[发明专利]一种数据驱动的地下介质Q场估计方法

说明书

一种数据驱动的地下介质Q场估计方法，采用地震包络局部峰值作为地层结构约束来构造自适应于地层结构的分子时窗，然后采用非线性压缩映射子波振幅谱估计方法从地震道分子分解时频谱中估计正比于时变子波振幅谱的分量，接着计算质心频率，并对质心频率做筛选，减少子波干涉和噪声的影响，最后用质心频率偏移法估计得到稳健的地下介质Q场。所述分子时窗的构造方法，可以保证每个时窗内至少有一个反射子波，在减少时窗数量、提高计算效率的同时，使得这些时窗在横向上与地层结构有关，有利于保持所估计Q场的横向连续性。本发明能够有效克服复杂地质结构变化和噪声干扰的影响，得到稳定的地下介质Q场。

技术领域

本发明属于地球物理勘探领域，涉及一种地下介质物性参数估计方法，特别涉及一种数据驱动的地下介质Q场估计方法。

背景技术

地震波在地下介质中传播时会随着传播时间衰减，主要表现为振幅衰减、相位畸变、主频降低，且高频部分比低频部分衰减快，浅层比深层衰减快。引起衰减的因素包括几何扩散、散射、介质的非完全弹性等。其中由介质的非完全弹性引起的衰减常用品质因子Q来描述。如果知道地下介质Q值，可对地震记录进行有效的反Q滤波补偿，从而使地震记录的高频成分得到增强，地下浅、中、深层反射地震记录的纵向分辨率都得到提高；另外，Q值也与岩性、饱和度、孔隙率等有关，可用于储层识别和烃类检测。因此，估计地下介质Q值具有重要的实际意义。

迄今，国内外学者提出了多种直接估计Q值的方法。时间域方法有子波模拟法、解析信号法和脉冲上升时间法等，这些方法都需要振幅保真度高的数据，而实际记录常受到几何扩散、散射等因素的影响，致使这些时间域方法精度降低。频率域常用的方法有对数谱比值法(LSR,log-spectrum ratio)、谱匹配法、中心频率偏移法等，这些方法需要用时窗截取地震记录，再对截出的地震记录进行分析。这类方法时窗的选择对估计结果影响较大，如何最佳地选择窗的类型及长度是一个难题。利用脉冲瞬时属性的变化来估计Q值也是一条重要的途径。Mathneey和Nowack提出了瞬时频率匹配法，高静怀和杨森林等人提出利用小波域地震子波包络峰值处瞬时频率估计Q值的方法WEPIF(wavelet envelope peakinstantaneous frequency)。这类方法的优点是时窗易于选取或者不需要加时窗，估计得到的Q值分辨率较高，但由于只利用了脉冲包络峰值处单个或相邻几个数据值，估计得到的Q值受随机噪声的影响很大。Tonn对近十种直接估计Q值的方法进行了比较，结果表明每种方法都有一定的适用条件。

由于垂直地震剖面(VSP)资料可对穿过介质的波进行直接测量，这为上述直接估计介质Q值的方法以及利用波形反演估计介质Q值及其它参数的方法(如：Stewart提出的同时利用相邻四道记录的全波形在频率域反演速度、衰减因子、上行波和下行波等的方法；Amundsen和Mittet只利用初至下行波和一次反射波在频率域反演相速度和品质因子Q的方法)提供了途径。VSP是在地震测井基础上发展起来的，而测井数量有限，故由VSP资料估计得到的Q值不能反映整个地下介质的Q场分布。为此，学者们也尝试研究利用反射地震资料估计地下介质Q场的方法。目前常用的各种Q值估计(或反演)方法在用于反射地震资料时往往会碰到许多问题，如：复杂的地质结构使得反射波互相交叠，不能直接从地震记录获得时变子波的波形、振幅谱以及瞬时频率等。另外，噪声干扰影响瞬时属性的提取，进而影响Q值估计的准确性。也就是说，复杂的地质结构和噪声干扰常常使得估计出的地下介质的Q值不稳定。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种数据驱动的地下介质Q场估计方法，该方法为一种数据驱动的基于自适应分子分解利用非线性压缩映射提取时变子波振幅谱并用质心频率偏移法估计地下介质Q场的方法，该方法采用地震包络局部峰值作为地层结构约束来构造自适应于地层结构的分子时窗，然后采用非线性压缩映射子波振幅谱估计方法从地震道分子分解时频谱中估计正比于时变子波振幅谱的分量，接着计算质心频率，并对质心频率做筛选，减少子波干涉和噪声的影响，最后用质心频率偏移法估计得到稳健的地下介质Q场。

为实现上述目的，本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：