[發明專利]一種用于油氣勘探的光譜庫的實現方法

有效

• 申請號: 201110231968.1
• 申請日: 2011-08-14
• 公開（公告）號: CN102944524A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 劉幸;陳小梅;李倩倩;毛冰晶;倪國強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01V8/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;李愛英

技術領域

本發明涉及光譜處理技術，屬于油氣勘探技術領域，具體涉及一種用于油氣勘探的光譜庫的實現方法。

背景技術

當今，科學技術迅猛發展，油氣作為人類最重要的資源之一，其勘探技術的發展也日趨信息化、智能化。提高勘探的成功率，盡量降低勘探成本，成為了石油勘探的技術發展的核心問題。利用高光譜影像中的光譜數據和野外測量的光譜數據的反射光譜學相關知識進行油氣勘探，已取得了一定的成效。在當前信息化大力發展的時代，基于高光譜影像的油氣勘探技術有很大的應用價值和發展空間。

高光譜油氣勘探技術主要是依據油氣微滲漏理論而建立的，即相對分子量小的輕烴快速、垂直上升，進入到土壤的空隙當中，一部分被細菌分解，生成硫化氫、二氧化碳。其中二氧化碳與水作用生成了碳酸，碳酸再與粘土礦反應生成碳酸鹽，從而引起地表物質的堅硬和地表物質難以被侵蝕的狀況。而在硫化氫存在的環境中，鉀長石和斜長石被還原為粘土礦，同時三價鐵離子被還原為二價鐵，這樣在實地的對礦物含量的測量數據中表現為，碳酸鹽和粘土礦含量偏高，即產生了蝕變礦物。

目前國際上比較有代表性的波譜數據庫，1981年美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)波普數據庫首次推出巖礦等地物波譜數據庫。美國地質勘探局(USGS)波普數據庫則是面向礦產遙感資源勘探而發展的地物波譜特征數據庫。我國許多遙感科學研究部門相繼建立了10余個地物波譜數據庫。90年代初，中科院安徽光機所等多家單位，建立了我國第一個綜合性的地物波譜特征數據庫。2000年，中科院遙感所實現了波譜庫與3S(RS、GIS、GPS)技術的鏈接。2005年，北京師范大學主持多家單位共同完成了“我國典型地物標準波譜數據庫”，其地物類型主要有：農作物、水體、巖石和礦物。

然而，目前我國尚無專門針對因油氣微滲漏產生的蝕變礦物方面的光譜庫。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種用于油氣勘探的光譜庫的實現方法，該方法能夠用于檢索光譜信息、光譜特征信息、礦物含量信息，利用反射光譜學知識對因油氣微滲漏引起的地表光譜進行光譜處理，以達到增強對油氣勘探的數據支持和檢索支持的目的。

所述實現方法包括：

步驟1：原始數據準備

原始數據包括光譜數據和礦物含量數據；所述光譜數據有以下四個來源：

1)美國地質勘探局USGS典型地物光譜庫中各純凈礦物的標準光譜，該純凈礦物包括伊利石、白云石、高嶺石、蒙脫石、伊蒙混合、綠泥石、方解石、斜長石、石英、鉀長石和角閃石，每種礦物對應一根光譜。

2)美國宇航局噴氣推進實驗室JPL典型地物光譜庫中各純凈礦物的標準光譜，該純凈礦物包括伊利石、白云石、高嶺石、蒙脫石、伊蒙混合、綠泥石、方解石、斜長石、石英、鉀長石和角閃石，每種礦物對應一根光譜。

3)從內蒙、青海、陜西三大野外試驗區選取的受油氣微滲漏影響的區域中的各測量點的蝕變礦物的光譜，所述蝕變礦物為混合物，包括上述純凈礦物，每個測量點的蝕變礦物對應一根光譜。

4)對應于3)中各測量點的航天Hyperion高光譜數據。

所述礦物含量數據為對應于3)中的各測量點的蝕變礦物中的礦物含量數據；

步驟2：光譜數據預處理

對光譜數據進行預處理，即對3)和4)中的光譜采用Savitzky-Golay濾波進行去除光譜噪聲處理，并對經Savitzky-Golay濾波后的光譜進行包絡線去除。

步驟3：提取光譜特征

對光譜數據來源1)和2)以及經步驟2處理后的光譜進行光譜特征提取；所述光譜特征包括：吸收峰位置、吸收峰深度、吸收峰寬度和吸收峰對稱性。

提取吸收峰位置

第一步：選擇與油氣微滲漏相關的吸收峰存在的波段范圍為2050nm～2450nm。

第二步：以14nm為長度，將所述波段范圍劃分為多個區間。

第三步：求各區間中光譜反射率的最小值。

第四步：求各區間中光譜反射率的最小值中的極小值，將該極小值作為吸收峰的位置；提取吸收峰位置的過程如下所述：

計算出各區間中光譜反射率的最小值點的前向差分和后向差分；若前向差分小于0且后向差分大于或等于0，或是前向差分等于0且后向差分大于0，則該點所對應的波長即為吸收峰位置。

提取吸收峰深度：將緊鄰所述吸收峰位置的兩個光譜波峰連接，形成歸一化包絡線，取歸一化包絡線與過吸收峰位置所對應的波長點的垂線的交點，用該交點所對應的反射率值減去吸收峰位置所對應的反射率值，得到吸收峰深度。