一種地震信號分頻處理方法
【專利摘要】一種地震信號分頻處理的方法包括步驟：（i)利用地震采集設(shè)備，獲得地震信號；（ii)將野外采集到的地震數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，滿足數(shù)據(jù)處理的格式需求；（iii)對滿足格式要求的地震數(shù)據(jù)進行觀測系統(tǒng)定義和置道頭：（iv)對原始地震信號進行頻率分析和倍頻程掃描，定量地分析每個頻率成分對地下地質(zhì)構(gòu)造的影響；(v)將地震信號分成不同的頻率體：(Vi)將頻率體DpDjPD3分別進行精細(xì)地震資料處理，包括球面擴散補償、地表一致性剩余振幅補償、地表一致性反褶積、預(yù)測反褶積、靜校正、水平疊加、偏移成像；(vii)將處理后的頻率體按照地質(zhì)結(jié)構(gòu)重構(gòu)成最終成果數(shù)據(jù)體：（viii)將重構(gòu)后的數(shù)據(jù)體經(jīng)過最終有效濾波、合理增益處理后用于地震勘探綜合研究、地下地質(zhì)構(gòu)造的解釋、反演及裂縫預(yù)測等，幫助地質(zhì)人員尋找有利油氣構(gòu)造及巖性圈閉、提高鉆井井位的精度。
【專利說明】一種地震信號分頻處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地球物理勘探領(lǐng)域，涉及一種地震信號信號處理的方法，具體涉及在 油氣勘探開發(fā)中為了提高地震勘探處理的質(zhì)量而進行的一種地震信號分頻處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 石油和天然氣在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位。油氣勘探的方法有很多種，其 中地震勘探是地球物理勘探中最重要、解決油氣勘探問題最有效的一種方法，它利用人工 方法激發(fā)的彈性波來定位礦藏，確定位置，獲取工程地質(zhì)信息。它的基本原理是：人工激發(fā) 所引起的彈性波在巖石中傳播時，若遇到巖層的分界面便產(chǎn)生反射波或折射波，在它們返 回地面時用高靈敏度的儀器記錄下來，根據(jù)波的傳播過程和旅行時間，確定發(fā)生彈性波反 射或折射的巖層界面的埋藏深度和形狀，從而認(rèn)識地下地質(zhì)構(gòu)造，尋找油氣圈閉，完成地震 勘探基本流程的主要方法有折射波法、反射波法和投射波法。其中反射波法石油地震勘探 資料處理技術(shù)是石油地球物理勘探中的一項及其重要技術(shù)，在石油勘探領(lǐng)域中起著非常重 要的作用。
[0003] 地震勘探是利用地下介質(zhì)彈性和密度的差異，通過觀測和分析大地對人工激發(fā)地 震波的響應(yīng)，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)的一種物探方法。在地表以人工方法激發(fā)地震波， 在向地下傳播時，遇有介質(zhì)性質(zhì)不同的巖層分界面，地震波將發(fā)生反射與折射，在地表或井 中用檢波器接收這種地震波。收到的地震波信號與震源特性、檢波點的位置、地震波經(jīng)過的 地下巖層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過對地震波記錄進行處理和解釋，可以推斷地下巖層的性 質(zhì)和形態(tài)。
[0004] 隨著石油勘探日趨復(fù)雜，對地震資料的要求也越來越高。在資料處理的整個過程 中，如何充分利用采集到的各種有效信號，進一步提高地震資料處理的質(zhì)量，保證復(fù)雜部 位、低信噪比資料的成像精度是地震資料處理的重要問題。野外采集到的不同的頻率成分 反映了不同的地下地質(zhì)信息，現(xiàn)有的處理技術(shù)是針對某個個別模塊，如各種噪音的壓制、反 Q濾波、地表一致性剩余靜校正等采用模型道分頻等的處理方法，取得了較好的效果，但在 實際工作中，沒有完全充分地考慮地震資料的各個頻率的貢獻(xiàn)，對成像有一定的制約性。
