[發明專利]一種基于主成分分析的地震數據儲層反射特征加強方法

有效

• 申請號: 201310412443.7
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN104424393B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 唐金良;王世星;丁娟;曹輝蘭;胡華峰;劉文奎
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所11218
• 代理人: 郭韞

技術領域

本發明屬于地震勘探領域，具體涉及一種基于主成分分析的地震數據儲層反射特征加強方法。

背景技術

隨著地震勘探數據采集方法和裝備的改進、數據處理技術的提高和解釋方法的發展，地震儲層預測方法所提供的資料日益豐富和可靠，利用地震資料進行儲層預測已成為油氣勘探開發的必要手段。當地震波通過地下不均勻介質時，表現出地震波場的異常，使得地震波的特征參數、如波的傳播速度、波的振幅、頻率及相位均發生明顯的變化，可以根據地震波的這些信息變化來預測、判斷地下儲層及含油氣信息。

但是，如何從紛繁復雜的地震波場變化特征提取對我們有用的能夠反映儲層、油氣特征的地震信息？地球物理學家運用了各種方法技術和手段，其中包括地震屬性技術、疊前疊后地震資料反演技術，但這些方法技術一般依賴于較為明顯的地震反射特征異常。因此，當在儲層附近存在顯著的地層(如泥巖與碳酸鹽巖、煤層的強阻抗反射界面)變化時，其強烈的地震反射特征常常淹沒了較弱的儲層反射信息，使得地震屬性、反演方法難以實現儲層信息異常特征提取。

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞儲集體在地震剖面上所表現的串珠、雜亂和空白反射特征是地震屬性儲層預測的關鍵。但由原始地震資料知道，由于塔河油田中下奧陶統表層具有強烈的巖溶作用，其與上覆地層存在強烈的阻抗差，地震波強烈的反射同相軸淹沒了表層巖溶儲層的反射特征，造成所計算的大部分地震屬性在奧陶系層位附近縫洞儲集體異常不明顯，如強振幅聚類檢測串珠狀縫洞體異常信息淹沒在奧陶系表層強反射之中，而儲層信息更弱的弱反射、空白反射及紅波谷反射更加無法檢測，極大地影響著表層巖溶儲層的地震屬性預測和表征。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種基于主成分分析的地震數據儲層反射特征加強方法，針對塔河油田主體區中下奧陶統碳酸鹽巖縫洞型儲層地震反射特征識別的難點問題(本發明方法同樣適用于具有類似問題的油田區塊)，如殘丘構造下的雜亂、表層弱、空白等地震反射特征，基于地震反射數據中不同成分信息所反映地質特征的差異，設計主成分分析法去除反映中下奧陶統頂界面的地震強反射同相軸，從而實現地震數據反射特征加強處理，強化巖溶表層縫洞儲層地震反射信息，同時又能夠保持縫洞體微小細節如邊界、邊角等特征，更好地突出雜亂、表層弱、空白紅波谷等地震反射特征，提高原始地震數據的圖像清晰度及地震屬性的識別能力。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于主成分分析的地震數據儲層反射特征加強方法，包括：

(1)將疊后地震道資料按照矩陣形式寫成一個m×n維樣本數據矩陣，如下：

其中，S_ij表示第i道的第j個樣點的地震數據；

(2)對所述樣本矩陣進行標準化處理得到標準化處理后的樣本矩陣；

(3)將所述標準化處理后的樣本矩陣轉化為樣本協方差矩陣，然后獲取地震數據的本征值及特征向量；

(4)特征向量序列的選擇：將所述樣本協方差矩陣的所有本征值按降序排列，按降序排列后的本征值序列所對應的特征向量序列也呈降序排列，選擇呈降序排列的特征向量序列中不同范圍內的一組特征向量即可實現特征向量序列的選擇；

(5)地震數據重構：舍去反映目標區構造、地層信息的第一特征向量和第二特征向量，然后重構地震數據。

所述步驟(2)是這樣實現的：

利用下面公式對所述樣本矩陣S進行標準化處理得到標準化處理后的樣本矩陣：

其中，

樣本均值

樣本標準差

所述步驟(3)是這樣實現的：

利用下式將標準化處理后的樣本矩陣轉化為樣本協方差矩陣：

然后，基于公式(1)獲得地震數據的本征值及特征向量：

其中，協方差矩陣C_m×n的本征值λ_j，即對角矩陣D_m×n的值，矩陣U_m×n的列向量u_jk是相應的特征向量，是C_m×n分解后產生的n階正交矩陣。

所述步驟(5)中的舍去反映目標區構造、地層信息的第一特征向量和第二特征向量是這樣實現的：

選擇呈降序排列的特征向量序列中的前面的k個特征向量，且k值不包含1和2，則相當于舍去第一特征向量和第二特征向量。

所述步驟(5)中的重構地震數據是這樣實現的：