[发明专利]一种Q吸收衰减补偿的声波阻抗反演方法及系统

说明书

本发明具体公开了一种Q吸收衰减补偿的声波阻抗反演方法，阻抗反演是地震油气资源勘探的重要方法之一，本发明将地层Q吸收衰减频散因子集成到褶积模型中，通过迭代反演的方法，从吸收衰减的非稳态地震记录数据中，直接反演得到高分辨率阻抗结果，本发明方法避免了传统递推过程中存在的误差累积效应，避免了传统反Q滤波方法存在的数值不稳定问题，也即本发明Q值补偿技术是无条件稳定的，其可补偿比传统技术更高的频率成分，进一步提高地震勘探数据的分辨率。

技术领域

本发明属于地震勘探技术中地震信号处理领域，具体涉及一种Q吸收衰减补偿的声波阻抗反演方法及系统。

背景技术

叠后波阻抗反演技术是油气地震勘探数据处理过程中较为重要的一步，技术的输入是叠后地震数据和该数据对应的地震子波，技术处理的输出为反演的地层的阻抗，也即速度和密度的乘积。阻抗的差异是油气检测的重要方法之一。上下地层的阻抗差异决定了地层分界面处的反射系数。地震勘探过程中，波动在地层中进行传播，由于地层介质的非完全弹性(也即粘弹性)，波在传播过程中发生吸收衰减与频散。地震波的吸收衰减指的是，波在地层传播过程中振幅逐渐变弱，一部分波的能量转换为热能损耗掉。高频成分相比低频成分吸收衰减的多。地震波的频散指的是波在地下介质传播过程中，不同频率成分的波传播速度不同，也即速度频散现象。地层的粘弹性特征改变了在地层中传播的波的形态和特征，衰减了地震波的能量，拉伸和改变了在地层中传播的波，降低了地震勘探的分辨率。地球物理学家引入品质因子Q来刻画地层的粘弹性滤波效应，Q值的定义为Q＝2πE/△E，其中E为地震波的能量，△E为地震波传播一个波长长度时能量的损失。

为了进一步阐述本发明所解决的科学问题，这里给出图1(a)-(d)，假定有图1(a)地下地层阻抗模型，如果波在地下传播过程中没有发生吸收衰减与频散，利用褶积模型，可以模拟得到图1(b)所示的不含Q吸收衰减与频散效应的数据。可以看出浅中深信号的能量较为一致，反映了地层分界面的反射系数信息。如果波在地下传播过程中发生吸收衰减与频散，利用非稳态Q吸收衰减频散褶积模型，可以模拟得到图1(c)(图1(c)中细粗线不含Q吸收衰减效应，黑粗线含Q吸收衰减效应)所示的经过Q吸收衰减与频散效应的数据。可以看出浅层信号能量较强，中深信号的能量较弱。如果直接从图1(c)中数据中进行反演，得到的将是如图1(d)所示的阻抗结果，相比真实声波阻抗模型图1(a)，可以看出此时反演的声波阻抗结果分辨率较低，Q吸收衰减滤波效应较为明显。由于此时反演并未妥善考虑地层的Q滤波效应，因此反演得到的阻抗结果分辨率较低。

为了恢复补偿地层的Q滤波效应，提高地震数据的分辨率，地球物理学家提出了反Q滤波技术。反Q滤波包括振幅补偿和相位补偿。其中，反Q滤波的相位补偿是无条件稳定的，因为相位补偿仅是对信号Fourier频谱的相位进行校正，根据Fourier变换的时移特性，相位校正在时间域体现为信号位置上的前后变化，相位补偿并不改变信号的振幅能量。而反Q滤波的振幅补偿则是存在固有的数值不稳定问题。为了便于阐述本发明旨在解决的第二个科学问题，这里给出了图2(a)-(d)，其中图2(a)代表了Q吸收衰减滤波后得到的信号，可以看出波的能量随着传播时间的增大，波的振幅上存在衰减，波形上也逐渐的不再对称，即波形存在相位频散。图2(b)示意了反Q滤波振幅补偿算子的数值变化，注意图中是以量级的形式进行显示。从图2(b)可以看出，反Q滤波振幅补偿算子增长迅速，成指数型增长，很快增长至10的20次幂以上，进而反Q补偿后得到的信号如图2(c)所示，这里采用了真实的Q值，可以清晰地看出反Q滤波存在的数值不稳定问题。当然为了改进反Q滤波的数值不稳定问题，许多研究人员提出了不同的技术方法，多数采取的策略是限制了反Q补偿的高频成分，补偿结果如图2(d)所示，可以看出增益控制反Q滤波对强烈Q吸收衰减的信号没能得到恰当的补偿，高频信号成分未得到恢复，也即传统增益控制反Q滤波方法并不能补偿强烈Q衰减的高频成分，提高地震数据分辨率的能力有限。

现有技术的技术方案