[發明專利]基于Lp范數約束的相位識別方法及系統

在審

• 申請號: 201910983984.2
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN112666603A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 凡睿;劉勇;謝紅斌;王威;潘蓓;蘇克露;季春輝
• 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勘探分公司
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

公開了一種基于Lp范數約束的相位識別方法及系統。該方法可以包括：根據地震記錄褶積模型，構建非平穩地震褶積模型；根據非平穩地震褶積模型與Lp范數，建立目標函數；通過迭代軟閾值法求解目標函數的復數解；根據目標函數的復數解，識別時頻相位譜。本發明通過Lp范數為約束來獲得稀疏相位譜，改善相位譜的聚焦性，提高在含噪信號處理過程中的抗噪性。

技術領域

本發明涉及石油天然氣勘探開發領域，更具體地，涉及一種基于Lp范數約束的相位識別方法及系統。

背景技術

受沉積作用或成巖作用的影響，不同環境下產生的地層特征不同，在地震記錄上會產生地震反射系數和波前變化，引起振幅和相位的改變。Matos等利用CWT的相位譜差來識別相位的改變與地震地層之間的關系。除了地層構造會引起相位的變化，具有低密低速等特殊彈性性質的油氣藏區還會產生地震波的衰減和頻散等，這些不僅會引起頻率依賴的振幅變化，更重要的還會引起頻率依賴的相位變化。因此，時頻相位譜在地震屬性提取和儲層識別應用中有很大潛力。

目前，求取相位譜主要方式是通過時頻分析方法求取，常見的時頻分析技術有短時傅里葉變換(STFT)、小波變換(CWT)、S變換、匹配追蹤分解和希爾伯特-黃變換，但目前如何利用時頻分析的二維時頻相位譜幫助或直接對儲層進行解釋一直是一個空白，主要原因是常規時頻分析方法得到的相位譜其相位分辨率很低，相位譜的子波相位區域難以分別出來，很難用于地震屬性分析和地震解釋。國內學者韓利于2013年在其博士論文《高分辨率譜分解方法研究》中將譜分解描述成一個地球物理反問題，并加之正則化條件，使其沿著約束條件的方向求解，不同的約束條件產生不同的效果，其為了得到聚焦性好，分辨率高的相位譜，采用L1范數作為約束建立目標函數，最后求解得到相位譜。但是基于L1范數約束求解到的稀疏相位譜，其得到相位譜的稀疏性還不夠強，同時在含有噪音的信號中，其相位譜的抗噪性比較差。因此，有必要開發一種基于Lp范數約束的相位識別方法及系統。

公開于本發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明提出了一種基于Lp范數約束的相位識別方法及系統，其能夠通過Lp范數為約束來獲得稀疏相位譜，改善相位譜的聚焦性，提高在含噪信號處理過程中的抗噪性。

根據本發明的一方面，提出了一種基于Lp范數約束的相位識別方法。所述方法可以包括：根據地震記錄褶積模型，構建非平穩地震褶積模型；根據所述非平穩地震褶積模型與Lp范數，建立目標函數；通過迭代軟閾值法求解所述目標函數的復數解；根據所述目標函數的復數解，識別時頻相位譜。

優選地，所述非平穩地震褶積模型為：

其中，s(t)為地震數據，t為時間，N為子波的個數，f_i為第i個子波的主頻，[W(t,f_i)]為子波褶積矩陣，[r(t,f_i)]為偽反射系數矩陣，G為子波褶積矩陣[W(t,f_i)]，m為偽反射系數矩陣[r(t,f_i)]。

優選地，所述Lp范數為：

其中，x_i∈(x₁,x₂,x₃…x_n)。

優選地，所述目標函數為：

其中，表示L2范數的平方，||·||_p表示Lp范數，μ為正則化參數。

優選地，所述迭代軟閾值法的最終迭代方程為：