一種對地震和測井?dāng)?shù)據(jù)波形極值特征點分離與波形重構(gòu)方法
【專利摘要】本發(fā)明是對地震和測井?dāng)?shù)據(jù)波形極值特征點分離與波形重構(gòu)方法，確定地震、測井?dāng)?shù)據(jù)一維信號的中央基準(zhǔn)線，分別求取初始級波形上左、右極大值點集，連續(xù)對縱向上相鄰左、右極大值點線性插值并獲得與中央基準(zhǔn)線的交點集或同區(qū)極大值點的內(nèi)插極小值點集，并重構(gòu)出一級波形，把一級波形曲線當(dāng)作初始級波形再進(jìn)行極值點集篩選、插值與二級新波形的重構(gòu)，以此重復(fù)類推可獲得2D或3D分頻波形數(shù)據(jù)體。本發(fā)明可以交互地、聯(lián)合地開展常規(guī)地震地質(zhì)解釋、地震屬性分析及反演，可實現(xiàn)多頻帶地震剖面和體的地質(zhì)解釋結(jié)果的交互應(yīng)驗、對比約束和質(zhì)量監(jiān)控，綜合提高地質(zhì)解釋結(jié)果的合理性與可靠性。
【專利說明】一種對地震和測井?dāng)?shù)據(jù)波形極值特征點分離與波形重構(gòu)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地球物理勘探技術(shù)，具體是對地震和測井處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行波形信號變換的一種對地震和測井?dāng)?shù)據(jù)波形極值特征點分離與波形重構(gòu)方法。
技術(shù)背景
[0002]在物探技術(shù)中，要較準(zhǔn)確地分解出蘊含在復(fù)雜地震或測井混頻波形信號里的多尺度地質(zhì)信息，選擇合理的、有效的、符合沉積演化規(guī)律(按照地質(zhì)體發(fā)育規(guī)模、旋回、周期大小)的分頻變換是一種強有力的手段。以地震波為例，地震波形記錄反映了地震波動力學(xué)特征，也是所有地震屬性的源屬性，一直是重點研究與描述的對象，目前地學(xué)界對原始波形信號采取的分頻方法和主要目的有:①改善資料品質(zhì)、提高地震處理資料信噪比、分辨率和保真度。通過時間域頻譜能量掃描技術(shù)，按照能量分布情況，確定頻帶范圍，再經(jīng)過分頻疊加，壓制干擾波，較好地突出了地震剖面上各種強、弱有效波，保證地震同相軸的連續(xù)性，為后續(xù)地震地質(zhì)解釋提供便利。②對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋性變換(分頻處理)，排除不同頻段地震反射響應(yīng)的相互干擾，達(dá)到在不同頻帶上識別、劃分不同級次的地質(zhì)目標(biāo)，較高精度地分辨出各種地質(zhì)單元邊界和內(nèi)幕、預(yù)測薄儲層和沉積微相等。如頻率時間譜掃描、地震疊后數(shù)據(jù)重建+小時窗頻譜分析、基于薄層調(diào)諧原理的譜分解等技術(shù)，基于時頻分析的希爾伯特變換、斯托克威爾變換、拉普拉斯變換、傅里葉變換、小波變換、廣義S變換、科恩類變換等分頻解釋技術(shù)(廣義的褶積原理)等等。③基于波形結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述與分類方法。代表性的一種是通過利用(骨架、相關(guān))關(guān)系樹法來表達(dá)、理解和描述波形特征層次性(父一子一孫節(jié)點系)、波峰和波谷特征點結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，用以有效地識別、劃分各種波形類型，并利用相鄰道波形結(jié)構(gòu)相似性進(jìn)行波形剖面上地震層位(同相軸)解釋、對比與追蹤。④基于時域波形特征點的時頻域分析方法。最著名的是Hilbert-Huang-Transform (HHT) (Huang et al.,
1998)-經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸夥椒?Empirical Mode Decomposition, EMD),它由 Huang+HiIbert
兩部分變換構(gòu)成。Huang變換是通過時域波形信號的多級序左、右極值點包絡(luò)線獲得多級次均值包絡(luò)線，將多級次非平穩(wěn)原始信號與其多輪次相減，反復(fù)迭代循環(huán)，達(dá)到把復(fù)雜的時間疊加信號從高頻一低頻的逐級分解、游離出有限數(shù)量的、具有一定物理意義的內(nèi)蘊模式多階函數(shù)分量(固有模態(tài)函數(shù))，然后，再將其進(jìn)行Hilbert變換，可獲得有意義的瞬時頻率和具有更高時頻分辨率的Hilbert譜。
