[发明专利]一种提高地震资料分辨率的方法

说明书

本发明公开了一种提高地震资料分辨率的方法，具体步骤如下：对原始地震记录应用连续小波变换CWT时间序列分析；利用连续小波域的多分辨率特征，通过谐频分析计算出各尺度小波的谐波信息逆变换将谐波信息变换回时间域；将得到的时间阈信息加入到原始地震记录上，有效拓展地震数据的频宽。本发明从方法原理上突破了传统褶积模型的限制，不再需要估计地震子波，不再需要假设地层反射系数是稀疏的；利用优势频段信息提取谐波分量，保证拓频结果具有较高的信噪比，具体实现采用FFT算法，计算效率高，可以同时拓展低频与高频。

技术领域

本发明涉及谐频技术领域，具体是一种提高地震资料分辨率的方法。

背景技术

在地震资料处理中，信噪比和分辨率是评价地震资料品质的两个重要指标。具有高信噪比和高分辨率的地震资料，可以用来进行有效的反演和地质解释，为实现精细油藏描述奠定坚实的基础。因此，如何有效的提高地震资料的分辨率和信噪比，是地震资料处理的一个关键问题。

我们结合地震信号在连续小波域的多分辨率特征，按照谐频分析的思路，扩展地震资料的有效带宽，能够极大的提高地震资料的分辨率，这是其它方法很难达到的。

一直以来，拓展地震信号的高频端和低频端是地震资料采集和处理所追求的目标。地震信号的频带范围一般在几赫兹到几十赫兹之间，其中高频成分主要影响地震资料的分辨率，低频成分主要影响深层构造的成像精度、叠前叠后反演的稳定性和准确性，甚至还可能直接影响油气检测。目前，针对高频成分的补偿方法研究较多，而有关低频保护与补偿的研究较少。

地震波在地下介质中传播时，高频信号相对于低频信号吸收衰减更快，造成了地震信号主频低、带宽窄的特点。将地震信号分解到连续小波域，则表示高频信号的小尺度小波系数能量相对较弱。基于宽频带高分辨率地震信号振幅谱能量近似水平的假设，在连续小波域补偿因为传播损失的高频能量，以恢复地震资料高分辨率特征。下面给出应用连续小波变换扩展单道地震资料频宽步骤：

(1)对单道地震信号f(x)做连续小波变换。将该地震道分解到时间—尺度域，W(τ，s)为拓频前地震信号的小波变换系数：

连续小波变换在时频平面内的良好局部化特性和冗余特性，提供了可以在频率域预测可扩展的频率，并且利用时间频率域中的不完全信息重建信号的可能。时间频率域的联合分辨率受不确定性原理的约束，根据尺度的变化而变化，尺度增大时，时间分辨率较低，频率分辨率较高；反之尺度减小时，时间分辨率较高，频率分辨率较低。

(2)在原始地震信号的振幅谱中选择一个基准频率，以该基准频率计算需要扩展的频率信息的扩展范围，即谐波和次谐波，见图1(以高频端的扩展为例)。

在图1的频率选择中，A点表示所选择的基准频率，B＝A/2；BA之间的频率为基础频率段。扩展频谱的低端与上述类似，基准频率需要重新选择，图1虚线即为扩展低端的基准频率。基准频率定义为一个用于扩展带宽的标准，在原始信号的振幅谱上选择；带宽扩展范围的计算采用倍频程的概念，扩展的高频分量的频率信息称为谐波(一次谐波、二次谐波等)，扩展的低频分量的频率信息称为次谐波(一次次谐波、二次次谐波等)；谐波为基准频率的整数倍，次谐波为基准频率的整数倍的倒数；基础频率为基准频率到基准频率之前一个倍频程之间的频率段，用来预测谐波和次谐波的振幅谱，并且对谐波和次谐波振幅谱进行能量密度调节，从而达到带宽扩展的目的。

(3)在时频域得到带有已扩展带宽的信息对其进行连续小波变换的逆变换，根据式(1)重建已扩频的时间信号

式中，C_Ψ满足可允许性条件。

上述应用连续小波变换扩展单道地震资料频宽的方法存在如下缺点

1、需要提取可靠的子波；

2、地层反射系数必须满足稀疏假设；