專(zhuān)利名稱:地震數(shù)據(jù)的速度分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種處理地震數(shù)據(jù)的方法,并且提供一種通過(guò)在已知疊加之間插值來(lái)計(jì)算疊加測(cè)線的方法。
地震數(shù)據(jù)使用震源和地震接收器的陣列來(lái)收集。數(shù)據(jù)可以在陸地上使用,例如炸藥作為震源和地震檢波器作為接收器來(lái)收集??蛇x地,數(shù)據(jù)可以在海洋上使用,例如氣槍作為震源和水下地震檢波器作為接收器來(lái)收集。在已獲得原始地震數(shù)據(jù)后,由每個(gè)接收器接收的作為地震能源激發(fā)結(jié)果的反射信號(hào)(通常所說(shuō)的地震道(trace))被處理以形成地表下的圖象。該處理包括計(jì)算震源和接收器之間的間隔(通常所說(shuō)的偏移)以及將相關(guān)的地震道加在一起以增大信號(hào)/噪聲比(通常稱作疊加(stacking)的過(guò)程)的步驟。
附圖的
圖1示意地說(shuō)明沿直線排列的理想化的震源和接收器排列方案。分別地,第一,第二和第三震源1,2和3與分別地第一,第二和第三接收器4,5和6配合。震源和接收器排聯(lián)在震源/接收器對(duì)1,6;2,5;3,4的公共中點(diǎn)(CMP)7左右。從每個(gè)震源1,2和3的活動(dòng)產(chǎn)生的地震能量從部分反射器例如9反射,并且由每個(gè)接收器4,5和6接收。能量從震源到接收器的傳播時(shí)間隨震源和接收器之間的距離(偏移)的增加而增加。傳播時(shí)間也是反射器的深度和信號(hào)在地表下地層中的傳播速度的函數(shù)。
附圖的圖2說(shuō)明對(duì)于圖1所示的情況,偏移增加時(shí)的傳播時(shí)間。關(guān)于每個(gè)反射器的偏移的往返傳播時(shí)間定義一個(gè)曲線。在這一簡(jiǎn)單的情況下,曲線可以精確地定義為t2(offset)=(offset)2/(velocity)2+t2(zerooffset)其中,t為往返傳播時(shí)間,offset為震源和接收器之間的距離,而velocity是地震信號(hào)在地表下地層中的傳播速度。
在處理地震探測(cè)數(shù)據(jù)的過(guò)程中,地震道分配給它們各自的公共中點(diǎn),使得震源和接收器直線之下的地質(zhì)狀況可以在多個(gè)位置探測(cè)。然后,對(duì)每個(gè)公共中點(diǎn),實(shí)際上對(duì)每個(gè)反射器9執(zhí)行速度分析。這通過(guò)指定如在上面方程中所定義的與一套速度相關(guān)的一套雙曲線,并且沿所有指定的雙曲線計(jì)算反射振幅來(lái)實(shí)現(xiàn)。然后,對(duì)應(yīng)多個(gè)偏移的地震道根據(jù)雙曲線轉(zhuǎn)換成具有零偏移的等價(jià)地震道,然后將這些地震道相加(疊加)。在零偏移所得到的振幅被檢查以確定哪個(gè)雙曲線給出對(duì)應(yīng)每個(gè)公共中點(diǎn)的每個(gè)反射器的最好結(jié)果。附圖的圖3顯示在點(diǎn)i的速度分析的典型例子,其中由用戶選擇的速度函數(shù)在一套已知的速度函數(shù)的之間改變。
一旦已對(duì)公共中點(diǎn)分析速度函數(shù),那么與公共中點(diǎn)相關(guān)的地震數(shù)據(jù)根據(jù)前面的方程校正到零偏移,然后對(duì)于該特定公共中點(diǎn)疊加。與在接收器記錄的地震道相比,疊加后的地震道具有改進(jìn)的信號(hào)噪聲比。該過(guò)程,在直線的每個(gè)公共中點(diǎn)重復(fù),產(chǎn)生疊加的地震測(cè)線,其給出直線的地質(zhì)狀況的指示。疊加測(cè)線的質(zhì)量與用于疊加的速度場(chǎng)的質(zhì)量直接相關(guān)。疊加線是CPU密集的過(guò)程,使大型的功能強(qiáng)的機(jī)器的使用成為必需,特別是如果實(shí)時(shí)處理的話。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供一種地震數(shù)據(jù)處理方法,其中對(duì)于被選擇以復(fù)蓋所關(guān)心的速度范圍的已知速度場(chǎng),預(yù)計(jì)算多個(gè)地震疊加,然后這些疊加排列在圖形計(jì)算機(jī)的3D存儲(chǔ)器中,使用時(shí)間和位置作為第一維而速度場(chǎng)下標(biāo)作為最后維,以提供對(duì)所關(guān)心的速度場(chǎng)疊加的地震測(cè)線。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供一種處理地震數(shù)據(jù)的方法,包括步驟(a)在多個(gè)位置和對(duì)復(fù)蓋所關(guān)心的一套速度的多個(gè)預(yù)先確定的速度函數(shù)從地震數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)算多個(gè)地震疊加;(b)將這些疊加排列在圖形計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中作為三維陣列,其中用時(shí)間,位置和速度函數(shù)下標(biāo)作為該陣列的三維;(c)在所關(guān)心的速度范圍中選擇速度函數(shù);(d)使用計(jì)算機(jī)的圖形程序從疊加的陣列獲得表示地震數(shù)據(jù)的對(duì)所選速度函數(shù)疊加的地震測(cè)線。