[0003]目前波形信號變換方法中普遍存在問題和不足是:①由于地震或測井信號本身的復(fù)雜性，至今還沒有尋找到一種相對較合理、更具廣泛實用性的變換方法，并實現(xiàn)沿著從嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)定義(公式)一明確的物理意義一清晰的地質(zhì)含義這條理想而完整的技術(shù)路徑，特別是許多較先進(jìn)、復(fù)雜和高級的數(shù)據(jù)變換大多僅停留在數(shù)學(xué)或物理或數(shù)學(xué)+物理層面上。②每種數(shù)據(jù)變換方法和原理上都存在著不確定性因素、不足之處和局限性，實用上受其嚴(yán)格的理論假設(shè)條件和地質(zhì)背景、原始數(shù)據(jù)本身的質(zhì)量制約，且許多方法本身忽略了地質(zhì)-地球物理基礎(chǔ)內(nèi)涵，算法選擇又缺乏目標(biāo)性、有效性和針對性。③對波形信號分頻處理的合理性欠缺、目的性也不明確，隨意性、模糊性和人為干預(yù)、多解性比較強，實際運用效果差別很大、總體效果不理想，尤其是沒有真正地把波形信號的多尺度性(分頻性)與沉積單元的分級性(沉積演化的幕次)有機(jī)又緊密地聯(lián)系起來，實屬領(lǐng)域空白。④對構(gòu)成波形信號中重要特征要素點及所包含的特殊地質(zhì)含義關(guān)注不夠，利用率很低，未能發(fā)揮它們所特有的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種簡捷、符合沉積演化規(guī)律的對地震和測井?dāng)?shù)據(jù)波形極值特征點分離與波形重構(gòu)方法。
[0005]本發(fā)明通過以下步驟實現(xiàn):
[0006]1)野外地震、測井?dāng)?shù)據(jù)，得到經(jīng)過疊后或疊前處理地震波形和預(yù)處理后的測井曲線，截取目標(biāo)時窗和深窗分析范圍，并對地震或測井采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行多點平滑、整形處理；
[0007]步驟1)所述的平滑、整形處理包括波形上的棘刺、高頻跳躍點、拐點和拐折點形成待分析的初始級波形信號。
[0008]2)確定一維信號的中央基準(zhǔn)線；
[0009]步驟2)所述的中央基準(zhǔn)線對地震道記錄數(shù)據(jù)，直接以零基線作為中央基準(zhǔn)線或鉛垂線，零基線兩側(cè)區(qū)域為地震道反射波的正、負(fù)極性，分別對應(yīng)波峰與波谷反射能量的左、右兩個區(qū)帶。
[0010]步驟2)所述的中央基準(zhǔn)線對測井曲線數(shù)據(jù)，沿初始波形曲線深度方向、逐點自上向下先區(qū)分出左、右極值點集并采用多項式平滑擬合出左、右初始極值包絡(luò)線；
[0011]然后按照測井原始采樣間隔連續(xù)計算每個采樣位置上穿越左、右包絡(luò)線兩極值點的中點值，連接所有垂向中點值、采取多項式平滑擬合獲得中央基準(zhǔn)線；
[0012]中央基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)劃分出測井兩個物理值左、右分布區(qū)域，完成對測井信號物理屬性左、右采樣極值點分區(qū)。
[0013]所述的區(qū)分是:設(shè)函數(shù)y=f(x)在X(1的一個鄰域內(nèi)有定義，若對于該鄰域內(nèi)異于X。的X恒有:⑴f (χ0) >f (χ)，則f (χ0)為函數(shù)f (x)的極大值，X()為f (χ)的極大值點；(2)f(x0)<f(x),PJ f(x0)為函數(shù)f(X)的極小值，f(x)的極小值點；極大值點、極小值點為極值點。
[0014]3)分別求取初始級波形上位于中央基準(zhǔn)線左側(cè)的極大值點集(絕對值)和其右側(cè)的極大值點集(絕對值)，通過相鄰左側(cè)極大值點和右側(cè)極大值點的線性插值連續(xù)求取出與中央基準(zhǔn)線相交的地震波形回零點集、測井曲線物理平衡點集，再對垂向上相鄰左、右極值點集和回零點集或物理平衡點集進(jìn)行波形重構(gòu)獲得一級波形；
[0015]將波形重構(gòu)后的一級波形進(jìn)行三次樣條函數(shù)或多項式插值方法擬合，并使得一級波形曲線采樣點數(shù)與初始波形曲線采樣點數(shù)相等，獲得光滑的、合理的1D —級波形序列及對應(yīng)的波形剖面；
