gabor地表一致性反褶積算法研究與應用

1、第 2 9卷 第 3期 2 0 1 0年 9月世 界 GL 0B AL地 質 GEOL OGY V o L2 9No ． 3S e p L2 01 0文章 編號 ：1 0 0 4～ 5 5 8 9 ( 2 0 1 0 )0 3 — 0 5 0 3～ 0 6G a b o r 地表一 致性反褶積算法研究 與應 用 曹磊 ，孫 大 明，韓立 國，張顯文。 ，單 剛義。1 ．中國石化 東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院 ， 長 春 1 3 0 0

2、 6 2 ； 2 ．中國石化 東北油氣分公 司科技處 ， 長春 1 3 0 0 6 2 ；3 ．吉林大 學 地球探測科學 與技 術學院 ， 長春 1 3 0 0 2 6摘要： 目前普遍應 用的地 表一致性反褶積 可在假設地 震子波平穩(wěn)的條件 下對地震記 錄在共 炮點 、共檢 波點 、共偏移距和共 中心 點 4個域進行譜 分解 ，但 沒有考慮 實際地 下介 質的衰減影響。為更 真 實地反 映地 下介質的反射特征 ，對地震數 據做 G a

3、b o r 地表 一致性反 褶積。該方 法是在 時頻域 內對地震數 據進 行反褶 積 ，能夠 同時消除子波激發(fā) 、接 收效應和地層衰減影響 ，并利 用偏移 距和共 中心點信 息參 數化 反褶 積算子的 Q函數 組分 ，在炮檢 域及共 中心 點域估 算震 源激發(fā) 、檢 波器接 收和地 層 衰減效 應。該 方法在 廬樅礦 集 區(qū)地震資料 處理 中與其他 地表 一致性反褶積相 比 ，抗噪性 強 ，具有相位調整 、薄層反 射增 強的特 點 ，并

4、克服 了空間上 同一層 波組不 同時窗內頻 率補償過 頭或不均 勻現 象，提 高了地震 信號 的分 辨 率 。關鍵詞 ：地表 一致性 ；G a b o r 變換 ；反褶積 中圖分類號 ：P 6 3 1 ． 4 4 3文獻標識碼 ：Ad o i ：1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 4 - 5 5 8 9 ． 2 0 1 0 ． 0 3 ． 0 2 0Re s e a r c ha n da p p l

5、 i c a t i o no fGa b o rs ur f a c e - c o n s i s t e n tde c o n v o l u t i o nC AOL e i ‘ ， S UNDa — mi n g，HANL i — g u o，Z HANGXi a n ． we n 。， S HAN Ga n g ． y i， ．E x p l o r a t i o na n dD e v e l o p m e n t

6、R e s e a r c hs 脅眥 eo fN o n h e ~ tO i la n dG a sB r a n c h ， S i n o P E C ， C h a n g c h u n1 3 0 0 6 2 ， C h i n a ；2 ．S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yD e v e l o p m e n to fN o r t h e a s tO i la n d G a

7、 sB r a n c h ， S i n o P E C， C h a n g c h u n1 3 0 0 6 2， C h i n a ；3 ． C o l l e g eo fG e o e x p l o r a t i o nS c i e n c ea n dT e c h r m l o g y ， J i l i nU n i v e r s i t y ， C h a n g c h u n1 3 0 0 2 6 ，

8、C h i n aAb s t r a c t ： T h es u r f a c e — c o n s i s t e n td e c o n v o l u t i o na p p l i e da tp r e s e n tc a nma k es p e c t r u m d e c o mp o s i t i o ni nt o m-m o Bs h o tp o i n t ( C S P ) ， c o m

9、 m o nr e c e i v e rp o i n t( C R P ) ，c o mm o no f f s e t ( C O)a n dc o m mo nm i d p o i n t( C M P)d o —ma i n st os e i s mi cr e c o r do nt h ea s s u mp t i o no fs e i s mi cwa v e l e tb e i n gs t a b l e，

10、b u tt h ea t t e n u a t i o ne f f e c t so fa c t u a la n —d e r g r o u n dme d i u m a r en o tc o n s i d e r e d ．I no r d e rt ot r ue l yr e f l e c tt h er e f l e c t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fu n

11、 d e r g r o u n dme d i —a m ，Ga b o rs u r f a c e — c o n s i s t e n td e c o n v o l u t i o no fs e i s mi cr e c o r dh a sb e e np r o c e s s e di nt i me · f r e q u e n c yd o ma i n ． T h i sme t h o dc

12、a ne l i mi n a t e st h ee f f e c t so ft h ewa v e l e te x c i t a t i o n，a c c e p t i o ne f f e c ta n df o r ma t i o na t t e n u a t i o ns i mu l t a n e o u s —l y ．U s i n go f f s e ta n dc o m m o nmi d p

13、 o i n ti n f o r m a t i o n ，t h eQf u n c t i o nc o mp o n e n to fd e c o n v o l u t i o no p e r a t o rc a nb ep a —r a me t e r i z e d，a n de s t i ma t e st h es e i s mi cs o u r c ee x c i t a t i o n，g e o

14、p h o n ea c c e p t i o na n df o r ma t i o na t t e n u a t i o ni no f f s e ta n dc o mmo nmi d p o i n td o ma i n ． T h i sme t h o da p p l i e di nd a t ap r o c e s s i n go fL u z o n gc o n c e n t r a t i o

15、na r e ah a ss t r o n ga n t i —n o i s e ，p h a s ea d a p t a t i o na n dt h i n — b e dr e f l e c t i o nc o mp a r e dw i t ho t h e rs u r f a c e — c o n s i s t e n td e c o n v o l u t i o n s ，w h i c ho v e

