基于激发相位先验约束的子波提取方法、系统、设备

技术领域

本发明属于油气田勘探信息处理技术领域，尤其涉及基于激发相位先验约束的子波提取方法、系统、设备。

背景技术

地震子波提取是地震勘探中一个非常关键的问题，子波提取的精度对地震正演、处理、反演和解释均有较大的影响。对于地震正演而言，地震子波是基于褶积模型或波动方程进行正演模拟的基础；对于地震处理而言，在不同工区地震数据拼接处理中，地震子波的精确提取是实现不同工区振幅、相位、频率精细匹配的前提；对于地震反演和解释而言，不同的地震子波往往对反演和解释结果有不同的影响。

目前，地震子波提取方法主要分为确定性地震子波提取和统计性地震子波提取两大类。如果研究区有已钻井，则通常采用确定性地震子波提取方法，该方法首先利用测井资料计算反射系数序列，然后根据褶积理论，结合井旁地震道求取地震子波。如果研究区没有已钻井，则需要采用统计性地震子波提取方法，该方法基于地震子波时不变、地下反射系数为具有白噪谱的随机序列、地震道不含噪声等假设，则观测地震道的自相关就给定了地震子波自相关的一个估计，即已知了地震子波的振幅谱，但对于地震子波的相位谱，则必须给出一个假设，如最小相位、零相位或最大相位，然而不论陆上或是海上地震数据，地震子波往往都是混合相位的，因此常规基于相位假设提取的地震子波通常是不准确的。

海上地震数据采集时，气枪震源激发的子波是可以准确求取的，因此，研发一种新的统计性地震子波提取方法，以激发子波相位作为先验信息约束地震子波提取过程，可以有效解决常规统计性子波提取方法无法实现相位准确估算的技术问题。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有统计性子波提取技术通常对子波相位进行假设，无法实现相位准确估算，导致地震子波提取不准确，影响地震正演、处理、反演和解释精度，降低了地震勘探成效。

(2)现有统计性子波提取技术无法实现混合相位子波提取，实用范围窄。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了基于激发相位先验约束的子波提取方法、系统、设备。

所述技术方案如下：基于激发相位先验约束的子波提取方法，包括以下步骤：

S1，输入子波提取对应空间和时窗范围内的叠后地震数据；

S2，对输入的地震道做自相关；

S3，对自相关结果进行傅立叶变换，获取子波振幅谱；

S4，输入野外采集时气枪震源激发的远场子波；

S5，根据海面反射系数模拟远场子波的震源鬼波；

S6，根据震源沉放深度计算震源鬼波的延迟时，融合远场子波与震源鬼波得到激发子波；

S7，对激发子波进行时移，使波峰和波谷关于零时刻对称；

S8，对时移后的激发子波进行傅立叶变换，获取子波相位谱；

S9，融合步骤S3得到的子波振幅谱和步骤S8得到的子波相位谱，并进行反傅立叶变换，得到地震子波。

在步骤S1中，根据子波提取的空间位置确定地震道的输入空间范围，选择距离子波提取空间位置5～7道地震道；根据子波提取的时窗范围、子波的时间长度确定地震道的输入时窗范围。

在步骤S2中，自相关的计算公式为：

式中，N表示序列长度，τ表示采样点，τ＝0,1,2…N-1，t表示时间延迟，x(τ)表示原始序列，x(τ-t)表示τ-t时刻的序列，y(t)表示自相关后序列。

在步骤S3中，对自相关结果进行傅立叶变换，获取子波振幅谱包括：对自相关结果进行傅立叶变换，根据地震道的自相关等于子波的自相关的假设，则地震道的能量谱等于子波的能量谱，表达式为：

ES

式中，ES

根据能量谱与振幅谱的关系，对能量谱开平方，得到子波的振幅谱，表达式为：

式中，AS

在步骤S5中，根据海面反射系数模拟远场子波的震源鬼波中，由于震源鬼波传播到海面时发生极性反转，因此震源鬼波可以表示为：

W

式中，W

在步骤S6中，根据震源沉放深度计算震源鬼波的延迟时，表达式为：

式中，t

在步骤S8，子波相位谱的表达式为：

式中，PS

在步骤S9中，融合步骤S3得到的子波振幅谱和步骤S8得到的子波相位谱，并进行反傅立叶变换，得到地震子波；具体包括：

对子波的频谱进行反傅立叶变换得到地震子波，表达式为：

W

式中，W

本发明的另一目的在于提供一种实现所述基于激发相位先验约束的子波提取方法的提取系统，该提取系统包括：

叠后地震数据提取模块，用于输入子波提取对应空间和时窗范围内的叠后地震数据；

自相关模块，用于对输入的地震道做自相关；

子波振幅谱获取模块，用于对自相关结果进行傅立叶变换，获取子波振幅谱；

远场子波输入模块，用于输入野外采集时气枪震源激发的远场子波；

震源鬼波模拟模块，用于根据海面反射系数模拟远场子波的震源鬼波；

激发子波获取模块，用于根据震源沉放深度计算震源鬼波的延迟时，融合远场子波与震源鬼波得到激发子波；

零时刻对称模块，用于对激发子波进行时移，使波峰和波谷关于零时刻对称；

子波相位谱模块，用于对时移后的激发子波进行傅立叶变换，获取子波相位谱；

地震子波获取模块，用于融合得到的子波振幅谱和得到的子波相位谱，并进行反傅立叶变换，得到地震子波。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述基于激发相位先验约束的子波提取方法。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述基于激发相位先验约束的子波提取方法。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果，具体描述如下：