[0016]步驟3)所述的波形重構(gòu)按照采樣點的深度值或反射時間由大到小、從下往上逐個將垂向相鄰的特征點連接；
[0017]所述的連接按照地震或測井信號特點分以下兩種情形:
[0018]①當(dāng)相鄰兩極值特征點為異號交替出現(xiàn)時，兩點直接連線并與中央基準(zhǔn)線相交，線性插值后可獲得多個新的回零點或物理屬性變化平衡點，重構(gòu)波形是單波；
[0019]②當(dāng)局部相鄰兩極值特征點為同號時，兩點連線時，需要在它們之間構(gòu)建一個左或右極小值點，并用兩同號極值特征點值的算術(shù)和的三分之一進(jìn)行賦值，重構(gòu)的波形是復(fù)合波。
[0020]4)重復(fù)步驟3)，把一級波形曲線當(dāng)作初始級波形再進(jìn)行極值點集篩選、插值與二級新波形的重構(gòu)；多次重復(fù)，獲得多級一維新波形；
[0021]步驟4)所述的重復(fù)次數(shù)依據(jù)原始信號的頻率、采樣率和被分析目標(biāo)的大小而定，通常情況下進(jìn)行3次以上。
[0022]對地震單道逐道地進(jìn)行上述相同的變換方式，多道間采用橫向多點平滑技術(shù)，就可獲得2D分頻波形剖面及3D分頻波形數(shù)據(jù)體。
[0023]本發(fā)明是一種自適應(yīng)、自約束、從高頻一中頻一低頻的自然降頻的客觀過程(相當(dāng)于濾波)，符合沉積發(fā)展規(guī)律，自然分頻能消除來自不同頻段、不同尺度地質(zhì)體之間的相互干擾、疊加，突出了重構(gòu)波形上幾個特征點的主導(dǎo)作用。通過篩選被保留下的更高級別的左、右極值點的采樣位置(深度、時間)和極值點物理幅值(極性)都與它們重構(gòu)前的原始波形記錄上極值點所處的采樣性質(zhì)完全相同，具有嚴(yán)格的繼承性與保真性特點。隨著極值點個數(shù)逐步被抽稀減少，頻率逐漸降低，被探測的地質(zhì)單元尺度越來越大，直到極值P、T點和B點數(shù)目(少于5個)已不能滿足對地質(zhì)單元的分析為止。
[0024]通過本發(fā)明對二維地震測線及三維地震數(shù)據(jù)體的批量處理，能獲得多個新的、自然分頻地震波形數(shù)據(jù)體，利用這些在地質(zhì)成因上有密切聯(lián)系的分頻地震剖面或體，可以交互地、聯(lián)合地開展常規(guī)地震地質(zhì)解釋(地層、構(gòu)造)、地震屬性分析(沉積相、儲層)及地震反演等，并實現(xiàn)多頻帶地震剖面和體的地質(zhì)解釋結(jié)果的交互應(yīng)驗、對比約束和質(zhì)量監(jiān)控，綜合提高地質(zhì)解釋結(jié)果的合理性與可靠性。對一維測井?dāng)?shù)據(jù)某個物理信號的分頻處理，實現(xiàn)利用單井單物理屬性對地質(zhì)單元的連續(xù)剖分和地質(zhì)解釋(儲層物理屬性、多期旋回、多級層序、沉積相序識別與劃分)，同時也可以利用單測井?dāng)?shù)據(jù)中多種類型的一維物理信號的分頻處理結(jié)果進(jìn)行單井多物理屬性的聯(lián)合、對比約束、交互性地質(zhì)解釋，獲得更合理的、更準(zhǔn)確的綜合測井分析結(jié)果。因此，在地學(xué)研究的應(yīng)用前景上，本發(fā)明將會發(fā)揮很大的作用。
[0025]本發(fā)明突出了波形奇異點的作用，信號變換完全遵循一種自適應(yīng)、自約束的過程，多次重構(gòu)的分頻波形上極值點數(shù)據(jù)值具有繼承性和保真性特點，同時能在一定程度上提高信噪比和較強的抗干擾能力，即分頻可消除不同頻帶信號之間的疊加與相互干擾。通過對混頻波形頻帶的自然劃分，可重構(gòu)出不同頻率成分的新波形，有效降低了目前地學(xué)界大多數(shù)信號(數(shù)據(jù))復(fù)雜解析變換所帶來的人為性和分析結(jié)果的不確定因素，也增加了其地質(zhì)含義。在地震數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)解釋中，利用所獲得的自然分頻波形剖面可以開展相應(yīng)級次的地質(zhì)單元和邊界的識別與劃分、斷裂系統(tǒng)的精細(xì)解釋、下切河道(沉積微相)的識別，利用對井反射系數(shù)序列的分解、制作出多頻合成地震記錄，井震聯(lián)合完成對地質(zhì)層位的精細(xì)標(biāo)定，包括對分頻地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行常規(guī)的地震屬性切片分析等，以及單測井高分辨率層序地層學(xué)的多期沉積旋回(儲層單元、層序)識別、劃分等研究工作。本發(fā)明不但增加了一種新的地震和測井?dāng)?shù)據(jù)解釋性變換方法，而且在地學(xué)應(yīng)用中較明顯地提高了地質(zhì)體解釋和分析的合理性、可靠性與準(zhǔn)確性。【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1地震波形上(處理后)重要特征點、中央基準(zhǔn)線與波峰(正振幅極值點序列)-波谷(負(fù)振幅極值點序列)反射分區(qū)示意圖；
