[发明专利]基于系统辨识提高地震资料分辨率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油地球物理勘探领域多尺度地球物理资料的联合应用，并利用现代信号处理技术提高地面地震资料的分辨率。具体是一种基于系统辨识提高地震资料分辨率的方法。

背景技术

提高地面地震资料分辨率技术一直是国内外研究的热点和难点。它在油田的勘探开发中有着重大的理论和实用价值。由于地层介质的滞弹性和非均质性，地震波在地层中的传播要经历吸收，即衰减和频散作用，理解、估计、补偿地震波的这种吸收作用对于提高地震资料的分辨率至关重要，而仅仅依靠地面地震资料是很难得到准确的地层吸收信息。常用的提高分辨率技术(反褶积、谱白化等)，由于缺乏相对可靠的高分辨率目标数据体，仅仅利用低分辨率的地面地震叠加剖面求取到有效反褶积算子，因此在方法的有效性及实用性方面有一定的局限性。

现阶段，针对与地面地震记录对应的地质目标，可以得到以下形式的高分辨率剖面，即高分辨率目标数据体：①井间地震反射波成像剖面。井间地震是一种在井中激发，井中接收地震波的地球物理技术。由于观测和采集方式与常规地震不同，井间地震技术避开了地表低降速带对地震高频信号的吸收，可以获得较高分辨率的成像资料。利用井间地震资料可以得到两井之间精细的层析速度剖面和纵向分辨能力较高的反射波成像剖面；②井间地震合成地震记录剖面。首先由井间地震技术得到的两井之间精细层析速度剖面，根据Gardner公式得到对应的密度剖面(或者直接给定密度剖面)，然后利用Zoppritz方程得到两井之间的反射系数剖面，最后基于地震合成记录的基本褶积模型，将高频地震子波与两井之间的反射系数剖面进行褶积，得到纵向分辨能力较高的合成地震记录剖面；③测井合成地震记录。与井间地震合成地震记录剖面产生类似，利用时深标定后的测井声波曲线，根据Gardner公式得到密度曲线(或者直接测量的密度曲线)，再利用Zoppritz方程得到井点的反射系数曲线，最后基于基本褶积模型，将高频地震子波与反射系数曲线进行褶积，得到井点高分辨能力的合成地震记录。测井合成地震记录是井间地震合成地震记录在两井间距离为零时的特殊状态；④其它方法得到的纵向分辨能力较高的目标数据体。尽管这些高分辨率剖面产生的形式或方法不同，但它们都是对同一目标地质体在不同尺度上的性质进行刻画，因此，通过对常规地面地震剖面和高频信息衰减较少的高分辨剖面的联合应用，研究地震波在地层传播中的衰减规律，并对常规地面地震衰减的高频信息进行补偿，从而提高其分辨率有重要的实际意义。

系统辨识是系统和控制学科的一项重要技术，它是根据系统的输入、输出信号利用现代信号处理方法来估计它的数学模型，其三个基本要素是：数据、模型结构和准则。系统辨识形成了较完善的理论和技术体系，在控制、预测、规划、仿真研究、优化、过程监视和故障诊断等方面有着广泛应用。把地层或者岩石的物理性质作为系统进行研究，同样有重要的实践意义。当前，系统辨识在油气勘探开发中的应用还很少且不是很成熟，其重要原因之一就是在很多情况下系统辨识的基本要素不完备，即缺乏输入或输出数据，只能把理论分析或者模板数据补充为系统的输入输出信息，从而限制了系统辨识的应用范围和效果。对于地层系统而言，也只能对地面地震信号本身进行相关高阶谱分析和盲反褶积研究。目前国内外尚没有利用系统辨识方法，联合应用高分辨率剖面以提高地面地震资料分辨率的报道。

发明内容

本发明的目的是针对地面地震资料在地层分辨能力方面的不足，联合应用同一目标地质体的高分辨率剖面和地面地震等多尺度地球物理资料，建立高分辨剖面、地面地震和地层系统的响应模型，然后利用系统辨识方法得到地层吸收系统的系统函数，即反褶积算子，并对地面地震资料进行高频拓展，以提高地面地震资料的分辨率，实现对地下目标构造的更精确描述，而提出的基于系统辨识提高地震资料分辨率的方法。

地面地震资料所面临的一个重要问题就是其频带窄，分辨率不高，不能够提取或理解隐藏其中的细微地层信息。仅仅依靠地震资料本身信息，即使是采用了面向目标地区的处理技术，对地震资料进行重新处理，在很多情况下，仍然难以解决实际问题。