[发明专利]基于零偏垂直地震剖面数据估计品质因子的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及物理勘探技术领域，特别涉及一种基于零偏垂直地震剖面（Vertical Seismic Profiling，VSP）数据估计品质因子的方法和装置。

背景技术

地球介质是非完全弹性的，地震波在地球介质中传播时，介质粘滞性引起的吸收作用会造成地震波的能量衰减和速度频散，这种介质所固有的衰减特性通常用品质因子Q来描述。由于品质因子的存在，使得地震波高频能量的衰减严重于低频能量的衰减，高频成分的传播速度快于低频成分的传播速度，同时也会造成地震剖面深层能量变弱、频带变窄，从而导致资料的分辨率降低，增加了地震资料精细解释的困难。

针对上述问题，反Q滤波是进行地震资料吸收衰减补偿的有效手段，能够对地震波传播过程中的能量衰减和速度频散进行补偿和校正，从而提高资料的分辨率。

精确的品质因子估计是进行反Q滤波的前提条件，相比于地面地震数据，垂直地震剖面（Vertical Seismic Profiling，VSP）数据由于受到的干扰较少，被广泛应用于品质因子估计。前人用VSP资料对振幅衰减法、上升时间法、子波模拟法、解析信号法等时间域方法和匹配法、谱模拟法、谱比法等频率域方法进行了对比研究后发现，没有哪一种方法适用于任何情况，每种方法所产生的效果的好坏依赖于资料的质量。目前有一种质心频移法，主要是利用地震波传播过程中质心频率的变化来获得品质因子。在上述这些方法中，谱比法是一种进行品质因子估计的常用方法，通过利用谱比对数与频率间的线性关系来估计品质因子，然而其斜率拟合容易受到谱比对数误差的影响，导致品质因子估计的稳定性受到影响，指数法有效避免了谱比对数存在的弊端，指数法是采用正演匹配的方式来估计品质因子，能够有效改善品质因子估计的稳定性。然而，在实际的操作中发现指数法所估计的品质因子也经常会出现较大的误差，品质因子估计的精度难以保证。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于零偏垂直地震剖面数据估计品质因子的方法，以达到提高品质因子的估计稳定性和估计精度的目的，该方法包括：

基于零偏垂直地震剖面VSP数据中的地震波的层速度，确定相邻两个VSP道之间的透射系数；

将所述透射系数确定为指数法目标函数中的不定系数，根据所述指数法目标函数估计品质因子。

在一个实施例中，基于零偏VSP资料的地震波的层速度，确定相邻两个VSP道之间的透射系数，包括：

按照以下公式确定所述透射系数：

其中，P_k表示透射系数，v_k表示第k-1与第k个VSP道之间的层速度，v_k-1表示第k-2与第k-1个VSP道之间的层速度。

在一个实施例中，将所述透射系数确定为指数法目标函数中的不定系数，根据所述指数法目标函数估计品质因子，包括：

确定品质因子的取值范围；

在所述取值范围内通过品质因子扫描的方式，获取使得目标函数取得最小匹配误差的品质因子；

将取得最小匹配误差所对应的品质因子作为估计的品质因子。

在一个实施例中，所述目标函数为：

其中，f₁表示优势频带的频率下限，f₂表示优势频带的频率上限，S_k(f)表示第k个VSP道的地震波的振幅谱，S_k-1(f)表示第k-1个VSP道的地震波的振幅谱，t_k表示第k个VSP道和第k-1个VSP道之间的地震波的传播时间，C_k表示不定系数，即所述反射，Q_k表示第k-1与第k个VSP道之间的品质因子，G表示匹配误差。

在一个实施例中，基于零偏垂直地震剖面VSP数据中的地震波的层速度，确定相邻两个VSP道之间的透射系数，包括：

对所述零偏VSP数据进行几何扩散补偿、和波场分离得到下行波场；

根据所述下行波场中的地震波的层速度，确定相邻两个VSP道之间的透射系数。

本发明实施例提供了一种基于零偏垂直地震剖面数据估计品质因子的装置，以达到提高品质因子的估计稳定性和估计精度的目的，该装置包括：

确定模块，用于基于零偏垂直地震剖面VSP数据中的地震波的层速度，确定相邻两个VSP道之间的透射系数；

估计模块，用于将所述透射系数确定为指数法目标函数中的不定系数，根据所述指数法目标函数估计品质因子。