[0027]圖2測井曲線(預(yù)處理后)上重要特征點、中央基準(zhǔn)線求解與左、右極值點序列分區(qū)示意圖；
[0028]圖3地震數(shù)據(jù)波形極值特征點分離與一維波形重構(gòu)方法實施步驟示意圖；
[0029](a):初始波形(2ms采樣)與初始級左、右極值點或負(fù)振幅極值點、正振幅極值點分布序列；
[0030](b):初始級右極值點包絡(luò)線及一級右極值點的篩選(①)、初始級左極值點包絡(luò)線及一級左極值點的篩選(②)；
[0031](c):一級重構(gòu)新波形與一級左、右極值點分布序列；
[0032](d):一級右極值點包絡(luò)線及二級右極值點的篩選(③)、一級左極值點包絡(luò)線及二級左極值點的篩選(④)；
[0033](e):二級重構(gòu)新波形與二級左、右極值點分布序列；
[0034](f):二級右極值點包絡(luò)線及三級右極值點的篩選(⑤)、二級左極值點包絡(luò)線及三級左極值點的篩選(⑥)、三級重構(gòu)新波形與三級左、右極值點分布序列(⑦)；10、11、12，R0、Rl、R2分別是初始級、一級、二級左極值點和右極值點包絡(luò)線上采樣點物理屬性值的總平均統(tǒng)計線，同級次中，左、右兩線是以中央基準(zhǔn)線呈鏡向?qū)ΨQ分布；Pi(°)、Pi(1)、Pi(2)、Pi(3)分別為初始級波形、一級、二級、三級重構(gòu)波形上波峰區(qū)極大值點集，Tpr(0\ Tpr(1)、Tpr(2)、Tpr(3)分別為初始級波形、一級、二級、三級重構(gòu)波形上波峰區(qū)極小值點集；Tj(Q)、Tj(1)、Tj(2)、Tj(3)分別為初始級波形、一級、二級、三級重構(gòu)波形上波谷區(qū)極大值點集(絕對值)，？切(°)、？切(1)、？切(2)、？切(3)分別為初始級波形、一級、二級、三級重構(gòu)波形上波谷區(qū)極小值點集(絕對值)；Bm(0\Bm(1\Bm(2)、Bm(3)分別為初始級波形、一級、二級、三級重構(gòu)波形上多級回零點集。
[0035]圖4地震測線(2D)多道多次重構(gòu)的波形剖面；
[0036]圖5 3D多次重構(gòu)的地震分頻波形數(shù)據(jù)體；
[0037]圖6常規(guī)全頻段處理剖面與重構(gòu)分頻波形剖面聯(lián)合進(jìn)行地層單元的識別與劃分；
[0038]圖7利用多頻段分頻剖面進(jìn)行斷裂系統(tǒng)的精細(xì)構(gòu)造解釋；
[0039]圖8利用多頻段分頻剖面進(jìn)行曲流河下切河道(河道微相)的識別；
[0040]圖9利用井反射系數(shù)序列制作的分頻合成地震記錄綜合進(jìn)行井震地質(zhì)層位的精細(xì)標(biāo)定；
[0041]圖10利用單井多條(敏感)曲線自動重構(gòu)的多級次分頻測井曲線聯(lián)合開展高分辨率層序地層學(xué)分析；
[0042]圖11利用重構(gòu)分頻體的地震屬性水平切片進(jìn)行沉積體系分析。
【具體實施方式】
[0043]本方法的具體實施步驟、應(yīng)用實例及效果分析如下:
[0044]1)野外地震、測井?dāng)?shù)據(jù)，得到經(jīng)過疊后或疊前處理地震波形和預(yù)處理后的測井曲線，截取目標(biāo)時窗和深窗分析范圍，并對地震或測井采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行多點平滑、整形處理；[0045]步驟I)所述的平滑、整形處理包括波形上的棘刺、高頻跳躍點、拐點和拐折點形成待分析的初始級波形信號。見圖3 (a)。
[0046]2)確定一維信號的中央基準(zhǔn)線；
[0047]步驟2)所述的中央基準(zhǔn)線對地震道記錄數(shù)據(jù)，直接以零基線作為中央基準(zhǔn)線或鉛垂線，零基線兩側(cè)區(qū)域為地震道反射波的正、負(fù)極性，分別對應(yīng)波峰與波谷反射能量的左、右兩個區(qū)帶。見圖1、圖3 (a)。
[0048]步驟2)所述的中央基準(zhǔn)線對測井曲線數(shù)據(jù)，沿初始波形曲線深度方向、逐點自上向下先區(qū)分出左、右極值點集并采用多項式平滑擬合出左、右初始極值包絡(luò)線；
