[发明专利]一种从垂直地震剖面数据中提取频散曲线的方法

说明书

本发明公开了一种从垂直地震剖面数据中提取频散曲线的方法，该方法首次实现了在地震体波中提取群速度。本方法在计算不同频率分量速度时引入多道数据群延迟时间和深度最小二乘拟合，拟合出来的关系直线，能够压制噪声，更准确地估计信号的速度，从而可以得到一个更加准确的频散曲线。相对于频散曲线提取方法，该技术更适合于频散现象较弱的地震体波信号。应用于垂直地震剖面数据资料处理中，可以更准确地表征地下介质的频散特性，辅助刻画更精细的地下结构。

技术领域

本发明属于地震勘探技术领域，涉及垂直地震剖面数据频散曲线提取方法，具体涉及一种从垂直地震剖面数据中提取频散曲线的方法。

背景技术

地震勘探是常见的石油天然气勘探方法。由于地下介质的粘弹性和非均匀性，地震波在地下介质中传播时会发生频散和衰减。频散表示了频率和速度的关系，即地震波中不同频率分量的速度不一样。因为对频散的研究涉及频率，所以利用时频分析工具将地震记录转换到时频域是必不可少的步骤。

频散包括相速度和群速度，目前针对群速度的研究，主要集中在地震面波中的群速度提取，而从地震体波中提取群速度却没有有效地办法。2012年，Askari和Ferguson提出了利用广义S变换从地震面波中提取频散的方法。该方法的关键步骤是从广义S变换系数中提取出脊线，比较两个站点的脊线，计算出两条脊线的时间差异随频率的变化关系。该时间差异即为不同频率分量在两个站点间的传播时间，再利用站点间距离除以时间，就可以获得不同频率分量的传播速度。

但是，如果将该方法推广到从体波中提取频散曲线，则会产生问题，体波中的频散现象较为微弱，因此其测量数值更容易受到噪音的影响，也就是说从体波的广义S变换系数中提取出的脊线不够准确，不足以用来计算群速度。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种从垂直地震剖面数据中提取频散曲线的方法，能够更准确地计算垂直地震剖面(VSP，Vertical SeismicProfile)VSP数据中的群速度，且易于实现，可操作性强。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种从垂直地震剖面数据中提取频散曲线的方法，包括以下步骤：

1)在井中布置检波器采集原始地震数据，然后对采集到的垂直地震剖面数据进行上下行波分离处理、多次波压制处理；处理后得到零偏VSP记录，记为U_z(t)，其中z表示检波器所在的深度，t表示时间；

2)利用三参数广义S变换，将零偏VSP记录转换到时间频率域，获得对应广义S变换系数GST_z(t,f)，三参数广义S变换的特点为窗宽会随频率变化，并且有三个参数影响窗宽；变换公式为：

其中，k＞0表示窗宽系数，s＞0表示窗宽随频率变化的程度系数，m≥0表示广义S变换和短时傅里叶变换之间的权衡系数；

3)多个检波器的深度为z_d,d＝1,2,…,D，检波器数量为D，因此可得到对应的D组广义S变换系数；

4)针对不同深度的广义S变换系数，提取出群延迟时间t_d(f)，群延迟时间为广义S变换系数达到最大值的对应时间：

群延迟时间是频率的函数；

5)将频率固定为某一值，如f_x，拟合出该频率下群延迟时间t_d和深度z_d的关系直线，直线的斜率记为m₁(f_x)；

6)m₁(f_x)的倒数即为对应频率的群速度，记为v_g(f_x):