[发明专利]一种多路径双谱域混合相位子波反褶积方法

说明书

技术领域

本发明涉及本发明属于石油勘探地震资料处理领域，尤其涉及一种能够提高地震资料分辨率的多路径双谱域混合相位子波反褶积方法。

背景技术

地震勘探是一种利用人工地震技术探测地下构造和岩性的勘探方法。它按照一定的方式在地表附近激发地震波，产生称之为地震子波的振动信号，地震子波由震源开始向地下传播，遇到地质界面之后，在界面处发生透射和反射，透射的地震子波继续向下传播，而反射子波在界面的反射点位置向上传播，其强度和极性取决于界面反射系数的大小和符号。来自不同反深度界面的反射子波以不同的时间到达地表，通过在地表布设一种称之为检波器的接收装置，接收来自不同深度地质界面的反射波，接收到的数字信号称之为地震记录，因此，地震记录是不同深度地质界面反射子波的叠加。

地下的每一个地质界面都对应于地震记录中的一个反射子波，通过研究地震记录中不同时间的地震子波，可以研究地质界面的空间展布情况，进而预测和分析地下构造特征。但是，由于地震子波是具有一定延续时间的振动信号，当地层较薄时，来自不同界面的地震子波叠合在一起，使得从地震记录上无法分辨地质界面，这种利用地震信号分辨薄层的能力称之为地震信号的分辨率。

目前，基于地震记录褶积模型的脉冲(预测)反褶积技术是工业界提高地震勘探分辨率的主要方法。忽略噪声的影响，地震记录x(t)、地震子波w(t)和界面反射系数r(t)的关系可用褶积模型表示为：

x(t)＝w(t)*r(t)    (2-1)

其中，“*”表示褶积。

反褶积的目的就是从地震记录x(t)中恢复界面反射系数r(t)。但是，由于地震记录的子波是未知的，在方程(2-1)中同时存在两个未知量w(t)和r(t)，因此直接利用方程(2-1)无法从地震记录中恢复地下界面的反射系数r(t)。

为了能够利用方程(2-1)从地震记录x(t)中恢复地下界面的反射系数r(t)，脉冲(预测)反褶积技术对方程(2-1)进行了两个假设，首先假设地震子波w(t)是最小相位子波，其次假设反射系数r(t)具有高斯白噪的特点。在这两个假设条件下，脉冲(预测)反褶积技术利用方程(2-1)得到反射系数r(t)在最小二乘意义下的解，并以此来近似实际地下反射系数。

勘探实践证明：脉冲(预测)反褶积技术对反射系数所做的高斯白噪假设是基本合理的，而实际地震勘探的子波绝大多数为混合相位子波，因此脉冲(预测)反褶积技术对地震子波所做的最小相位假设与地震勘探的实践相矛盾，由此降低了脉冲(预测)反褶积技术提高地震勘探分辨率的能力和保真性。

如果能够从地震记录中估算出混合相位子波w(t)，那么方程(2-1)中只有反射系数r(t)是未知的，此时就能够利用匹配滤波技术由方程(2-1)计算界面的反射系数r(t)，从而达到提高地震勘探分辨率的目的。因此，从地震记录中估计混合相位子波成为利用反褶积技术提高地震勘探分辨率的关键。

利用同态反褶积方法，在复赛谱域做低通滤波来提取子波，可以避免对子波相位的要求，得到混合相位子波。但是，相位展开的困难、子波相位对噪声的敏感、反射系数的相位和子波的相位在复赛谱中的重叠这三方面原因使得该方法在子波估计时存在较大的误差。

Porsani和Ursin(1998，2000)给出了一种混合相位子波估计方法，该方法的基本做法是：假设子波的Z变换在单位圆上无零点，在单位圆内有k个零点，通过求解扩展的Yule-Walker方程首先获得最小延迟分量的反滤波器，再通过解两次YW方程来获得混合相位子波的最大延迟分量。由最大、最小分量确定出混合相位子波，然后确定混合相位子波的反滤波器，将反滤波器应用到地震记录上并计算输出的L_p模(L_p＞2)，由L_p模最大来确定出最佳的最大、最小相位组合，进而得到最终的混合相位子波。由于该方法要求解三个EYW和YW方程，为增强稳定性，每一步都要加入一定的白噪，在达到稳定性的同时也降低了子波求取的精度。另外，以L_p模最大做为确定子波相位的准则，也缺乏地震勘探理论基础和实践基础的支持。