[发明专利]一种基于地震信号包络峰值的地层介质品质因子估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地震勘测领域，特别是关于一种基于地震信号包络峰值的地层介质品质因子估计方法。

背景技术

地震波在地下传播过程中，由于地层的黏弹性，地震波会被吸收从而导致振幅衰减和速度频散。地震衰减的大小一般用地层的品质因子Q值来度量。实验室和实际数据测量结果表明，品质因子Q值与岩石属性、流体属性及流体饱和度等因素有关。因此，品质因子Q值是储层识别、烃类检测的一个有效工具。另外，品质因子Q值在更好地解释AVO（Amplitude Versus Offset，振幅随偏移距的变化）效应、提高地震成像分辨率、时移地震中检测和监视流体储层，以及提高地层物性研究等方面都有重要意义。

对于地层衰减参数估计，前人提出了多种方法。通常利用地震信号的幅度来估计品质因子Q值。在时间域中一般用脉冲幅度衰减、脉冲上升时间和脉冲展宽等途径来计算品质因子Q值。这些方法都需要利用脉冲幅度，但由于地震脉冲的幅度信息经常受到散射、几何扩散及其它因素的影响，因此导致这些时间域方法估计的品质因子Q值的精度较低。频率域中衰减估计方法通常有对数谱比法(LSR)、中心频率偏移法(CFS)和峰值频率偏移法。这些方法首先要用一个时间窗去截取一段地震记录，然后计算截取地震记录的Fourier谱；然而在实际使用时，一旦时间窗的类型和长度选择不合适就可能导致谱估计不准确，进而影响衰减估计精度。现有技术中提出了假设源子波为理想脉冲，在小波域利用峰值尺度的变化来估计品质因子Q值的方法，但由于实际震源子波和脉冲信号差异很大，因此该方法在实际应用中会受到一定限制。

品质因子Q值也可以通过地震子波的瞬时频率变化来估计。Gabor提出瞬时频率的概念，Taner将瞬时频率用于地震解释。Tonn,Barnes等分别给出了不同的地震瞬时谱测量和地震衰减之间的关系。假设震源子波功率谱为理想的带通子波，Barnes给出了一个瞬时频率与品质因子Q值以及传输时间的关系，但由于实际震源的功率谱和理想带通子波差异较大，所以这种方法需要改进。Mathney和Nowack提出了瞬时频率匹配法，即采用一个迭代过程匹配因果衰减算子作用的基准脉冲和目标脉冲包络峰值处的加权瞬时频率，并用此方法估计了炮集资料的衰减；Dasios et al用瞬时频率匹配法估计了全波列声波测井记录的衰减。这种瞬时频率匹配方法克服了对数谱比法的一些缺点，比如不需要选择可变的频带范围，但它需要利用Hilbert变换计算瞬时频率和复杂的迭代过程匹配瞬时频率。众所周知，Hilbert变换易受噪声影响，因此瞬时频率匹配法在含噪地震信号中的应用受到限制。高静怀等提出了WEPIF(子波包络峰值处瞬时频率)方法，该方法在小波域计算瞬时频率，利用瞬时频率的变化估计衰减。然而，该方法仍未解决以下问题：1、WEPIF中如何高精度估计子波参数；2、三参数小波中参数的最佳选择。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于地震信号包络峰值的介质品质因子估计方法，该方法能有效提高品质因子估计精度，具有较好的抗随机噪声的性能。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于地震信号包络峰值的地层介质品质因子估计方法，其包括以下步骤：1）以井中两相邻检波器的距离为厚度把介质分成若干个小薄板；2）对于第i个小薄板，用常相位子波逼近该小薄板顶部接收的直达波，用基于MSMG的高阶累积量匹配法估计地震子波参数；其中MSMG为多变量高斯混合模型；用常相位子波逼近小薄板顶部接收直达波的方法为：（1）在水平层状黏弹介质中，设各层的品质因子Q值为常数，仅考虑平面波的单程波传播，则位于地表处的震源子波传到深度z处时其频率表达式为：