[0049]然后按照測井原始采樣間隔連續(xù)計算每個采樣位置上穿越左、右包絡(luò)線兩極值點的中點值，連接所有垂向中點值、采取多項式平滑擬合獲得中央基準(zhǔn)線；
[0050]中央基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)劃分出測井兩個物理值左、右分布區(qū)域，完成對測井信號物理屬性左、右采樣極值點分區(qū)。見圖2。
[0051]所述的區(qū)分是:設(shè)函數(shù)y=f(x)在X。的一個鄰域內(nèi)有定義，若對于該鄰域內(nèi)異于X0的X恒有:⑴f (X(I) >f (X)，則f (X(I)為函數(shù)f (X)的極大值，Xo為f (X)的極大值點；⑵f(x0)<f(x),PJ f(x0)為函數(shù)f(x)的極小值，f (X)的極小值點；極大值點、極小值點為極值點。
[0052]3)分別求取初始級波形上位于中央基準(zhǔn)線左側(cè)的極大值點集(絕對值)和其右側(cè)的極大值點集(絕對值)，通過相鄰左側(cè)極大值點和右側(cè)極大值點的線性插值連續(xù)求取出與中央基準(zhǔn)線相交的地震波形回零點集、測井曲線物理平衡點集，再對垂向上相鄰左、右極值點集和回零點集或物理平衡點集進(jìn)行波形重構(gòu)獲得一級波形；見圖3 (b)—圖3 (C)。
[0053]將波形重構(gòu)后的一級波形進(jìn)行三次樣條函數(shù)或多項式插值方法擬合，并使得一級波形曲線采樣點數(shù)與初始波形曲線采樣點數(shù)相等，獲得光滑的、合理的ID —級波形序列及對應(yīng)的波形剖面。見圖3 (c);
[0054]步驟3)所述的波形重構(gòu)按照采樣點的深度值或反射時間由大到小、從下往上逐個將垂向相鄰的特征點連接；
[0055]所述的連接按照地震或測井信號特點分以下兩種情形:
[0056]①當(dāng)相鄰兩極值特征點為異號交替出現(xiàn)時，兩點直接連線并與中央基準(zhǔn)線相交，線性插值后可獲得多個新的回零點或物理屬性變化平衡點，重構(gòu)波形是單波。見圖1、圖3(C)、圖 3 (e)。
[0057]②當(dāng)局部相鄰兩極值特征點為同號時，兩點連線時，需要在它們之間構(gòu)建一個左或右極小值點，并用兩同號極值特征點值的算術(shù)和的三分之一進(jìn)行賦值，重構(gòu)的波形是復(fù)合波。見圖1、圖3 (C)、圖3 (e)。
[0058]4)重復(fù)步驟3)，把一級波形曲線當(dāng)作初始級波形再進(jìn)行極值點集篩選、插值與二級新波形的重構(gòu)；多次重復(fù)，獲得多級一維新波形；見圖3 (e)、圖3 (f)_⑦。
[0059]步驟4)所述的重復(fù)次數(shù)依據(jù)原始信號的頻率、采樣率和被分析目標(biāo)的大小而定，通常情況下進(jìn)行3次以上。
[0060]對地震單道逐道地進(jìn)行上述相同的變換方式，多道間采用橫向多點平滑技術(shù)，就可獲得2D分頻波形剖面及3D分頻波形數(shù)據(jù)體。分別見圖4、圖5。
[0061]利用本發(fā)明通過實際資料(地震與測井)進(jìn)行了初步測試與效果分析，已達(dá)到了良好的應(yīng)用效果。
[0062]圖6是利用該方法獲得的多頻段分頻波形剖面進(jìn)行地層單元精細(xì)識別、劃分的實例。圖6- Ca)是松遼盆地某探區(qū)一條高分辨率疊后處理剖面，nl、y2+3、yl、ql等反射層位在剖面上能較好地進(jìn)行連續(xù)追蹤與對比，但q2、q3局部地段橫向連續(xù)性變差，內(nèi)幕特征不太明顯。一次重構(gòu)的波形剖面上[圖6- (b)]除了 yl之外，所有目的層位邊界極為清晰、相鄰地層單元間的波形差異明顯，橫向追蹤、對比更為方便和直觀，可直接利用剖面上層次感強、迥異的波形組合特征就能非常便利、快捷又準(zhǔn)確地劃分出段一級的地層單元。因此，將常規(guī)全頻段疊后剖面與重構(gòu)分頻波形剖面聯(lián)合起來，剖面上地層分析精度、解釋效率和可靠性將顯著提升。
[0063]圖7是中部盆地某工區(qū)綜合利用重構(gòu)的多頻段分頻波形剖面進(jìn)行斷裂系統(tǒng)解釋。疊后剖面上[7-(a)]Fl、F2兩條主斷層特征比較明顯，但構(gòu)造細(xì)節(jié)與結(jié)構(gòu)內(nèi)幕并不太清晰、解釋精度有限。通過對圖7-(a)—(d)的解析，我們能較完整、準(zhǔn)確地再現(xiàn)該斷裂系統(tǒng)(F1、F2、F3、F4)的發(fā)育過程與分布特征，準(zhǔn)確地解剖斷層性質(zhì)(拉張型正斷層)、斷點位置、組合關(guān)系及內(nèi)部細(xì)節(jié)，并為后期鉆探所應(yīng)驗。與常規(guī)剖面解釋手段相比，分頻剖面顯示出更大的分辨優(yōu)勢。
