基于系统辨识提高地震资料分辨率

其 中
Ａ（ ＝ ＋ ｌｑ … ＋ ｑ ， ｇ） １ 口。 ＋
（ 采样序列为 （），经高频衰减后的地震子波采样 ２ ） ｎ
＾
系数序列 ｒｎ ， （）给定没有经过高频衰减的地震子波
序列为 （）则基于褶积模型的低高 、 ｔ Ｉ， 分辨率记 录 ｓ（ ） ， ） ｎ 、 （ 分别为 ｓＩ ｔ
的反射系数剖 面可 以认为是地震子波为脉 冲响应
条件 下 的地震记 录 ， 频域 几乎 是全频 带 的 。因此 ， 其 同一 地 质体 的测 井 资 料 和 地 面 地震 资料 之 间有 着
内在 的联 系 。
针对 地下 同一个 地 质 目标 ， 同一个 地 层反 射 即
器 ，（ Ｇ） ｑ ＝
＿
油 气 地 球 物 理
２ １年 ４月 ００
可以进一步表述为噪音 系统 Ｇ ｑ 对 白噪音滤波后 （） 的结果 。 常用 的描述 系统特性 的参数模 型 为 Ａ Ｘ模 Ｒ 型 。该模 型通 过设定 合理 的分 子和 分母参 数 ， 日、 把 Ｇ描述 为 以 口 变量 的 函数
测井 、 井间地震 、Ｓ Ｖ Ｐ和地面地震等不同类别的 地球物理技术可 以对地下 同一 目标地质体进行不 同尺度性质 的反映刚 通过它们之间的联合作用提 ，
本文首先介绍 了系统辨识的原理 ， 出了测井 提 和地震联合应用 的理论模型 ， 进而研究 了系统辨识 在井震联合提高分辨率方面的具体实现 ， 最后对其
油 气 地 球 物 理
２ １ 年 ４月 ００
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Ｐ Ｔ ＯＬ ＵＭ Ｅ Ｐ Ｙ Ｉ Ｓ ＥＲ Ｅ Ｇ Ｏ ］ Ｓ术 ・ 方法 ・
基于系统辨识提高地震资料分辨率
刘 浩杰 王延 光 韩文 功 孟宪 军 孔庆 丰
胜利油 田分公司物探研究 院
摘要 ： 高地 面地震资料垂 向分 辨率是地球物理领域研 究的难 点和热点。本文提 出了利 用测 井资料提高地 面地震资 提 料分辨率 的新方法。通过地层对地震波吸收的线性系统假定 ， 首先建立 了地面地震信息与声波测井信息相互联 系的 理论模 型， 然后基于系统辨识技术估计地层对地震波吸收 的系统特 性， 而对地 面地 震资料进行补偿性 高频恢复。 进 对不 同分辨率的正演模拟资料和实际地 面地震资料 的处理结果表 明，该技术在保持原地震 资料 主要特征 不变的条 件下 ， 主频为代表的优 势频带提高约 １－ ０ ｚ 频带拓宽约 １Ｈ ， ０２Ｈ ， ０ ｚ 有效提高 了地震资料 的垂 向分辨率。
置处存在 ， 对于整个区域地震资料分辨率的提高很 难准确实现 ， 并且也缺乏应用的普遍性。 声波测井资料在井位置处具有 最高的分辨率 和最大程度的分辨可靠性 ， 由其得到的反射系数序 列可 以认为是地震 子波为单 位脉 冲响应 条件下的
２ 系统 辨识原 理
所 谓 系 统 辨识 ， 就是 根 据 系统 的输 入 、 出数 输 据来 估 计 它 的数 学模 型１ ７ １ 。系统 辨 识有 ３个 基本 要
素： 数据 、 模型结构和误差准则 。 在单 位采样间隔下 ，假 定输入信号 为 （ ） ｎ， ｎ ｌ２ … ，， 出信号为 Ｙ ｎ ，＝ ， ， ，， 输 ： ，， ｎ输 （）ｎ ｌ２ … ｎ 则 入输出关 系， 即线性非移变系统的时域参数基本模 型描述 为
ｙ ｎ ＝ ｇ （ ） 凡 ＝ ｑ （ ）Ｇ（ ） （ ） （ ） （ ）Ｈ（ ） 凡 ＋ （ ）日（ ） 凡 ＋ ｑ ｅ ｎ １
补偿地震波 的这种吸收作用对 于提高地震 资料 的 分辨率至关重要。因此 ， 探讨测井和地面地震资料 联合作用的方式及实现方法 ， 估计地层对地震波的 吸收特性 ， 提高地面地震资料分辨率具有重要的理
论和 实践 意义 。
分辨率不高 ，不能够准确 表征其 中的细微地层信 息， 因此 ， 提高其分辨率一直是 国内外研 究的热点 和难点【 】 】 。常用的提高分辨率技术包括反褶积嘶口 信 号域的各种变换［ ３ １ 等。这些方法都是利用地震资料 本身的信息 ， 通过信号域能量的重新分配 ， 拓宽地 震 资料 的频带 。
结 果进 行 了分析 。
高地震资料的分辨率是一个新的研究方向。Ｃ ｏｒ ｈｐ ａ 等利用井 中不同深度处所得到的 Ｖ Ｐ信息 ， Ｓ 研究地 震波的幅 ， 频衰减 ， 对地震资料中衰减的高频信息 进行恢复圈 曾锐等利用从 井间地震 中提取得 到的 ； 宽频 带 子波 ， 地 面地震 资料 进行 子波 反褶 积［ 对 ６ １ 。这 些方法在一定程度上都 能够提高地面地震资料 的 分辨率 ， 但井中地震资料只在个别地区特定的井位
地震记 录， 而且测井资料在几乎所有的区域都大量 存在 。另 外 ， 由于地层 介 质 的滞 弹性 和非 均质 性 ， 地
式 中： 为移动算子 ； ｇ 是系统 的传递函数 ； （） ｇ 日（） 秽ｎ 为 不 可 预 测 干 扰 ； （） ｅ ｎ 为方 差 为 Ａ的 白噪 音 ， ｎ （）
收稿 日期 ： １． １ １ ２ ０Ｏ ． ０ ２ 作者简介 ： 刘浩杰 ， ， 男 高级工程师 届悃ｆ 究员 ， ０ ５ 获中科 院博士学位 。 在胜 利油田物探研究 院从事油藏综合地球 物理领域研究 。 ２０ 年 现 联系电 话 ： ０４ ８ ９ ２ ２ Ｅｍａｌｌ ｈｏｉ ２ ． ｒ， （ ５ ６） ７２ ３ ， － ｉ：ｕ ａｊ ＠１ ６ ｏ 通讯地址 ： ２ ７２ ） ｉ ｅ ｃｎ （ ５ ０ ２ 山东省东 营市北一路 ２ ０ １ 号物探研 究院油藏地球物理室。
关键词： 地震资料分辨率； 系统辨识； 井； 震；高频恢复 测 地
１ 引言
地 面 地 震 资 料 所 面 临 的一 个 重 要 问 题 就 是 其
震波在地层 中的传播要经历吸收作用 ， 这种吸收作 用与信号 的频率有关 ， 即地层对高频信号的吸收作 用要远远大于对低频信号作用的结果。理解 、 估计 、