[发明专利]基于可变模态分解的地震波衰减梯度估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种基于可变模态分解的地震波衰减梯度估计方法。

背景技术

作为介质内在的属性，地震衰减是地震波在地下介质传播过程中发生的能量损失。除了在岩石中地震波传播期间的波前发散，岩石的非完全弹性特性也可能导致地震能量的衰减。由于地震波的弹性能量被不可逆地转换成热能然后消散，地震波的总能量从而发生衰减。影响地震波衰减的因素很多，但在一个相对稳定的地层构造，垂直和水平方向岩性变化不大的情况下，地震波的衰减主要是由流体特性导致的。在含油气层的内部及其下部，地震波的能量会发生明显的高频衰减。地层吸收的不一致性表现在地震信号的频谱上，体现出了低频强能量，高频弱能量的特征。利用地震信号高频衰减异常从地震反射数据进行地质解释及油气指示的衰减梯度估计技术，根据地震波能量及对应的频率拟合出能量与频率的衰减梯度，求出振幅衰减梯度因子，从而进行吸收衰减分析。常规的能量吸收分析方法采用基于短时傅里叶变换、小波变换等的时频分析方法及两点斜率或线性拟合的方法。由于短时傅里叶变换等常规时频分析方法受测不准原理的限制，时频分辨率较低，且由于各自方法的一些缺点导致方法的适用性受到了很大的限制，如，短时傅里叶变换很难保证在时、频域都有足够高的分辨率；小波分析的有效性取决于小波函数的选择；S变换的小波基函数是固定的，不能满足实际数据处理的需求。此外，利用两点斜率或线性拟合的方法求取能量与频率的衰减梯度，仅适用于高信噪比的地震信号或者具有光滑频谱的地震波，对于低信噪比的地震信号及频谱波动较大的地震波效果变差，尤其是当高频段噪声能量较强时，吸收衰减梯度不能完全指示油气。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于可变模态分解的地震波衰减梯度估计方法，通过方法能够更有效地适用于低信噪比及频谱波动较大的地震信号的衰减梯度估计，因此，能够提高吸收衰减梯度指示油气的有效性，准确用于识别岩性、烃类性质等。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

基于可变模态分解的地震波衰减梯度估计方法，包括：

A利用测井、录井和合成地震记录标定目标层；

B对地震数据逐道进行可变模态分解，结合最小二乘法提取模态函数的衰减梯度，并对所述模态函数的衰减梯度进行加权求和获得各地震道的衰减梯度值；

C利用地震衰减梯度特征体确定目标层的岩性及烃类性质。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

1、使用了较经验模态分解等方法更具抗噪声性的可变模态分解方法进行地震道的分解。各个模态函数是具有不同频带宽度的窄带信号，其频谱相对原始地震信号更为平滑，有利于衰减梯度的准确计算，能够反映特定频带处的衰减情况。

2、对地震道进行可变模态分解产生的不同模态函数分别结合希尔伯特变换通过可变长度频率域窗函数利用最小二乘法计算衰减梯度，再通过相关加权系数对各个模态计算的衰减梯度进行加权求和，加强了地震信号中的主要贡献分量，能够反映出地震信号的微弱变化，加强了油气地震响应特征，加强了储层与非储层的区别，有利于识别岩性及烃类性质。

3、地震衰减梯度特征体的计算可适用于二维或三维数据，计算方式灵活多样，可以根据实际需求计算时间切片，地层切片或沿层切片进行分析。

4、本发明较常规衰减梯度估计方法具有更高的分辨率，也适用于低信噪比或者频谱波动较大的地震信号。

附图说明

图1是基于可变模态分解的地震波衰减梯度估计方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一条二维叠后偏移过井剖面(目标层段)图；

图3是过井道及其VMD分解结果图；

图4是利用本发明计算的时频谱和短时傅里叶变换、小波变换计算的时频谱的对比结果图；

图5是利用本发明计算的过井道的地震衰减梯度归一化曲线图；

图6是利用小波变换结合两点斜率的常规衰减梯度估计方法计算的过井道的地震衰减梯度归一化曲线图；

图7是利用小波变换结合最小二乘拟合法计算的过井道的地震衰减梯度归一化曲线图；

图8是利用本发明计算的归一化的地震衰减梯度特征剖面图；

图9是利用小波变换结合两点斜率的常规衰减梯度估计方法计算的归一化的地震衰减梯度特征剖面图；

图10是利用小波变换结合两点斜率的常规衰减梯度估计方法计算的归一化的地震衰减梯度特征剖面图；

图11是某一盆地某气田的一条二维叠后偏移过含气井剖面图；