[0064]圖8是某工區(qū)利用重構(gòu)的多頻段分頻剖面的波形變化特征進(jìn)行曲流河下切河道(沉積微相)的識別例子。常規(guī)剖面(圖8-(b)，1.5S附近、345-365道之間)上同相軸很光滑、穩(wěn)定可連續(xù)追蹤，顯示出上下地層接觸界面很平整、連續(xù)。但從一次和二次重構(gòu)剖面上看(圖8-(c)、(d))，該位置見有非常明顯的同相軸下拉現(xiàn)象，這通常是河道下切或斷層面的響應(yīng)，圖8-(a)為1.5S附近的地震振幅屬性切片證實此處為一大型曲流河的下切河道。因此，分頻剖面能夠有效地克服其它頻段信號的干擾和疊加，更好地再現(xiàn)與分辨出真實、客觀的地質(zhì)現(xiàn)象。
[0065]圖9是利用單井反射系數(shù)序列的分頻結(jié)果對某探區(qū)中生代目標(biāo)地層的井震地質(zhì)層位精細(xì)標(biāo)定的全過程。主要地質(zhì)-地震層位有:Tk-白堊系底反射層(K)，TJ3q_上侏羅統(tǒng)齊古組(J3q)，TJ2t-中侏羅統(tǒng)頭屯河組(J2t)，TJ2x —中侏羅統(tǒng)西山窯組底反射層(J2x)，TJls—下侏羅統(tǒng)三工河組(Jls)，TJlb—下侏羅統(tǒng)八道灣組底反射層(Jlb)，TT2s—中三疊統(tǒng)克拉瑪依組上段底反射層(T2s)，TT2x —中三疊統(tǒng)克拉瑪依組下段底反射層(T2x)。
[0066]先利用井反射系數(shù)序列(圖9- Ca),目標(biāo)分析長度518ms，2ms采樣)進(jìn)行正、負(fù)反射系數(shù)極值特征點多次分解與重構(gòu)，從反射系數(shù)重構(gòu)波形中分別準(zhǔn)確地計算出三個視主頻(16Hz—低頻、45Hz—中頻、160Hz—極高頻)，分別選擇與視頻率大小相同的理論零相位Ricker子波(圖9- (b)，采樣總長度200ms，采樣率為2ms)與井反射系數(shù)序列進(jìn)行褶積，獲得三組分頻合成地震記錄(圖9- (6)-綠色、(0-粉紅、(8)-黃色)。圖9- (C)為常規(guī)地震層位標(biāo)定的合成波形記錄(紅色，35頻率是利用對地震資料頻譜主頻能量的分析，并結(jié)合井旁道提取的實際子波最終確定的。白虛線為該井的地震-地質(zhì)層位標(biāo)定結(jié)果，藍(lán)實線為井中實際地層分層邊界位置，兩者存在一定偏離，其中有些為了易于在剖面上進(jìn)行波形追蹤而人為做了上下漂移，但有些屬標(biāo)定精度較粗)，圖9- (d)井旁五道實際地震記錄(白色，采樣率2ms)，圖9- (h)是將多頻合成波形記錄進(jìn)行疊合顯示(用不同顏色區(qū)分)，易于垂向綜合觀察不同尺度合成波形上波峰、波谷點極值能量大小、重疊程度及變化。從圖9上看，利用低頻合成記錄(e)能大體控制主要目標(biāo)地震-地質(zhì)層位的分布，尤其是工區(qū)內(nèi)三個最重要的地質(zhì)層位K、J2x、T2s在(e)上波形能量反映極為明顯，但仍不能很準(zhǔn)確地確定所有地震層位的位置和反射極性。中頻合成記錄(f)可對上述層位(包括T2x)做進(jìn)一步相對準(zhǔn)確和清晰的定位，與(C)相比(白虛線為層位追蹤位置)，(f)與實際地震道記錄(d)在波形相似性和層位匹配性上顯得更好、更合理些，尤其是下部(白線虛框范圍)。而極高頻合成記錄面貌(g)由于更接近于(a)，顯然對目標(biāo)地震-地質(zhì)層位(紅虛線框)歸位精度、符合率更高，能更合理、更精細(xì)地標(biāo)定出地震記錄上地震層位所追蹤的究竟是波峰點或波谷點(極性)，還是波峰、波谷靠上或靠下部位。圖9- (d)上用紅虛線在實際地震道上重新標(biāo)定與調(diào)整后的地震-地質(zhì)層位位置。如(d)上K一波峰靠下位置(原為正對波峰)、J3q—波谷靠上部(原為上方波峰，但距離實際地質(zhì)層位太遠(yuǎn))、J2t—波谷(原為上方波峰)、J2x—波谷稍靠下位置(原為J2x上部強波峰)、Jls—波峰稍靠下(原為波峰，調(diào)整前后基本相當(dāng))、Jlb—波谷(原為波峰，調(diào)整前后基本相當(dāng))、T2s—波峰上部(原為波谷)、T2x—波峰。實際應(yīng)用證明，利用分頻波形制作的多頻合成記錄比常規(guī)單一頻段(地震資料主頻)制作出的合成記錄所標(biāo)定出的地震-地質(zhì)層位和井實際層位更為接近，且更容易確定反射極性，此外，多頻合成地震記錄與實際地震道記錄的聯(lián)合對比運用，會使層位標(biāo)定精度和合理性明顯提高，為后續(xù)剖面上層位準(zhǔn)確追蹤、對比打下良好基礎(chǔ)。
