[发明专利]基于主成分分析的地震波场次成分提取方法

说明书

本发明公开了一种基于主成分分析的地震波场次成分提取方法，属于石油天然气勘探技术领域，所述方法包括：(1)综合利用地质、测井及合成地震记录资料准确标定目标层，获取对应的井旁地震道数据；(2)将所述地震数据进行自适应模态分解并按照矩阵形式写成m×n维样本矩阵；(3)对所述样本矩阵进行标准化处理并转化为对应的样本协方差矩阵，通过主成分分析获取地震数据的本征值及特征向量；(4)舍去抽取出高阶的主成分，然后重构地震数据，即获得反应地质介质属性微小变化的地震波场的次成分。本方法通过提取地震波场的次成分(储层弱地震响应特征)，能够为研究地质介质属性的微小变化提供可靠的基础，以期提高“三弱”天然气储层的识别精度。

技术领域

本发明涉及石油地球物理勘探技术领域，具体是一种基于主成分分析的地震波场次成分提取方法，进而利用提取的地震波场次成分研究地质介质属性的微小变化。

背景技术

储层的含气性评价是天然气勘探的核心，目前大部分储层埋藏较深，地震响应特征微弱，孔隙流体响应微弱，储层与非储层差异微弱，导致天然气储层的含气性检测十分困难。储层的含油气性预测其本质是岩石孔隙流体属性与饱和度的判识与评价，储层孔隙流体的体积与质量只占储集层岩石的极小一部分，并且是填充在固态岩石骨架的孔隙中，地震响应非常微弱。地震记录如果对岩石孔隙流体变化有响应，只可能反映在地震事件的微细结构中，也就是说深埋储层孔隙流体地震响应如能被观测到，只可能体现为地震记录的微事件，反映在次、微成分中。

目前大部分研究者往往只关注反映地质介质属性的高阶主成分(主要特征向量)。但在实际应用中，即使主成分分量的特征值很高，也不能用它代表全部瞬时谱数据中的信息，而且在很多情况下，不能完全按主成分量确定其在具体解释中的价值，因为主成分虽然包含了绝大部分信息，但不一定都包含解释员最感兴趣(反映储层、油气特征的微弱(次、微成分)地震信息)的信息。反过来说，在特征值小的次成分中，虽然包含的原始数据的信息量少，但有可能正好包含了解释员想要突出的地质信息(反应地质介质属性微小变化的地震波场的次成分信息)。

为研究地质介质属性的微小变化，如岩石孔隙流体属性及其饱和度的变化，充分挖掘地震数据中的有效孔隙流体信息，提高地震勘探资料的利用率，必须提取、分析地震记录中的次成分。但是，如何从纷繁复杂的地震波场变化特征提取对我们有用的能够反映储层、油气特征的微弱(次、微成分)地震信息？

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于主成分分析的地震波场次成分提取方法。主成分分析是一种经典的特征提取方法，其理论和计算完善，应用领域十分宽泛。本发明目标是利用自动特征提取技术主成分分析方法从地震数据中提取包含有地质介质微细结构、微小属性变化的地震波场的次成分。它能够从纷繁复杂的地震波场变化特征中提取对我们有用的能够反映储层、油气特征的微弱(次、微成分)地震信息，以期为“三弱”天然气储层的准确识别天然气储层提供可靠的基础。

本发明的基于主成分分析的地震波场次成分提取方法，具体的步骤包括：

(1)综合利用测井、合成地震记录及地质信息准确标定地震道目标层；

(2)根据标定的目标层位，获取与所述目标层位对应的井旁地震道数据；

(3)利用自适应噪声完整集成经验模态分解将步骤(2)中的获取的地震数据逐道分解为一系列本征模态函数；

(4)将获得的本征模态函数分量按照矩阵形式写成一个m×n维样本数据矩阵，如下：

其中，S_ij表示第i个分量的第j个样点的分量地震数据；

(5)对所述样本矩阵进行标准化处理得到标准化处理后的样本矩阵；

(6)将所述标准化处理后的样本矩阵转化为样本协方差矩阵，然后通过主成分分析获取地震数据的本征值及特征向量；