[发明专利]一种基于谱面积变化的地震衰减估计方法

说明书

本发明公开了一种基于谱面积变化的地震衰减估计方法，包括步骤1：利用常相位子波来估计实际震源子波及其参数；步骤2：计算震源子波的傅里叶谱面积；步骤3：计算衰减子波的傅里叶谱面积；步骤4：计算震源子波和衰减子波的傅里叶谱面积变化量；步骤5：计算相对Q值，进行地震数据衰减估计。本发明利用常相位子波估计震源子波并得到估计参数，利用估计得到的震源子波和衰减子波之间傅里叶谱面积的变化量，计算得到相对Q值，进行地震衰减估计和衰减储层刻画。通过对无噪的和含噪的合成地震记录进行衰减估计，验证了本方法的准确性和稳定性。将该方法应用于实际资料，其衰减估计结果能够很好地刻画含气储层。

技术领域

本发明属于地球物理勘探中的信号处理、数据处理和解释领域，涉及一种基于谱面积变化的地震衰减估计方法。

背景技术

地下介质是黏弹性介质，介质的黏弹性使得在地下介质中传播的地震子波的波形展宽，主频降低，频带变窄，能量逐渐减弱并最终转化为热能。地震波能量的损耗由多种因素引起，具有不同饱和度、渗透率、孔隙度的介质对地震波能量的损耗程度不同。品质因子Q值是度量介质衰减特性的重要参数，可用于指示地层含油气性。由地震资料估计的地层衰减，可用于岩性及含流体分析、储层识别和烃类检测等。

Tonn(1991)在其综述文章中比较了多种Q值估计方法，包括时间域的子波上升时间法、脉冲振幅衰减法、解析信号法、子波/相位模拟法等，以及频率域的匹配法、频谱模拟法、谱比法等。Tonn指出，没有一种方法能适用于所有的情况，根据噪声水平和接收记录的类型，不同的方法适用于不同的情况，例如当VSP资料的震源可控且资料保幅时，解析信号法估计的结果优于其他方法的估计结果，而当资料不保幅时，谱模拟法更适用；在不含噪的情况下，谱比法可以得到可信的结果，但在含噪情况下该方法不再适用。谱比法是最早提出的方法之一，该方法原理简单，操作方便，在信噪比较高的情况下可以取得较好的结果，得到了广泛的应用。Singleton等(2006)使用Gabor-Morlet谱比法估计Q值并进行Q补偿。Parra等(2006)基于谱比法从直达P波中估计了固有衰减，估计的Q曲线结合其他测井曲线，可以区分异常是与岩性有关还是与含油气饱和度有关。上升时间法和脉冲振幅衰减法对采样率和信噪比依赖性较大，估计结果通常误差较大，而匹配技术法与对数谱比法一样，适用于信噪比较高的资料。

除了Tonn列出的方法外，时间域方法还有脉冲宽度展宽法等，频率域有质心频率偏移法(CFS)、峰值频率移动法(PFS)、子波包络峰值瞬时频率法(WEPIF)等，以及时频域方法，如小波域峰值尺度法、小波域能量衰减法、Lipschitz指数法、时频谱谱比法等。脉冲宽度展宽法由Kjartansson(1979)提出，该方法利用脉冲宽度、Q值、走时之间的经验公式估计Q值，一定程度上减少了噪声干扰；质心频率偏移法与峰值频率移动法分别用质心频率及峰值频率与走时之间的解析关系估计Q值。质心频率的定义是用振幅谱加权的平均频率，质心频率偏移法适用于频带较宽的地震记录，而峰值频率定义为频谱的最大值。子波包络峰值瞬时频率法利用子波的瞬时振幅包络的峰值处对应的瞬时频率与Q值的关系估计Q值，该方法适用于叠后地面反射资料和零偏VSP资料，操作方便，抗噪性强，纵向分辨率高。此外，朱定等(2006)利用主频向低频移动的偏移量与Q值之间的比例关系估计衰减，该方法适用于VSP资料，计算速度快。在频率域中估计Q值是通过提取不同的频率信息如主频、峰值频率、中心频率、瞬时频率、包络峰值处的瞬时频率等，并寻找这些特定的部分频率信息与Q值之间的关系来求取Q值的，不同的频率信息具有不同的稳定性、抗噪性及提取方便性。时频域方法中，李宏兵等用小波变换域的尺度因子(即能量衰减因子)来刻画衰减，从峰值尺度的变化量中直接估计衰减，Innanen(2003)利用局部信号正则化和Lipschitz指数估计衰减，给出了Q值估计的经验公式。

前常用的Q值提取方法，如质心频率偏移法(CFS)和峰值频率移动法(PFS)，都是基于单一的、特定的频率变化，来进行Q值估计。在无噪声的理想情况下，可以得到精确的、稳定的衰减估计结果；但是实际地震数据不可避免地含有噪声，这些常规方法很难得到一个稳定的Q值估计结果。

发明内容