本发明提供得基于激发相位先验约束的子波提取方法输入子波提取对应空间和时窗范围内的叠后地震数据；对输入的地震道做自相关；对自相关结果进行傅立叶变换，获取子波的振幅谱；输入气枪震源激发的远场子波；模拟远场子波的震源鬼波；融合远场子波与震源鬼波得到激发子波；对激发子波进行时移，使波峰和波谷关于零时刻对称；对时移后的激发子波进行傅立叶变换，获取子波的相位谱；融合得到的子波振幅谱和得到的子波相位谱，并进行反傅立叶变换，得到地震子波。通过上述方案本发明以激发子波相位作为先验信息约束地震子波提取过程，解决了常规统计性子波提取方法无法实现相位准确估算的技术问题。

第二、把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：

本发明特别适用于因研究区无已钻井或测井曲线不全导致无法开展确定性子波提取，而只能开展统计性子波提取的情况。

第三、作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

(1)本发明的技术方案对常规统计性子波提取方法的技术缺陷进行了改进和完善，不再需要对相位进行假设，解决了统计性子波提取方法无法实现相位准确估算的技术难题。

(2)本发明的技术方案可应用于地震正演、地震数据精细拼接处理、地震反演和解释等多个领域，支持油气田的储层和烃类检测研究，在油气田勘探中具有较大的推广应用和商业价值。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理；

图1是本发明实施例提供的基于激发相位先验约束的子波提取方法流程图；

图2是本发明实施例提供的基于激发相位先验约束的子波提取方法原理图；

图3是本发明实施例提供的基于激发相位先验约束的子波提取系统示意图；

图4是本发明实施例提供的子波的时间长度为120毫秒，输入地震道的时窗范围为1300～1750毫秒图；

图5本发明实施例提供的子波的振幅谱图；

图6本发明实施例提供的野外采集时气枪震源激发的远场子波图；

图7本发明实施例提供的海面反射系数为0.9，模拟得到的震源鬼波图；

图8本发明实施例提供的根据计算的8毫秒延迟时将输入的远场子波与模拟得到的震源鬼波进行融合，得到激发子波W

图9本发明实施例提供的将激发子波向负时刻时移7毫秒后，其波峰和波谷即关于零时刻对称，时移后的激发子波图；

图10本发明实施例提供的子波的相位谱如图；

图11本发明实施例提供的最终得到的地震子波如图；

图中：1、叠后地震数据提取模块；2、自相关模块；3、子波振幅谱获取模块；4、远场子波输入模块；5、震源鬼波模拟模块；6、激发子波获取模块；7、零时刻对称模块；8、子波相位谱模块；9、地震子波获取模块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

一、解释说明实施例：

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供的基于激发相位先验约束的子波提取方法，包括步骤如下：

S1，输入子波提取对应空间和时窗范围内的叠后地震数据；

S2，对输入的地震道做自相关；

S3，对自相关结果进行傅立叶变换，获取子波振幅谱；

S4，输入野外采集时气枪震源激发的远场子波；

S5，根据海面反射系数模拟远场子波的震源鬼波；

S6，根据震源沉放深度计算震源鬼波的延迟时，融合远场子波与震源鬼波得到激发子波；

S7，对激发子波进行时移，使波峰和波谷关于零时刻对称；

S8，对时移后的激发子波进行傅立叶变换，获取子波相位谱；

S9，融合步骤S3得到的子波振幅谱和步骤S8得到的子波相位谱，并进行反傅立叶变换，得到地震子波。

在本发明实施例中，图2是提供的基于激发相位先验约束的子波提取方法原理。

实施例2

基于实施例1提供的基于激发相位先验约束的子波提取方法，进一步的，所述步骤S1中，根据子波提取的空间位置确定地震道的输入空间范围，选择距离子波提取空间位置最近且信噪比较高的5～7道地震道；根据子波提取的时窗范围、子波的时间长度确定地震道的输入时窗范围，子波的时间长度为100～200毫秒，地震道的输入时窗范围为子波时间长度的3～5倍。

实施例3

基于实施例1提供的基于激发相位先验约束的子波提取方法，进一步的，所述步骤S2中，对输入的地震道做自相关，自相关的计算公式为：

式中，N表示序列长度，τ表示采样点，τ＝0,1,2…N-1，t表示时间延迟，x(τ)表示原始序列，x(τ-t)表示τ-t时刻的序列，y(t)表示自相关后序列。

实施例4

基于实施例1提供的基于激发相位先验约束的子波提取方法，进一步的，所述步骤S3中，对自相关结果进行傅立叶变换，根据地震道的自相关等于子波的自相关的假设，则地震道的能量谱等于子波的能量谱，表达式为：

