[發(fā)明專利]基于主成分分析的地震波場(chǎng)次成分提取方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110556418.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113325472A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹俊興;王俊;何曉燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V1/30
• 分類號(hào): G01V1/30;G01V1/28;G01V1/50
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于主成分分析的地震波場(chǎng)次成分提取方法，屬于石油天然氣勘探技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括：(1)綜合利用地質(zhì)、測(cè)井及合成地震記錄資料準(zhǔn)確標(biāo)定目標(biāo)層，獲取對(duì)應(yīng)的井旁地震道數(shù)據(jù)；(2)將所述地震數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)模態(tài)分解并按照矩陣形式寫成m×n維樣本矩陣；(3)對(duì)所述樣本矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理并轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的樣本協(xié)方差矩陣，通過(guò)主成分分析獲取地震數(shù)據(jù)的本征值及特征向量；(4)舍去抽取出高階的主成分，然后重構(gòu)地震數(shù)據(jù)，即獲得反應(yīng)地質(zhì)介質(zhì)屬性微小變化的地震波場(chǎng)的次成分。本方法通過(guò)提取地震波場(chǎng)的次成分(儲(chǔ)層弱地震響應(yīng)特征)，能夠?yàn)檠芯康刭|(zhì)介質(zhì)屬性的微小變化提供可靠的基礎(chǔ)，以期提高“三弱”天然氣儲(chǔ)層的識(shí)別精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于主成分分析的地震波場(chǎng)次成分提取方法，進(jìn)而利用提取的地震波場(chǎng)次成分研究地質(zhì)介質(zhì)屬性的微小變化。

背景技術(shù)

儲(chǔ)層的含氣性評(píng)價(jià)是天然氣勘探的核心，目前大部分儲(chǔ)層埋藏較深，地震響應(yīng)特征微弱，孔隙流體響應(yīng)微弱，儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層差異微弱，導(dǎo)致天然氣儲(chǔ)層的含氣性檢測(cè)十分困難。儲(chǔ)層的含油氣性預(yù)測(cè)其本質(zhì)是巖石孔隙流體屬性與飽和度的判識(shí)與評(píng)價(jià)，儲(chǔ)層孔隙流體的體積與質(zhì)量只占儲(chǔ)集層巖石的極小一部分，并且是填充在固態(tài)巖石骨架的孔隙中，地震響應(yīng)非常微弱。地震記錄如果對(duì)巖石孔隙流體變化有響應(yīng)，只可能反映在地震事件的微細(xì)結(jié)構(gòu)中，也就是說(shuō)深埋儲(chǔ)層孔隙流體地震響應(yīng)如能被觀測(cè)到，只可能體現(xiàn)為地震記錄的微事件，反映在次、微成分中。

目前大部分研究者往往只關(guān)注反映地質(zhì)介質(zhì)屬性的高階主成分(主要特征向量)。但在實(shí)際應(yīng)用中，即使主成分分量的特征值很高，也不能用它代表全部瞬時(shí)譜數(shù)據(jù)中的信息，而且在很多情況下，不能完全按主成分量確定其在具體解釋中的價(jià)值，因?yàn)橹鞒煞蛛m然包含了絕大部分信息，但不一定都包含解釋員最感興趣(反映儲(chǔ)層、油氣特征的微弱(次、微成分)地震信息)的信息。反過(guò)來(lái)說(shuō)，在特征值小的次成分中，雖然包含的原始數(shù)據(jù)的信息量少，但有可能正好包含了解釋員想要突出的地質(zhì)信息(反應(yīng)地質(zhì)介質(zhì)屬性微小變化的地震波場(chǎng)的次成分信息)。

為研究地質(zhì)介質(zhì)屬性的微小變化，如巖石孔隙流體屬性及其飽和度的變化，充分挖掘地震數(shù)據(jù)中的有效孔隙流體信息，提高地震勘探資料的利用率，必須提取、分析地震記錄中的次成分。但是，如何從紛繁復(fù)雜的地震波場(chǎng)變化特征提取對(duì)我們有用的能夠反映儲(chǔ)層、油氣特征的微弱(次、微成分)地震信息？

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種基于主成分分析的地震波場(chǎng)次成分提取方法。主成分分析是一種經(jīng)典的特征提取方法，其理論和計(jì)算完善，應(yīng)用領(lǐng)域十分寬泛。本發(fā)明目標(biāo)是利用自動(dòng)特征提取技術(shù)主成分分析方法從地震數(shù)據(jù)中提取包含有地質(zhì)介質(zhì)微細(xì)結(jié)構(gòu)、微小屬性變化的地震波場(chǎng)的次成分。它能夠從紛繁復(fù)雜的地震波場(chǎng)變化特征中提取對(duì)我們有用的能夠反映儲(chǔ)層、油氣特征的微弱(次、微成分)地震信息，以期為“三弱”天然氣儲(chǔ)層的準(zhǔn)確識(shí)別天然氣儲(chǔ)層提供可靠的基礎(chǔ)。

本發(fā)明的基于主成分分析的地震波場(chǎng)次成分提取方法，具體的步驟包括：

(1)綜合利用測(cè)井、合成地震記錄及地質(zhì)信息準(zhǔn)確標(biāo)定地震道目標(biāo)層；

(2)根據(jù)標(biāo)定的目標(biāo)層位，獲取與所述目標(biāo)層位對(duì)應(yīng)的井旁地震道數(shù)據(jù)；

(3)利用自適應(yīng)噪聲完整集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解將步驟(2)中的獲取的地震數(shù)據(jù)逐道分解為一系列本征模態(tài)函數(shù)；

(4)將獲得的本征模態(tài)函數(shù)分量按照矩陣形式寫成一個(gè)m×n維樣本數(shù)據(jù)矩陣，如下：

其中，S_ij表示第i個(gè)分量的第j個(gè)樣點(diǎn)的分量地震數(shù)據(jù)；

(5)對(duì)所述樣本矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理得到標(biāo)準(zhǔn)化處理后的樣本矩陣；

(6)將所述標(biāo)準(zhǔn)化處理后的樣本矩陣轉(zhuǎn)化為樣本協(xié)方差矩陣，然后通過(guò)主成分分析獲取地震數(shù)據(jù)的本征值及特征向量；