录，进行常规偏移成像的结果。由此可以看出，图12中该剖面分辨率较低，同相轴连续性较差。图11相比于图12未采用Q值偏移成像技术的结果，分辨率明显提高，同相轴连续性更好。因此，利用沿旅行时差方向拟合的反演方法求解Q值，提高了近地表Q值建模的精度及稳定性，将其应用到偏移成像中可以大幅度提高地震资料的分辨率，有利于地震资料解释寻找油气资源。

实施例四

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时能够实现所述恢复地震数据分辨率的方法。

本申请实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行计算机程序，其中，所述程序运行时执行所述恢复地震数据分辨率的方法。

本申请实施例提供了一种计算机设备，该设备包括处理器和存储有计算机程序的计算机可读存储介质，该计算机程序被处理器执行时能够实现实现以下步骤：

建立地震数据观测系统，其中，地震数据观测系统的井中设置有炮点，在地面上设置有至少两个检波器；

利用至少两个检波器分别获取同一炮点的地震信号直达波，根据检波器的偏移距从获取的地震信号直达波中选取一个地震信号直达波，作为参考信号；

针对获取的地震信号直达波中除了作为所述参考信号的其余每个地震信号直达波，分别执行以下步骤：

确定由该地震信号直达波与参考信号之间的旅行时差，并利用该地震信号直达波和参考信号计算出与该地震信号直达波对应的衰减曲线；

根据该地震信号直达波对应的衰减曲线和旅行时差之间的线性关系，以获得与频率相关的地层品质因子；

基于所有地震信号直达波对应的地层品质因子，恢复地震数据的分辨率。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：

建立地震数据观测系统，其中，地震数据观测系统的井中设置有炮点，在地面上设置有至少两个检波器；

利用至少两个检波器分别获取同一炮点的地震信号直达波，根据检波器的偏移距从获取的地震信号直达波中选取一个地震信号直达波，作为参考信号；

针对获取的地震信号直达波中除了作为参考信号的其余每个地震信号直达波，分别执行以下步骤：

确定由该地震信号直达波与参考信号之间的旅行时差，并利用该地震信号直达波和参考信号计算出与该地震信号直达波对应的衰减曲线；

根据该地震信号直达波对应的衰减曲线和旅行时差之间的线性关系，获得与频率相关的地层品质因子；

基于所有地震信号直达波对应的地层品质因子，恢复地震数据的分辨率。

然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。