[0005] 中國專利申請CN1873441A公開了一種地震數(shù)據(jù)處理中壓制與激發(fā)源無關(guān)的背景 噪聲的方法，其利用初至前干擾背景能量來識別干擾波的橫向分布，在頻率域通過正常道 振幅包絡(luò)內(nèi)插值與干擾道原始振幅包絡(luò)比值獲得噪聲壓制因子，并利用該壓制因子在頻率 域?qū)Σ徽５李l譜進行壓制，從而提高地震記錄疊前資料的信噪比，但是該專利申請只是 壓制地震數(shù)據(jù)中與激發(fā)源無關(guān)的背景噪聲的方法，是多種針對單一噪音壓制方法中的一 種，具有局限性，如果干擾道中存在有效信號，則在壓制噪音的同時，有可能把同頻率段的 有效信號當(dāng)作噪音壓制掉，從而損失有效信號，降低有效信號的成像質(zhì)量。
[0006] 美國專利申請US7333392B2公開了一種估算和重構(gòu)地震反射的方法，其利用 Karhunen. Loeve變換，將在目標(biāo)區(qū)選擇的地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號模型，形成模式共變數(shù)矩陣， 計算矩陣的本征值和本征矢量，利用本征矢量進行信號的相干估算，將原始信號與模型信 號加權(quán)求和從而獲得目標(biāo)區(qū)重構(gòu)后的數(shù)據(jù)，但是該專利申請存在過分依賴原始數(shù)據(jù)信噪比 的缺陷，若信噪比太低，則不能估算出高質(zhì)量的信號模型，從而不能重構(gòu)出更好的數(shù)據(jù)。另 外該申請是對目標(biāo)區(qū)內(nèi)低信噪比資料進行重構(gòu)，這樣會破壞與目標(biāo)區(qū)外信號的地球物理特 性的關(guān)系，影響地震構(gòu)造巖性解釋。
[0007] 因此，為了適應(yīng)精細(xì)石油地震勘探對地震資料的需求，亟需一種更有效、更精細(xì)的 處理方法，對采集到的有效信號的頻率成分進行精細(xì)分析，考慮地下介質(zhì)對地震信號造成 的多種影響，不同頻率成分的信號對地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)起的作用不同，在不破壞地震反射信號 的相對關(guān)系的基礎(chǔ)上，使采用的各種處理技術(shù)能夠取得更理想的效果，較好地解決現(xiàn)有常 規(guī)地震資料處理方法在使用上所面臨的分辨率與信噪比的矛盾，更好地提高地震資料的成 像精度，有利于下一步的地質(zhì)綜合研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上面所述的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種地震信號分頻處理的方法，使用 該方法能夠解決地震資料處理方法中對不同的地震信號的頻率成分考慮不周，混在一起進 行處理造成技術(shù)應(yīng)用的局限，使低信噪比資料的復(fù)雜部位構(gòu)造成像模糊的問題。
[0009] 依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，一種地震信號分頻處理方法包括以下步驟：（1)將野外 采集到的地震數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，滿足處理軟件的格式需求；（2)對滿足格式要求的地震 數(shù)據(jù)進行觀測系統(tǒng)定義和置道頭；（3)對原始地震信號進行頻率分析和倍頻程掃描，定量 地分析每個頻率成分對地下地質(zhì)構(gòu)造的影響；（4)將地震數(shù)據(jù)分成不同的頻率體；(4)對不 同的頻率體，分別進行地震資料精細(xì)處理，包括球面擴散補償、地表一致性剩余振幅補償、 地表一致性反褶積、預(yù)測反褶積、靜校正、水平疊加、偏移成像；（5)將處理后的頻率體按照 地質(zhì)構(gòu)造重構(gòu)成最終成果數(shù)據(jù)體。
[0010] 具體為：該地震信號分頻處理方法包括以下步驟：
