[發明專利]基于沉積物品質因子和回波損失級曲線峰谷的淺地層層界劃分方法

在審

• 申請號: 201710843742.4
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107703548A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 何林幫;邱振戈;楊彬
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司31224
• 代理人: 劉粉寶

本發明提供了基于沉積物品質因子和回波損失級曲線峰谷的淺地層層界劃分方法，包括：(1)結合預測反褶積法和反饋循環法消除原始淺地層剖面數據中來自海面和淺地層層界的多次波；(2)進行海底線跟蹤以期淺地層剖面數據與鉆孔數據對齊；(3)利用回波損失級曲線峰谷識別淺地層層界樸素峰，并根據地層走勢的穩定性提取層界的穩定峰；(4)在層界穩定峰的基礎上，結合沉積物的品質因子計算層界的控制峰；(5)在層界控制峰的基礎上搜索符合要求的樸素峰，即獲得高可靠性的淺地層層界；(6)利用鉆孔取樣數據評估上述層界劃分方法的精度。本發明既能實現層界劃分自動化、智能化，又能精準劃分淺地層層界，可達到與鉆孔取樣數據同一量級的精度。

技術領域

本發明涉及海洋地質工程領域，特別涉及海底淺地層或深地層區域的層界劃分。

背景技術

由于對海洋可再生能源、原材料開采和相關基礎設施的需求不斷增大，人類在近海海底的活動將會顯著性增加，為此，精確的海底地圖將成為必要的需求(Walree et al.,2006；Saleh and Rabah,2016)。這些應用需要獲取海床地形和海底淺地層底質結構相關詳細的信息。隨著水下聲學技術的發展，淺地層剖面儀(淺剖)作為有效的遙感聲學探測設備，相對于傳統鉆孔取樣方法而言，利用淺剖獲取淺地層底質結構可以較大地節約時間成本和資金成本(Hill et al.,2008； Clarke et al.,2014)。

從淺剖接收到的反射信號可以揭示海底沉積物的密度、孔隙度和粒徑等等(Stevenson et al.,2001)。為了獲取到真實的反射信號，首先需要壓制來自海面和淺地層層界間的多次波，盡管很難完全消除這些多次波，但是在近三十年來許多學者在這一領域已經做出很多努力,但是許多學者努力的多個消除在過去三十年里。目前消除多次波的方法主要有兩類：其一是基于有效波和多次波的特征差異,主要包括預測反褶積、FK變換和Radon變換(Foster and Mosher,1992； Yilmaz and Taner,1994)；其二是基于聲波傳播理論的預測相減方法,包括波場外推法、反饋循環法、逆散射級數法(Morley and Claerbout,1983；Weglein,1997)。聲信號在淺地層傳播過程中會發生聲能衰減現象，而且在淺地層剖面中可以體現出聲能隨深度、沉積物類型、同種底質不同位置發生的明顯變化(Fu et al.,1996)。而頻譜比法是地球物理反演理論中通常用作從波形中提取聲能衰減量的方法。Stevenson等(Stevenson et al.,2002)采用瞬時頻率匹配方法對Chirp聲信號傳播波形能量衰減進行建模，從這個模型中可以建立因果衰減算子和瞬時頻率變化的映射關系。最后,通過從淺地層剖面數據計算出的衰減測量和之前文獻中的沉積物衰減量進行對比，進而確定沉積物的類型。Kim運用沉積物的相似性指數測量沉積物的粒徑、硬度和分布等(Kim etal.,2002)。王方旗等根據地層介質反射系數提出一種淺地層層界變形的校正算法(Wanget al.,2011)。趙建虎等提出一種基于拓撲算法的淺地層層界劃分方法，此種方法可以過濾掉零散的層邊界和提取出連續的層界，他們通過實驗驗證此方法可獲得與鉆孔取樣沉積物同一量級的精度(Zhao et al.,2016)。目前，已發表的文獻較少關注淺地層層界劃分方法，雖然層界劃分精度可以達到與鉆孔取樣沉積物同一量級的精度，但是精度還有待提高，以期能夠為精準勘探提供更可靠的依據。

由此可見，上述現有技術仍存在以下缺陷：

(1)目前淺地層圖像中層界人工劃分方法效率低，自動化程度不高，并且劃分層界的主觀性較強；

(2)一般的圖像處理技術較難實現層界的準確、連續劃分，而且單獨使用一種方法處理時，容易誤判層界或遺漏真實層界的識別。

(3)在識別層界過程中，耗費時間過長，造成極大的時間資源浪費。

發明內容