[发明专利]S变换域基于变分原理的Q值估计与补偿方法

说明书

本发明公开一种S变换域基于变分原理的Q值估计与补偿方法，将S变换引入非平稳地震记录褶积模型，首先将地震记录进行S变换，相比于时间域以及频率域方法，在时频域地震记录的非平稳特性可得更加清晰的刻画，基于变分原理进行Q值估计，不需要对地震记录进行加窗处理，可以减小窗函数对Q值估计结果的影响，此外，由于是对整个地震记录进行整体处理，可以避免在处理反射地震数据时吸收与散射的耦合效应，抗噪性能更强，反演的参数精度更高。

【技术领域】

本发明属于地球物理勘探领域，涉及一种地球模型物性参数反演方法，特别涉及一种S变换域基于变分原理的Q值估计与补偿方法。

【背景技术】

地震波在地下介质中传播时会逐渐衰减，造成地震波衰减的主要因素包括几何扩散、介质的非完全弹性以及透射/反射损失等。其中由地下介质的非完全弹性引起的衰减是介质的固有特性，这种特性可以用品质因子Q来进行定量描述。非完全弹性引起的衰减会不仅导致地震波的振幅衰减，而且会造成相位畸变，导致地震资料的纵向分辨率降低。如果已知Q值，对地震数据进行反Q滤波，则可以使地震信号的高频能量得到增强，从而提高地震资料的纵向分辨率；另外，Q值也与岩性、饱和度、孔隙率等参数密切相关，可用于储层识别和烃类检测。因此，反演介质的Q值，然后进行能量补偿在地震勘探领域具有重要的实际意义。

国内外学者提出了多种Q值估计的方法。这些方法大致可以归为两类，一类为时间域方法，另一类为频率域方法。时间域方法主要包括子波模拟法、脉冲上升时间法和解析信号法等，这些方法都依赖于高保真度的地震数据，然而实际接收的地震记录由于受到几何扩散，反/透射损失等因素的影响，致使时间域Q值估计方法精度降低。频率域常用的方法包括对数谱比值法、中心频率偏移法、子波包络峰值频率偏移法、瞬时频率匹配法等，在处理反射地震数据时，这些方法首先要用一个时窗截取其中一段地震记录，然后对截取出来的的地震记录进行频谱分析，进而估算出Q值。在这类方法中，采用不同时窗对Q值估计结果影响较大，如何最佳地选择时窗的类型及长度一直是一个难题。Tonn对近十种Q值估计方法进行了比较，结果表明每种方法都有一定的适用条件。

Margrave和Lamoureux在2011年提出了一种Gabor反褶积方法，这是一种在时频域进行地震资料高分辨处理的方法，该算法将Wiener反褶积方法扩展到非平稳地震记录的情况。该方法不需要预先进行估计Q值就可以在时频域利用平滑函数进行反Q滤波，但是这种处理方法对平滑窗依赖性很强，若窗函数选取不恰当，处理效果会比较差，而且经这种方法处理后的地震记录，不能很好地反映反射系数的局部相对关系，直观地讲会产生等幅效应，类似于经自动增益控制(AGC)处理后的结果，在某些情况下不利于地震资料解释。

【发明内容】

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种S变换域基于变分原理的Q值估计与补偿方法，利用反射地震资料，基于地下介质单Q值假设，在S变换域首先利用变分法进行Q值估计，然后构造一种自适应滤波器对Q值进行补偿，从而得到一种高保真度、高分辨率的地震剖面。

为达到上述目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

S变换域基于变分原理的Q值估计与补偿方法，其特征在于：基于非平稳地震记录褶积模型，对叠后反射地震资料采用Q值与频率无关的假设，提出S变换域基于变分法的Q值估计与补偿方法。

进一步，具体包括以下步骤：

1)采集原始地震记录，对采集到的地震数据进行噪音压制、校正、真振幅恢复、偏移处理，处理后得到叠后反射地震记录；

2)对反射地震记录x(t)进行S变换，将地震记录从一维时间信号变到二维时频平面，S变换结果记为ST(t,f)；

其中，x(t)为待分析单道信号；ST(t,f)为时频变换结果；g(t-τ,f)为随频率变化的窗函数；τ为待分析信号的时间位置；t为S变换结果的时间变量，f为频率变量；i为虚数单位；