[0067]圖10是利用本發(fā)明對某油田中三疊統(tǒng)上克拉瑪依組(砂泥碎屑巖儲層)的單井四條敏感曲線(SP、GR、AC、Rt)自動進(jìn)行測井曲線上多級極值特征點的分離與分頻測井曲線的重構(gòu)，并聯(lián)合開展高分辨率層序地層學(xué)中多期旋回層序的識別與劃分的實例分析。其中，正三角形代表從下向上的正韻律性、反映地層基準(zhǔn)面由下降一上升的變化(上升半旋回)、沉積粒度從粗到細(xì)；倒三角形代表從下向上的反韻律性、反映地層基準(zhǔn)面由上升一下降(下降半旋回)、沉積粒度從細(xì)到粗的變化特點。綜合上述多條曲線上具有旋回層序邊界識別意義的多級次左、右極值特征點(沉積作用轉(zhuǎn)換點倒三角形過渡到正三角形的轉(zhuǎn)換位置，相序轉(zhuǎn)換點-正三角形轉(zhuǎn)變到倒三角形的轉(zhuǎn)換點)及垂向上物理量的韻律性變化進(jìn)行多期旋回層序的劃分。圖10中一級重構(gòu)測井曲線為中頻曲線，沉積周期相對較短，由16個中-短期地層基準(zhǔn)面半旋回組成，并構(gòu)成7個完整的中-短期旋回層序(一個連續(xù)的下正、上倒的兩個三角形可組成一個完整的旋回層序單元)和2個半旋回結(jié)構(gòu)的中-短期旋回層序單元；二級重構(gòu)測井曲線為低頻曲線，沉積周期較長，可劃分出7個中期半旋回結(jié)構(gòu)，并將上克拉瑪依組剖分為3個完整的中期旋回層序單元和I個半旋回結(jié)構(gòu)的中期旋回層序。兩期旋回層序的劃分結(jié)果與該井縱向巖性剖面、取心分析和區(qū)域沉積特征之間具有良好的一致性，實際效果十分明顯。該方法為今后從測井曲線上自動、快速地開展高分辨率層序地層學(xué)研究提供了一種簡易、方便、有效的地質(zhì)分析工具。
[0068]圖11是本發(fā)明對海上某油田常規(guī)疊后地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行的地震分頻數(shù)據(jù)體的處理和切片分析。
[0069]探區(qū)晚第三紀(jì)珠江組沉積早期以發(fā)育海陸過渡相的潮控三角洲沉積體系(三角洲前緣亞相、水下分流河道微相為主)間夾濱-淺海相砂-泥巖為沉積特征，西北方向的古珠江三角洲體系為該區(qū)提供了較豐富的物質(zhì)來源。從圖ιι-d低頻二級分頻體振幅切片上可清晰地分辨出來自西北方向的幾條大型水下分流河道微相，但小型分流河道與支流間灣亞相不易識別。圖1l-C中-低頻一級分頻體振幅切片上又能識別出水下分流河道之間的支流間灣微相，幾條大河道平面的連續(xù)性相對變好。圖ΙΙ-b中頻初始級分頻體振幅切片上又能繼續(xù)分辨出小型分流河道，分流河道的延伸變得更加連續(xù)。圖ΙΙ-a是全頻段振幅切片，盡管主要沉積地貌單元也能依稀識別，但很難做到通過分頻地震數(shù)據(jù)體切片實現(xiàn)從大尺度到中等尺度再到小尺度的分級解剖、更深入地了解三角洲前緣上沉積微相的空間展布、相序接觸關(guān)系及時間演化規(guī)律。
[0070]本發(fā)明從繼承性、連續(xù)性和保真性角度，達(dá)到對地震、測井信號逐級降頻的自然、自動的分頻效果，同時具有簡捷、快速、自適應(yīng)的優(yōu)點；利用信號中不同級次(極值)包絡(luò)線上極值特征點的垂向韻律性變化，并建立這些分級特征點所重構(gòu)的分頻波形與地下地質(zhì)體(分界面)的沉積旋回性、周期性、尺度性之間的響應(yīng)關(guān)系。通過上述國內(nèi)多個盆地的地震、測井實際資料的實驗應(yīng)用，已彰顯出較強的實用性、可操作性與有效性；也拓寬和提高了現(xiàn)有地震和測井資源的應(yīng)用領(lǐng)域和利用率，并成為用于地質(zhì)綜合解釋的一種新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換手段與分析工具。
【權(quán)利要求】
