利用地震微测井进行地震信号高频补偿方法

摘要

本发明公开了一种利用地震微测井进行地震信号高频补偿方法。它是利用了微测井的地震波形信息，以分析直达波初至波形的频谱特点，求取不同深度上地震信号的衰减特点；同时以系统的输入、输出来分析近地表系统的吸收衰减响应，继而在地震叠后数据上进行高频补偿的方法。本发明是利用地震微测井技术来研究近地表介质的衰减规律，它主要是利用一系列不同地震初至波的波形特征来了解不同深度上的波形频谱变化(包括振幅浦和相位谱)，从而求出一个反滤波因子对叠后地震数据进行人工地震反射信号的高频补偿。补偿以后的反射波地震信号的优势信噪比带宽得到了明显的拓宽，从而提高了地震信号的分辨能力，为岩性地震勘探油气提供了有利的工具。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用地震微测井进行地震信号高频补偿方法，特别是利用微测井观测信号的衰减规律进行高频补偿以提高地震信号分辨率的有效办法。

背景技术

地震微测井技术过去主要被用于调查近地表地质结构，它主要是利用一系列深度不同的震源到地面检波器的不同地震波初至到达时间来了解地下低降速带的厚度以及潜水面的深度，它所关注的是地震初至波的到达时间。

近地表的吸收衰减补偿过去往往采用Q反滤波的方式进行，但其效果由于Q参数的测量精度限制而受到影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用地震微测井进行地震信号高频补偿的方法。

它是对不同深度震源所得到的微测井记录，进行保留初至波的编辑处理，对其振幅谱和相位谱进行分析，求得该深度相对于最小深度上初至波的系统滤波器响应，以最小深度初至波的系统滤波器响应作为期望输出，对于不同深度初至波的滤波器响应，根据最小平方反滤波的原理求出其对地层衰减吸收的反滤波器，在作用于叠后地震数据之后，从而实现了消除近地表衰减的高频补偿。

本发明是利用地震微测井技术来研究近地表介质的衰减规律，它主要是利用一系列不同地震初至波的波形特征来了解不同深度上的波形频谱变化，包括振幅浦和相位谱，相当于将近地表地层作为一个系统，在已知系统输入和输出的情况下获取系统的响应。从而求出一个反滤波因子对叠后地震数据进行人工地震反射信号的高频补偿。补偿以后的反射波地震信号的优势信噪比带宽得到了明显的拓宽，从而提高了地震信号的分辨能力，为岩性地震勘探油气提供了有利的工具。

附图说明

图1(a)是地震微测井的单井观测方式示意图；

图1(b)是地震微测井的双井观测方式示意图；

图2是某地微测井所得到的一系列经过编辑处理以后的不同深度地震波初至信号波形图；

图3是某地不同震源深度对应直达波的功率谱，图中：左为深度13米，右为深度为3米；

图4是某地高频补偿处理前后地震叠加剖面的对比结果，图中：左为处理前，右为处理后；

图5为某地处理前后叠加数据的功率谱对比，图中：左为处理前，右为处理后；

图6为某地处理前后叠加剖面的扫频结果对比，左为处理前，右为处理后。

具体实施方式

本发明对不同深度震源(通常为雷管)所得到的地震微测井记录，进行保留初至波的编辑处理，对其振幅谱和相位谱进行分析，求得该深度相对于最小深度的初至波系统的滤波器响应。以最小深度初至波的系统滤波器响应作为期望输出，对于不同深度初至波的滤波器响应，就可以根据最小平方反滤波的原理求出其对地层衰减吸收的反滤波器，在对所有叠后地震数据进行处理之后，从而实现地震信号的高频补偿。

本发明的野外地震微测井观测技术由下面的图示给出。图1(a)为单井观测方式，图1(b)为双井观测方式。在近地表岩性比较单一时，可以采用单井微测井观测方式，而近地表岩性比较复杂时，应该采用双测井观测方式。

图2表示了一系列微测井地震波初至的信号，可以看出它们的波形有着微弱的差别。我们利用此差别就可以对不同深度上的地震初至波信号进行频谱分析，从而得到它们在振幅谱和相位谱上的衰减吸收规律。

过去的微测井往往只注意初至波的到达时间，为了能够看清楚初至波起跳的时间，因而有时将地震仪器的增益调的很高，也即放大倍数给的很大，使得后续波形出现失真，这种情况在本技术的应用中必须严格防止。

图3为某一微测井中两个不同深度上(13米和3米)的地震波初至信号振幅谱分析的结果，可以看出两者的振幅谱是有所不同的，特别是可以看出深部信号的高频成分明显地被衰减掉了。

本发明补偿反滤波器原理如下：

若在微测井中的井深为i的位置激发，地面接收的地震信号为x_i(t)，经厚度为1_j的地层到另一深度j，则此时的地震信号为

      x_j(t)＝q_j(t)*x_i(t)                                  (1)

式中，q_j(t)表示地层厚度1_j对反射信号的衰减影响，即系统的响应。那么，反算子 $>>>P>j>>=>>>q>j>>>->1>>>=>\{>>p>i>>>(>t>)>>\}>>>就可以补偿地层1$_j对反射信号频率和振幅的衰减，有

     x_i(t)＝p_j(t)*x_j(t)                                 (2)

在时间域，方程(2)是可以利用Levinson算法求出p_j。当然也可以在频率域求解，将方程(2)两边做傅氏变换，有

     X_i(f)＝P_j(f)×X_j(f)                                (3)

由方程式(3)可得

$>>>P>j>>>(>f>)>>=>>X>i>>>(>f>)>>/>>X>i>>>(>f>)>>=>>X>i>>>(>f>)>>\times ver>>>Xj>>(>f>)>>>‾>>/>>>|>Xj>>(>f>)>>|>>2>>->->->>(>4>)>>>>$

考虑到噪音，有

$>>>P>j>>>(>f>)>>=>>X>i>>>(>f>)>>/>>X>j>>>(>f>)>>=>>X>i>>>(>f>)>>\times ver>>>Xj>>(>f>)>>>‾>>/>[>>>|>Xj>>(>f>)>>|>>2>>+>>\alpha >2>>]>->->->>(>5>)>>>>$

式(5)中a表示噪音。我们将反算子p_j(t)称为吸收补偿反滤波器。在频率域最终实现反滤波时，要注意时间采样率不同所造成的差异。我们的办法是将时间域的反滤波因子长度加长，以使得两者的频率间隔达到一致。

补偿结果对比：

如图4所示，左图为高频补偿前的叠加剖面，右图为高频补偿以后的叠加剖面。可以看出处理后的剖面上地震信号的高频成分明显增多，信息量明显增大，很多细节部分都有所反映，有些干涉复合波得到了分离。

图5是对图4中地震勘探目的层的频谱分析结果，它更是定量地说明了高频补偿处理效果，左图为高频补偿前地震剖面上目的层的频谱分析结果，右图为高频补偿以后地震剖面上目的层的频谱分析结果。可以看出高频补偿将处理前的优势信噪比带宽从0～70赫兹拓宽至0～160赫兹，高频段能量得到了显著加强，同时基本保持低频成分没有变化，这样就使得地震信号的分辨能力有了很大的提高。

图6是对图4中两张地震剖面的扫频分析(80～150赫兹)结果对比图，可以看出在80～150赫兹频段内，补偿处理前的地震剖面已看不出反射同相轴，而高频补偿以后依然可见多个地震反射同相轴。