位置可以包括地震數(shù)據(jù)的公共中點(diǎn)。
預(yù)先確定的速度函數(shù)中至少一些可以任意選擇。預(yù)先確定的速度函數(shù)可以包括第一函數(shù)和多個(gè)第二函數(shù),每個(gè)第二函數(shù)等于第一函數(shù)和各個(gè)系數(shù)的乘積。系數(shù)基本上等間隔。
陣列可以是矩形陣列。
步驟(d)可以包括執(zhí)行插值。插值可以包括從一組值插入所選速度函數(shù)每個(gè)點(diǎn)周?chē)寞B加中。插值可以是線性插值。插值可以是多線性插值。插值可以是三線性插值。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面,提供一種編程以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的方法的計(jì)算機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面,提供用于編程計(jì)算機(jī)以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的方法的程序。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面,提供用于包含根據(jù)本發(fā)明第四方面的程序的存儲(chǔ)介質(zhì)。
本發(fā)明用一種基于插值的可以在現(xiàn)代圖形計(jì)算機(jī)上非常快地執(zhí)行的技術(shù)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)疊加方法。
作為例子,本發(fā)明將參照附圖進(jìn)一步描述,其中圖1用圖解法說(shuō)明已知類(lèi)型的震源/接收器排列方案;圖2是說(shuō)明傳播時(shí)間對(duì)偏移的圖;圖3說(shuō)明速度對(duì)時(shí)間的各種速度函數(shù);圖4是說(shuō)明用于執(zhí)行構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施方案的方法的計(jì)算機(jī)的方框示意圖;圖5是說(shuō)明構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施方案的處理地震數(shù)據(jù)的方法的流程圖;圖6說(shuō)明存儲(chǔ)于圖4中所示計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中的三維數(shù)據(jù)陣列;圖7和8說(shuō)明由圖5中所示的方法執(zhí)行的插值的例子。
圖4中所示的計(jì)算機(jī)包括中央處理器(CPU)10,以及輸入配置11和輸出配置12,例如包括用于顯示由CPU 10執(zhí)行的處理的結(jié)果的顯示器。計(jì)算機(jī)具有程序存儲(chǔ)器13,其包含用于控制CPU 10的操作以執(zhí)行下文所描述的地震數(shù)據(jù)處理方法的計(jì)算機(jī)程序。計(jì)算機(jī)也具有高速暫存存儲(chǔ)器14,用于在CPU 10的操作過(guò)程中暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù),包括與程序存儲(chǔ)器13中的圖形處理軟件配合以執(zhí)行包括插值的圖形處理的三維(3D)存儲(chǔ)器。因此,該計(jì)算機(jī)起圖形計(jì)算機(jī)的作用,例如Sun或Silicon Graphic工作站或者高端PC,具有足夠的存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)大型數(shù)據(jù)“體”,和支持來(lái)自Silicon Graphic的OpenGL語(yǔ)言以執(zhí)行插值的具有紋理圖的3D圖形卡。
由圖4中所示的計(jì)算機(jī)執(zhí)行的方法在圖5中說(shuō)明,并且從步驟20開(kāi)始,該步驟從提供到計(jì)算機(jī)的地震數(shù)據(jù),對(duì)于多個(gè)已知的速度場(chǎng)或函數(shù)V1,……,Vn預(yù)計(jì)算多個(gè)地震疊加。特別地,計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)公共中點(diǎn)(CMP)和對(duì)每個(gè)速度場(chǎng)Vi預(yù)計(jì)算疊加。已知的速度函數(shù)被選擇,以復(fù)蓋所關(guān)心的一套速度。這些已知的速度函數(shù)可以以任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇,并且可以基本上任意地選擇,或者可以基于與處理的地震數(shù)據(jù)相關(guān)的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)。例如,速度函數(shù)中的一個(gè)可以根據(jù)任何適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)選擇,而剩余的已知速度函數(shù)可以等于該已知速度函數(shù)和一組系數(shù)的乘積。例如,速度函數(shù)可以通過(guò)固定的百分比或固定的比率而彼此不同,以提供復(fù)蓋所關(guān)心的速度范圍的等間隔的速度函數(shù)。