1.一種對地震和測井?dāng)?shù)據(jù)波形極值特征點分離與波形重構(gòu)方法，特點是通過以下步驟實現(xiàn): 1)野外地震、測井?dāng)?shù)據(jù)，得到經(jīng)過疊后或疊前處理地震波形和預(yù)處理后的測井曲線，截取目標(biāo)時窗和深窗分析范圍，并對地震或測井采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行多點平滑、整形處理； 2)確定一維信號的中央基準(zhǔn)線； 3)分別求取初始級波形上位于中央基準(zhǔn)線左側(cè)的極大值點集(絕對值)和其右側(cè)的極大值點集(絕對值)，通過相鄰左側(cè)極大值點和右側(cè)極大值點的線性插值連續(xù)求取出與中央基準(zhǔn)線相交的地震波形回零點集、測井曲線物理平衡點集，再對垂向上相鄰左、右極值點集和回零點集或物理平衡點集進(jìn)行波形重構(gòu)獲得一級波形； 將波形重構(gòu)后的一級波形進(jìn)行三次樣條函數(shù)或多項式插值方法擬合，并使得一級波形曲線采樣點數(shù)與初始波形曲線采樣點數(shù)相等，獲得光滑的、合理的ID —級波形序列及對應(yīng)的波形剖面； 4)重復(fù)步驟3)，把一級波形曲線當(dāng)作初始級波形再進(jìn)行極值點集篩選、插值與二級新波形的重構(gòu)；多次重復(fù)，獲得多級一維新波形； 對地震單道逐道地進(jìn)行上述相同的變換方式，多道間采用橫向多點平滑技術(shù)，就可獲得2D分頻波形剖面及3D分頻波形數(shù)據(jù)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點是步驟I)所述的平滑、整形處理包括波形上的棘刺、高頻跳躍點、拐點和拐折點形成待分析的初始級波形信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點是步驟2)所述的確定中央基準(zhǔn)線，對地震道記錄數(shù)據(jù)，直接以零基線作為中央基準(zhǔn)線或鉛垂線，零基線兩側(cè)區(qū)域為地震道反射波的正、負(fù)極性，分別對應(yīng)波峰與波谷反射能量的左、右兩個區(qū)帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點是步驟2)所述的確定中央基準(zhǔn)線，對測井曲線數(shù)據(jù)，沿初始波形曲線深度方向、逐點自上向下先區(qū)分出左、右極值點集并采用多項式平滑擬合出左、右初始極值包絡(luò)線； 然后按照測井原始采樣間隔連續(xù)計算每個采樣位置上穿越左、右包絡(luò)線兩極值點的中點值，連接所有垂向中點值、采取多項式平滑擬合獲得中央基準(zhǔn)線; 中央基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)劃分出測井兩個物理值左、右分布區(qū)域，完成對測井信號物理屬性左、右采樣極值點分區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，特點是所述的極值點分區(qū):設(shè)函數(shù)y=f(x)在Xtl的一個鄰域內(nèi)有定義，若對于該鄰域內(nèi)異于&的1恒有:(1)€(^)片(3，則€(^)為函數(shù)f(x)的極大值，X(I為f (X)的極大值點；⑵f (Xo) <f (X)，則f (Xo)為函數(shù)f (X)的極小值，X0為f (X)的極小值點；極大值點、極小值點為極值點。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點是步驟3)所述的波形重構(gòu)按照采樣點的深度值或反射時間由大到小、從下往上逐個將垂向相鄰的特征點連接； 所述的連接按照以下地震或測井信號特點確定: ①當(dāng)相鄰兩極值特征點為異號交替出現(xiàn)時，兩點直接連線并與中央基準(zhǔn)線相交，線性插值后可獲得多個新的回零點或物理屬性變化平衡點，重構(gòu)波形是單波； ②當(dāng)局部相鄰兩極值特征點為同號時，兩點連線時，需要在它們之間構(gòu)建一個左或右極小值點，并用兩同號極值特征點值的算術(shù)和的三分之一進(jìn)行賦值，重構(gòu)的波形是復(fù)合波。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，特點是步驟4)所述的多次重復(fù)，重復(fù)次數(shù)依據(jù)原始信號的頻率、采樣率和被分析目標(biāo)的大小而定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，特 點是所述的重復(fù)次數(shù)是3次以上。
【文檔編號】G01V1/28GK103698808SQ201210366105
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】夏竹, 韓瑞冬, 張勝, 郭建明 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司