[0011] (i)可以利用地震采集設(shè)備，獲得地震信號：
[0012] 在勘探目標(biāo)區(qū)，在地表以人工方法激發(fā)地震波，在向地下傳播時，遇有介質(zhì)性質(zhì)不 同的巖層分界面，地震波將發(fā)生反射與折射，在地表或井中用檢波器接收這種地震波，得到 地震波的波形和記錄的炮點、檢波點的大地坐標(biāo)及炮點、檢波點的相對關(guān)系信息的原始地 震資料；
[0013] (ii)將野外采集到的地震數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，滿足處理軟件的格式需求；
[0014] (iii)對滿足格式要求的地震數(shù)據(jù)進行觀測系統(tǒng)定義和置道頭：
[0015] 模擬野外，定義一個相對坐標(biāo)系，將野外的激發(fā)點、接收點的實際位置放到這個相 對坐標(biāo)系中，根據(jù)定義的觀測系統(tǒng)，計算出各個需要的道頭字的值并放入地震數(shù)據(jù)的道頭 中；
[0016] (iv)對原始地震信號進行頻率分析和倍頻程掃描，定量地分析每個頻率成分對地 下地質(zhì)構(gòu)造的影響；
[0017] (v)將地震信號分成不同的頻率體：
[0018] 通過對采集信號的頻率分析和倍頻程掃描，結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識，確定有效信號頻率段 fa、有效信號頻率段fb和有效信號頻率段f。之后，確定用于分頻處理的頻率段Fa、F b和Fc， Fa = fa+ A f，F(xiàn)B = fb+2 A f = f2-f1+2 A f，F(xiàn)c = f+2 A f = fneq-f2+2 A f，A f = 0. If卿，由所 有的Fa組成的信號形成頻率體Dp由所有的Fb組成的信號形成頻率體D2，由所有的F。組成 的信號形成頻率體D3;
[0019] (vi)將頻率體01、02和隊分別進行精細(xì)地震資料處理，包括球面擴散補償、地表一 致性剩余振幅補償、地表一致性反褶積、預(yù)測反褶積、靜校正、水平疊加、偏移成像；
[0020] (vii)將處理后的頻率體按照地質(zhì)結(jié)構(gòu)重構(gòu)成最終成果數(shù)據(jù)體：
[0021] 頻率體Di、頻率體D2和頻率體D3完成各自獨立偏移處理后得到不同的偏移信號體 Dlffl> D2ffl和D3m，然后按照公式①中的方法進行信號重構(gòu)，得到新的偏移成果體D ：
[0022]
[0023]

【權(quán)利要求】
1. 一種地震信號分頻處理方法，其包括以下步驟： (1)在野外勘探目標(biāo)區(qū)中在地表以人工方法激發(fā)地震波，利用地震采集設(shè)備，獲得地震 數(shù)據(jù)；將野外采集到的地震數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，滿足數(shù)據(jù)處理的格式需求； (2)對滿足格式要求的地震數(shù)據(jù)進行觀測系統(tǒng)定義和置道頭； (3)對原始地震信號進行頻率分析和倍頻程掃描，定量地分析每個頻率成分對地下地 質(zhì)構(gòu)造的影響； (4)將地震數(shù)據(jù)分成不同的頻率體； (4)對不同的頻率體，分別進行地震資料精細(xì)處理，包括球面擴散補償、地表一致性剩 余振幅補償、地表一致性反褶積、預(yù)測反褶積、靜校正、水平疊加、偏移成像； (5)將處理后的頻率體按照地質(zhì)構(gòu)造重構(gòu)成最終成果數(shù)據(jù)體。