ES

式中，ES

根据能量谱与振幅谱的关系，对能量谱开平方，得到子波的振幅谱，表达式为：

式中，AS

实施例5

基于实施例1提供的基于激发相位先验约束的子波提取方法，进一步的，所述步骤S5中，根据海面反射系数模拟远场子波的震源鬼波，由于震源鬼波传播到海面时发生极性反转，因此震源鬼波可以表示为：

W

式中，W

实施例6

基于实施例1提供的基于激发相位先验约束的子波提取方法，进一步的，所述步骤S6中，根据震源沉放深度计算震源鬼波的延迟时，表达式为：

式中，t

实施例7

基于实施例1提供的基于激发相位先验约束的子波提取方法，进一步的，所述步骤S8中，对时移后的激发子波进行傅立叶变换，获取子波的相位谱，表达式为：

式中，PS

实施例8

基于实施例1提供的基于激发相位先验约束的子波提取方法，进一步的，所述步骤S9中，融合步骤S3得到的子波振幅谱AS

W

式中，W

实施例9

如图3所示，本发明实施例提供得基于激发相位先验约束的子波提取系统，包括：

叠后地震数据提取模块1，用于输入子波提取对应空间和时窗范围内的叠后地震数据；

自相关模块2，用于对输入的地震道做自相关；

子波振幅谱获取模块3，用于对自相关结果进行傅立叶变换，获取子波振幅谱；

远场子波输入模块4，用于输入野外采集时气枪震源激发的远场子波；

震源鬼波模拟模块5，用于根据海面反射系数模拟远场子波的震源鬼波；

激发子波获取模块6，用于根据震源沉放深度计算震源鬼波的延迟时，融合远场子波与震源鬼波得到激发子波；

零时刻对称模块7，用于对激发子波进行时移，使波峰和波谷关于零时刻对称；

子波相位谱模块8，用于对时移后的激发子波进行傅立叶变换，获取子波相位谱；

地震子波获取模块9，用于融合得到的子波振幅谱和得到的子波相位谱，并进行反傅立叶变换，得到地震子波。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程。

二、应用实施例：

应用例1

如图2所示，本发明具体按照如下步骤进行：

第一步：输入子波提取对应空间和时窗范围内的叠后地震数据；

根据子波提取的空间位置确定地震道的输入空间范围，选择距离子波提取空间位置最近且信噪比较高的地震道，本实施例中地震道的个数为7道；根据子波提取的时窗范围、子波的时间长度确定地震道的输入时窗范围，本实施例中子波的时间长度为120毫秒，输入地震道的时窗范围为1300～1750毫秒，如图4所示。

第二步：对输入的地震道做自相关；

自相关的计算公式为：

式中，N表示序列长度，τ表示采样点，τ＝0,1,2…N-1，t表示时间延迟，x(τ)表示原始序列，x(τ-t)表示τ-t时刻的序列，y(t)表示自相关后序列。

步骤S3：对自相关结果进行傅立叶变换，获取子波的振幅谱；

根据地震道的自相关等于子波的自相关的假设，则地震道的能量谱等于子波的能量谱，表达式为：

ES

式中，ES

根据能量谱与振幅谱的关系，对能量谱开平方，得到子波的振幅谱，表达式为：

/>

式中，AS

步骤S4：输入野外采集时气枪震源激发的远场子波；

本实施例中野外采集时气枪震源激发的远场子波如图6所示。

步骤S5：根据海面反射系数模拟远场子波的震源鬼波；

由于震源鬼波传播到海面时发生极性反转，因此震源鬼波可以表示为：

W

式中，W

第六步：根据震源沉放深度计算震源鬼波的延迟时，融合远场子波与震源鬼波得到激发子波；震源鬼波的延迟时可以表示为：

式中，t

第七步：对激发子波进行时移，使波峰和波谷关于零时刻对称；

本实施例中将激发子波向负时刻时移7毫秒后，其波峰和波谷即关于零时刻对称，时移后的激发子波如图9所示。

第八步：对时移后的激发子波进行傅立叶变换，获取子波的相位谱；

式中，PS

第九步：融合步骤S3得到的子波振幅谱和第八步得到的子波相位谱，并进行反傅立叶变换，得到地震子波。

融合图5所示的子波振幅谱AS

W

式中，W

应用例2

本发明实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本发明实施例还提供了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤，所述信息数据处理终端不限于手机、电脑、交换机。

本发明实施例还提供了一种服务器，所述服务器用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤。

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

三、实施例相关效果的证据：

渤海渤中19-2油田跨多个地震采集工区，为了满足油田整体勘探研究需求，需要对不同工区地震数据进行拼接处理。由于地震采集参数不同，不同工区地震数据的振幅、频率、相位存在较大差异。采用本发明提出的基于激发相位先验约束的子波提取方法，精确地提取了不同采集工区地震数据的子波。进一步通过对地震子波进行精细匹配，实现了不同工区地震数据振幅、频率、相位的精细匹配，提高了拼接地震数据的保幅性，为储层及烃类检测研究提供了良好的数据基础，有力支持了渤中19-2油田的勘探评价。

以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。