[发明专利]一种采用复值Gauss积分滤波器对地震数据进行滤波和提取三瞬属性的方法

说明书

本发明提出一个复值Gauss积分滤波器并将其用于提取地震信号的三瞬属性，方法基于Gauss窗构建了一个复值滤波器。这个滤波器为零相位复值滤波器，其频函数可逼近理想门函数，有效抑制Fourier频域理想门窗滤波器的Gibbs现象。用这个复值Gauss积分滤波器对地震信号滤波，输出信号实部为原信号滤波结果，其虚部为实部信号的Hilbert变换，由此结果可方便计算地震信号的三瞬属性。由此方法计算地震信号三瞬属性克服了采用Hilbert变换方法计算时对噪音敏感的缺陷。

技术领域

本发明属于油气地震勘探领域，具体涉及复数字滤波器的构造和对地震勘探信号做滤波及分频滤波处理，以获取稳定准确的地震数据瞬时属性的方法，包括：复值 Gauss积分滤波器的构造；复值Gauss积分滤波器高低截频的设置及数值实现；对地震数据的滤波处理；由滤波结果提取地震瞬时属性。

背景技术

在油气地震勘探中，瞬时属性是应用广泛的叠后地震属性。瞬时相位常用于检测地层的不整合性、断层和地层的侧向变化；在期刊论文《Seismic attributes----Ahistorical perspective》(Geophysics,2005)中Chorpra等把瞬时频率用于识别地震数据的异常衰减和薄层调谐。Robertson等分别在文献《Complex seismic trace analysis ofthin beds》 (Geophysics,1984)和《Seismic interpretation 9-Complex seismic traceattributes》(The Leading Edge,1988)中把瞬时属性用于薄层分析和地震常规解释；Hart在文献《Channel detection in 3-D seismic data using sweetness》(AAPG Bulletin,2008)中用瞬时振幅识别河道；Zeng在文献《Geologic significance of anomalousinstantaneous frequency》 (Geophysics,2010)中利用瞬时频率异常识别薄层和岩相边界等。

复地震道分析技术是提取瞬时地震属性的基础，其中，瞬时振幅和瞬时相位是基本的复地震道属性，其他的瞬时属性可由它们的微分、平均、结合或变换生成。复地震道是一个解析信号，它由实部和虚部两个部分构成，实部是原始信号，而虚部是实部的Hilbert变换。研究发现，Hilbert变换对噪音敏感，由低信噪比地震数据计算瞬时属性时误差较大，给地震属性分析带来困难。为克服此缺点，Barnes在文献《A tutorial on complexseismic trace analysis》(Geophysics,2007)中指出提取瞬时属性时采用滤波和加权平均进行处理能有效克服噪音影响。Luo等在文献《Generalized Hilbert transform andits applications in geophysics》(The Leading Edge,2003)中引入广义的 Hilbert变换用以计算瞬时属性，方法克服了Hilbert变换对噪声敏感的缺陷；Lu和Zhang 在文献《Robust estimation of instantaneous phase using a time-frequency adaptivefilter》 (Geophysics,2013)中在假设地震数据中高振幅的频率成分具有更高的信噪比的前提下，用STFT的时频谱构造一个零相位自适应滤波器，这个滤波器能增强高振幅的频率成分，压制低振幅的频率成分，从而实现对地震信号瞬时相位属性的鲁棒估计。Lu 和Zhang在文献《A robust instantaneous frequency estimation method》(EAGE,ExtendedAbstracts,2011)提出了一个自适应滤波器用以估计瞬时频率的算法。

本发明构造了一个复值零相位滤波器，是对地震数据做复道分析时替换Hilbert变换的新方法。方法对频率调制的Gauss窗函数在给定的频率区间内积分，生成一个时域零相位滤波器。用此滤波器对地震信号滤波，其响应是复信号，且响应信号的虚部是实部Hilbert变换，用此滤波响应可方便提取信号瞬时属性。