16、r -c o me st h ep h e n o me n ao ff r e q u e n c yo v e r c o mp e n s a t i o no rn o n u n i f o r m i t yi nd i f f e r e n tt i me — w i n d o w so ft h es a mew a v eg r o u pi ns p a t i a ld o ma i n，a n di mp r

17、 o v e st h er e s o l u t i o no fs e i s mi cs i n g a 1 ．Ke ywo r d s ： s u r fa c e — c o n s i s t e n t ；Ga b o rt r a n s f o r ma t i o n ；d e c o n v o l u t i o n收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 0 1 - 0 7 ；改回 目期 ： 2 0 1 0 - 0

18、 4 - 2 1基金項 目：國家 “ 8 6 3 ”項 目 ( 2 0 0 6 A A 0 6 Z 1 0 8 )第 3期 曹磊 孫大明等 ：G a b o r 地表一致性反褶積 算法研 究與應用 將單道 G a b o r 褶 積模 型 應 用 于 第 s 誠 ( t )道 ，(， r ，)表示第 k 個 中心點地 表衰減 因子的振 幅估 計 ，( t O ， s) 表 示 第 i 個 炮 點 子 波，，( t O ， r j )代

19、表第 _ ， 個檢波點子波 ， 10 眥 ( ∞ ，) I表示 G a b o r 地表一致性反褶積算子的振幅分量 ，所 以第 s 觸 ( t )道的振幅可表示為：l0 濰( ∞，)l =盧()x() ，( 6 )式中：表示矩陣的乘法 ； × 為元素與矩陣元 素相乘 ；矩陣 、向量 ()及 ( W r ) ， 定義為 ：∑ I(， r ，) I= 旦 ——M i∑ IW ~ ( o a ， s) I( r E)=— _M i

20、∑ IW ~ ( t o ， r) I( 1 L) j盟 — _ 一( 7 )( 8 )( 9 )式 中 ：、和 Ⅳ j 是 C M P、震 源 和 檢 波器 各 自的迭代次數 。由于假設 0 誠 (， ． r )是最小相位形式 ，可對 其振幅譜應用 H i l b e r t 變換求取其相位譜 ：? ) =( 1 。 )式 中：表示為有效譜帶 。所以方程 ( 5 )可以表示為 ：． s ( o J )=(， r )( ∞， r )(

21、 1 1 )對方程 ( 1 1 )兩邊 同時做 G a b o r 變換得 ：G S 馳( g ． O ， | 『 ) =0(，) G y 馳(， 丁 )( 1 2 )最終得反射系數的 G a b o r 譜 G y( t O ，r )在 G a b o r域可 以表 示為 ：= 等 ( 1 3 )式 中 ：G s( ∞，r ) 是 地 震 記 錄 的 時 頻 振 幅 譜 ，利用逆 G a b o r 變換可得做過 G a b o

22、r 地表一致性 反褶 積后 的地 震 記 錄 ( f ) 。2 實 際資料處理 2 ． 1單炮記錄測試分析 為驗證本文 G a b o r 地表一致性反褶積的應用效 果 ，將 2 種地表一致性反褶積應用到廬樅礦集區(qū)地 震數據 中，該工 區(qū)地形起伏 大 ，近地表結構復雜 ，且低 降速帶 內速度及厚度較不穩(wěn)定 ，因此激發(fā)的地 震子波必然在振幅、頻率及能量上存在較大差異 ，而檢波器埋置難度較大 ，接收到的地震信號也有不 穩(wěn)定 因素。首先對單炮

23、地震記錄進行地表一致性反 褶 積 處 理 ( 圖 1 ) ，圖 1 ( b ) 、圖 1 ( c ) 與 圖 1( a )相 比較 ，都不 同程度地壓縮 了地震子 波，但 圖 1( c )在子波壓縮程度和相位連續(xù)性方面都 比 圖 1( b )有 優(yōu)勢 ；圖 1( a )在 前 2 0道 ，6 0 0～10 0 0I l l s 處的相位連續(xù)性 不好 ，圖 1 ( b )在該 位 置相位連續(xù)性 相對較好 ，圖 l( c ) 比前兩者更加

24、連續(xù) ，這主要是因為 G a b o r 地表一致性反褶積考慮 了子波在傳播時的衰減性因素 ，從而能更好的識別 薄 層 響應 。圖 2( a ) 、( b ) 、 ( c )分別是 圖 1( a ) 、( b ) 、( c )的 頻譜 ，圖 中可 以看 出：圖 2 ( b )和 圖 2( c )整體寬于圖 2 ( a ) ，幅值有明顯增加 ；相對于 圖2 ( a )， 圖 2 ( b )主頻增加 2 0H z ±，頻譜展寬 2

25、 5H z ±，而圖 2 ( c )頻譜高于圖 2( b )，主頻增 加 2 OH z ±，頻譜展寬 1 0H z ±，且圖 2 ( c )G a b o r地表一致性 反褶積對振 幅做 了有 效地補償 ，說 明 G a b o r 地表一致性反褶積效果 明顯好 于共軛梯度算 法 地 表一 致性 反褶 積 。2 ． 2 疊加 剖面 效果 分 析 對地震數據采用基于共軛梯度算法的地表一致 性反褶積和 G a

26、b o r 地表一致性反褶積 ，在其他處理 過程和參數均匹配的情況下 ，對資料進行疊加處理 ( 圖 3 ) 。圖 3 ( C ) 比圖 3 ( a )的地震數據同相軸 變細，波形的相似性變好 ，相位連續(xù)性增強 ；圖 3( d ) 比圖 3 ( b ) 主 頻 增 加 1 0H z ±，振 幅 展 寬 3 0H z 士，可見振幅得 以補償 ，幅值變 寬且更加連續(xù)。在地震剖面上可 以看出 ，G a b o r 地表一致性反褶積 的