2.權(quán)利要求1中的地地震信號分頻處理方法，該方法包括以下步驟： (i)在野外勘探目標(biāo)區(qū)中在地表以人工方法激發(fā)地震波，利用地震采集設(shè)備，獲得地震 數(shù)據(jù)，具體為地震波的波形和記錄的炮點、檢波點的大地坐標(biāo)及炮點、檢波點的相對關(guān)系信 息的原始地震資料； (ii)將野外采集到的地震數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，滿足數(shù)據(jù)處理的格式需求； (iii)對滿足格式要求的地震數(shù)據(jù)進行觀測系統(tǒng)定義和置道頭： 模擬野外，定義一個相對坐標(biāo)系，將野外的激發(fā)點、接收點的實際位置放到這個相對坐 標(biāo)系中，根據(jù)定義的觀測系統(tǒng)，計算出各個需要的道頭字的值并放入地震數(shù)據(jù)的道頭中； (iv)對原始地震信號進行頻率分析和倍頻程掃描，定量地分析每個頻率成分對地下地 質(zhì)構(gòu)造的影響； (v)將地震信號分成不同的頻率體： 通過對采集信號的頻率分析和倍頻程掃描，結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識，確定有效信號頻率段fa、有 效信號頻率段fb和有效信號頻率段f。之后，確定用于分頻處理的頻率段Fa、Fb和F。，其中 Fa = fa+ A f，F(xiàn)B = fb+2 A f = f2-f1+2 A f，F(xiàn)c = f+2 A f = fneq-f2+2 A f，A f = 0. If卿，由所 有的Fa組成的信號形成頻率體Dp由所有的Fb組成的信號形成頻率體D2，由所有的F。組成 的信號形成頻率體D3 ； (vi)將頻率體01為和D3分別進行精細(xì)地震資料處理，包括球面擴散補償、地表一致性 剩余振幅補償、地表一致性反褶積、預(yù)測反褶積、靜校正、水平疊加、偏移成像； (vii)將處理后的頻率體按照地質(zhì)結(jié)構(gòu)重構(gòu)成最終成果數(shù)據(jù)體； (viii)將重構(gòu)后的數(shù)據(jù)體經(jīng)過最終有效濾波、合理增益處理后用于地震勘探綜合研究、 地下地質(zhì)構(gòu)造的解釋、反演及裂縫預(yù)測等，幫助地質(zhì)人員尋找有利油氣構(gòu)造及巖性圈閉、提 聞鉆井井位的精度。
3.權(quán)利要求2中的地地震信號分頻處理方法，其中步驟（vii)中，頻率體隊、頻率體仏 和頻率體D3完成各自獨立偏移處理后得到不同的偏移信號體Dlm、D2ffl和D 3m，然后按照下述 公式①中的方法進行信號重構(gòu)，得到新的偏移成果體D ：
其中，t為信號記錄時間，tJ2為地質(zhì)界面J2的反射時間，tmax為地質(zhì)構(gòu)造最深位置的反 射時間。
4.權(quán)利要求2中的地震信號分頻處理方法，其中步驟（iii)中所述進行頻率分析和頻 率掃描確定各個頻率段對地質(zhì)構(gòu)造的貢獻(xiàn)程度包括以下步驟： (21)對經(jīng)過觀測系統(tǒng)定義的單炮記錄進行頻率分析，確定有效波的范圍； (22)對疊加剖面進行頻率掃描，根據(jù)不同的頻率成分在疊加剖面上的成像結(jié)果來確定 不同的頻率成分對不同構(gòu)造的貢獻(xiàn)程度。
5.權(quán)利要求2中的地震信號分頻處理方法，其中步驟（iv)中所述對原始地震信號進行 頻率分析和倍頻程掃描，定量地分析每個頻率成分對地下地質(zhì)構(gòu)造包括以下步驟： (41)對經(jīng)過觀測系統(tǒng)定義的原始單炮記錄進行頻率分析和倍頻程掃描，確定有效信號 的范圍； (42)對疊加剖面進行頻率分析和倍頻程掃描，根據(jù)不同的信號頻率在疊加剖面上的成 像效果來確定不同的頻率成分對不同位置構(gòu)造的貢獻(xiàn)程度，從而確定分頻的頻率點。
6.權(quán)利要求2中的地震信號分頻處理方法，其中步驟（vi)中所述將不同的頻率體Dp D2和D3分別進行精細(xì)地震資料處理，包括球面擴散補償、地表一致性剩余振幅補償、地表一 致性反褶積、預(yù)測反褶積、靜校正、水平疊加、偏移成像可分別采用常規(guī)精細(xì)處理技術(shù)手段。
【文檔編號】G01V1/36GK104216014SQ201410500104
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】郭平, 寧日亮, 高樹生, 劉文霞, 高源 , 張淑梅, 王艷華 申請人:郭平