[發(fā)明專利]一種分形地震波初至拾取的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710178793.6
• 申請(qǐng)日: 2007-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101452082A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉伊克;常旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
• 主分類號(hào): G01V1/28
• 分類號(hào): G01V1/28;G01V1/36
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 周長(zhǎng)興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在油氣勘探中自動(dòng)拾取地震初至波的技術(shù)，具體地說(shuō)涉及一種分形地震波初至拾取的方法。

背景技術(shù)

自從Mandelbrot(1967)在Sciences上發(fā)表了名為英國(guó)的海岸線有多長(zhǎng)的著名文章之后，分形理論開(kāi)始得到廣泛地研究。一個(gè)幾何形體的維數(shù)不再局限于整數(shù)，而是擴(kuò)展到了分?jǐn)?shù)范圍。Mandelbort(1982)在他的經(jīng)典著作中描述了海岸線的測(cè)量方法之后，分形學(xué)以海岸線的幾何形態(tài)為例，發(fā)展了關(guān)于曲線的分維的計(jì)算方法(Falconer?K.J.，1990)。近年來(lái)，分形學(xué)滲透到地震勘探研究領(lǐng)域，地震記錄可以被看作為一條曲線，利用改變粗視化(roughness)程度的方法(Feder，1988)可以對(duì)地震記錄進(jìn)行分維計(jì)算，根據(jù)分維的變化特征可以判別地震波的初至走時(shí)(Boschetti?et?al.，1996)。地震記錄的維數(shù)被定義在大于1小于2的范圍內(nèi)。利用地震道分維的變化判別地震初至波的依據(jù)是，地震記錄上初至波到達(dá)之前，分維數(shù)值為常數(shù)，從初至波到達(dá)時(shí)刻起，分維數(shù)值開(kāi)始發(fā)生變化(Boschetti?et?al.，1996)。但是當(dāng)?shù)卣鹩涗洿嬖谝欢ǖ脑肼晻r(shí)，地震記錄的分維在初至波到達(dá)之前不可能是常數(shù)。因此，分形算法在遇到強(qiáng)噪聲背景地震記錄時(shí)，存在如何提高算法的抗噪聲能力的問(wèn)題。本發(fā)明針對(duì)這一問(wèn)題引進(jìn)廣義分維的概念，大大提高了分形算法的抗噪聲能力。在經(jīng)典分形理論中，地震記錄的分維變化區(qū)間是[1，2]，在廣義分維的范疇，地震記錄分維數(shù)值的變化區(qū)間可以擴(kuò)展到[0，>2)。此時(shí)維數(shù)不再有物理意義，而僅僅指示了地震記錄在某種測(cè)量方式下的相對(duì)特征值。這一相對(duì)特征值為本發(fā)明拾取高噪聲背景下的地震初至波走時(shí)，甚至反射波走時(shí)，提供了極為方便的定量依據(jù)。

準(zhǔn)確拾取地震波走時(shí)是地震勘探以及地震層析成像方法中計(jì)算速度的重要依據(jù)。地球表面的未壓實(shí)層和風(fēng)化層相對(duì)于較深部的固結(jié)層和巖石層的速度存在相當(dāng)大的差異，表層厚度及速度的估算直接影響其下覆地層速度估算的準(zhǔn)確性，所以正確拾取地震波初至走時(shí)在表層厚度及速度計(jì)算中意義重大。由于表層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及人們對(duì)表層估算精度要求的不斷提高，對(duì)地震波初至的理解已不再局限于直達(dá)波，初至是直達(dá)波與折射波的共存與復(fù)合已成為人們的共識(shí)。初至走時(shí)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)拾取方法也因此而不斷改進(jìn)。近年來(lái)，許多文獻(xiàn)記載了初至走時(shí)自動(dòng)拾取的方法。例如Gelchinsky等用相鄰道互相關(guān)方法，Coppens提出在不同大小的時(shí)窗內(nèi)進(jìn)行能量比較的方法Ramananantoandro用改變褶積算子寬度直到振幅最大值的位置不再發(fā)生變化的方法，Boschetti等于1996年發(fā)表了基于分形理論的divider?method和Hurst?method可用來(lái)檢測(cè)地震波的初至走時(shí)的文章等。大多數(shù)初至走時(shí)自動(dòng)拾取方法的關(guān)鍵是依據(jù)初至與其相鄰點(diǎn)之間振幅及頻率的差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種分形地震波初至拾取的方法。

本發(fā)明提供了地震道Hausdorff廣義分?jǐn)?shù)維的算法以及如何根據(jù)分?jǐn)?shù)維的變化標(biāo)定地震波初至走時(shí)的方法。地震波初至到達(dá)之前，地震道時(shí)間序列為隨機(jī)噪聲的響應(yīng)，地震波初至到達(dá)之后，地震道時(shí)間序列為隨機(jī)噪聲與地震波動(dòng)的復(fù)合。本發(fā)明在分形學(xué)理論的基礎(chǔ)上利用Hausdorff廣義分?jǐn)?shù)維識(shí)別地震道初至走時(shí)不僅是一種快速、準(zhǔn)確的方法，而且在計(jì)算中不需人工干預(yù)，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)全自動(dòng)拾取。這種方法對(duì)相鄰道無(wú)特殊限定，適用于各種不規(guī)則的二維及三維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)、人工地震透射波層析成像的走時(shí)識(shí)別，也適用于天然地震層析成像研究中地震波初至走時(shí)的識(shí)別。

本發(fā)明提供的分形地震波初至拾取的方法，步驟如下：

a)首先對(duì)地震記錄進(jìn)行去噪處理，消除環(huán)境噪聲和有規(guī)律的系統(tǒng)噪聲；

b)定義一個(gè)工作窗，工作窗的長(zhǎng)度要保證有足夠的樣本量計(jì)算分形維數(shù)，以及計(jì)算速度；

c)選取一個(gè)任意半徑r的圓作為地震記錄度量的初始尺度，以地震記錄上第一個(gè)采樣點(diǎn)為圓心，沿地震記錄移動(dòng)圓；

d)通過(guò)二維圓方程與地震曲線方程的聯(lián)合求解，計(jì)算圓與地震記錄曲線的交點(diǎn)；

e)以該交點(diǎn)作為圓度量地震曲線長(zhǎng)度的下一個(gè)起始點(diǎn)，同樣以r為半徑畫(huà)圓，重復(fù)步驟c的操作，再次計(jì)算出圓和地震記錄新的交點(diǎn)，直到將圓移動(dòng)到地震記錄的末端，將地震記錄長(zhǎng)度計(jì)算出來(lái)；

f)給圓半徑r一個(gè)增量，以新的圓半徑重復(fù)步驟b、c、d的操作，計(jì)算出一個(gè)新的地震記錄長(zhǎng)度L；