[发明专利]基于矩阵降秩的地震数据重建方法

说明书

本发明提供了一种基于矩阵降秩的地震数据重建方法，包括：获取由地震频率切片数据构建的四重块Toeplitz矩阵，并存储所述四重块Toeplitz矩阵的部分行列元素以表示所述四重块Toeplitz矩阵，所述部分行列元素包括所述四重块Toeplitz矩阵的各不同元素；利用随机QR降秩分解算法对所述部分行列元素表示的四重块Toeplitz矩阵进行降秩处理，以对所述四重块Toeplitz矩阵进行降秩处理；利用无展开求平均算法对降秩处理后的所述四重块Toeplitz矩阵的对角线元素求平均值，得到所述地震频率切片数据的重建数据；对所述地震频率切片的重建数据做傅里叶反变换，得到时间域地震重建数据，用于油气勘探。本发明的方法能够减少数据储存量和计算量且不降低重建质量。

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种基于矩阵降秩的地震数据重建方法。

背景技术

随着我国油气勘探开发程度的不断提高，地震勘探对象逐渐从构造油气藏转向岩性油气藏，地震勘探目标也变得日益复杂，这对地震数据的处理质量提出了更高要求。然而，在地震数据的采集和处理过程中，经常会遇到不规则缺失道地震数据。它的存在会对地震数据后续多道处理技术的正确运行产生不良影响，降低地震数据的处理品质。

不规则地震数据产生的原因主要来源于两个方面：一是在地震数据的采集阶段，由于存在障碍物、禁采区、海上地震拖缆羽状漂移以及采集的经济成本考虑等因素，使得地震数据在空间方向通常呈现稀疏或不规则分布；二是在地震数据预处理阶段，由于剔除废炮和废道等因素也会引起地震数据在空间方向的不规则分布。不规则地震数据不但会对地震后续处理产生噪声干扰，而且会对地震多道处理技术的正确运行产生不良影响，其中以波动方程叠前深度偏移，自由表面多次波消除，谱估计和时移地震可重复性处理最为严重。对于空间稀疏采样数据，在偏移处理中会产生空间假频，这不但影响地震偏移速度场的精确建立，而且会降低偏移成像质量，使构造模糊，断点不清晰，最终达不到油藏精确解释和描述的目的。对于不规则采样地震数据，会引起地下面元覆盖次数不均匀，在叠加成像时出现采集脚印现象。此外，在时移地震油藏监测中由不规则采样引起的前后两次监测差异也会反映在处理剖面上，但这种差异实质并不代表地下流体的真实变化。总之，以上面临的问题都需要借助地震数据插值重建技术来解决。

此外，在我国3D地震勘探施工方式已经普及，3D地震勘探必然涉及叠前5D不规则缺失道地震数据的重建问题(5D分别指时间t、炮点坐标s_x和s_y、检波器r_x和r_y，也可以指时间t、共中心点cmp_x和cmp_y、偏移距h_x和h_y，还可以指时间t、共中心点cmp_x和cmp_y、偏移距h和方位角θ)。

与2D和3D地震数据重建相比，5D数据重建可以利用更多维数中的已知道信息，并将这些信息作为约束条件来对缺失道进行重建，获得更加精确的波场重建结果。因此，叠前5D地震数据重建是不规则缺失道重建领域的重点研究对象。