然后,在步驟21中,步驟20中形成的疊加在存儲(chǔ)器14中排列成該疊加的3D陣列。例如,如圖6中所示,疊加作為數(shù)據(jù)體排列在矩形3D陣列中,垂直向下維表示增加的時(shí)間,右手水平軸表示公共中點(diǎn)號(hào),而進(jìn)入圖6平面的深度軸表示速度函數(shù)下標(biāo),速度函數(shù)以速度的增加順序標(biāo)記。
在包含疊加地震數(shù)據(jù)體的3D空間中,任何選擇和選定的速度函數(shù)或場(chǎng)由如圖4中所示的速度面S表示(假設(shè)所選面的值位于被已知速度函數(shù)復(fù)蓋的速度范圍內(nèi),例如在極或端函數(shù)Vl和Vn之間)。如由圖5中步驟22所示,用戶選擇速度函數(shù),以進(jìn)一步處理地震數(shù)據(jù),這確定地震數(shù)據(jù)可以投影到其上的速度面S。
步驟23,例如在圖形卡中執(zhí)行的,有效地執(zhí)行插值,使得基于從包圍面S每個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)體中的各個(gè)疊加樣品插值到面S上來(lái)定義地震數(shù)據(jù)的“疊加”測(cè)線。雖然該處理不產(chǎn)生真實(shí)的疊加,但是它提供其一種表示并且可以相對(duì)快地執(zhí)行,例如實(shí)時(shí)地執(zhí)行,使用相對(duì)普通的硬件和軟件。插值技術(shù)的具體例子將在下文中描述。
步驟24輸出地震測(cè)線,例如通過(guò)將其顯示在計(jì)算機(jī)的輸出配置12的顯示器上。步驟25確定是否新的速度函數(shù)已被選擇?,F(xiàn)有速度函數(shù)的輸出S保持有效,直到新的函數(shù)被選擇。因此,用戶可以檢查疊加測(cè)線形式的處理結(jié)果,并且可以決定選擇新的函數(shù),例如通過(guò)改變速度函數(shù)或選擇不同的函數(shù)。當(dāng)新的速度函數(shù)被選擇時(shí),控制回到步驟23,其基于新的函數(shù)執(zhí)行新的插值。
雖然圖6中所示的疊加道示例為連續(xù)的道,事實(shí)上它們被采樣并數(shù)字化,使得每個(gè)疊加包括表示在離散時(shí)間點(diǎn)的瞬時(shí)采樣振幅的多個(gè)數(shù)字碼。因此,3D數(shù)據(jù)體或空間有效地劃分成多個(gè)單元,每個(gè)單元是立方形的并且在它的頂點(diǎn)具有八個(gè)疊加樣品S(i,j,k),...,S(i+1,j+1,k+1),如圖7中所示。坐標(biāo)軸也在圖7中顯示,公共中點(diǎn)(CMP)下標(biāo)在水平或x維中向右增加,時(shí)間在垂直或y維中向下增加,速度函數(shù)下標(biāo)在進(jìn)入圖7平面的深度或z維中增加。占據(jù)單元上前左頂點(diǎn)的樣品標(biāo)記為S(i,j,k),而位于其它頂點(diǎn)的剩余七個(gè)樣品根據(jù)如上文描述的軸的約定而標(biāo)記。樣品Sp在單元中位于速度面S上的一點(diǎn),在該點(diǎn)希望對(duì)所選的速度函數(shù)計(jì)算“輸出樣品”。因此,圖7中所說(shuō)明的單元是被速度面S交切的單元中的一個(gè),并且在相應(yīng)單元中的每個(gè)樣品Sp的值由圖形卡通過(guò)插值計(jì)算。
圖8說(shuō)明位置30,在該位置樣品Sp將在如圖7中所示的相同單元中計(jì)算。點(diǎn)30可以是單元中的任意位置,包括其面,邊和頂點(diǎn),以及單元容積的內(nèi)部。不失一般性,點(diǎn)30的位置可以由離立方形單元各個(gè)面的距離a,...,f來(lái)表示。因此,點(diǎn)30離前表面距離為a并且離后表面距離為b,離頂表面距離為c并且離底表面距離為d,以及離左表面距離為e并且離右表面距離為f,其中任何距離可以為零使得點(diǎn)30的位置可以指定為單元中的任何位置,包括其外表面上。
圖4中所示的計(jì)算機(jī)中的圖形卡執(zhí)行線性插值,以根據(jù)可如下表示的多線性(在本情況中為三線性)插值從樣品S(i,j,k),...,S(i+1,j+1,k+1)計(jì)算樣品Sp的值或振幅Sp=(a.d.s.S(i,j,k+1)+b.d.f.S(i,j,k)+a.c.f.S(i,j+1,k+1)+b.c.f.S(i,j+1,k)+a.d.e.S(i+1,j,k+1)+b.d.e.S(i+1,j,k)+a.c.e.S(i+1,j+1,k+1)+b.c.e.S(i+1,j+1,k))/((a+b)(c+d)(e+f))插值對(duì)被速度面S交切的數(shù)據(jù)體的每個(gè)單元執(zhí)行,從而提供疊加測(cè)線的表示或近似。這可以對(duì)多個(gè)直線重復(fù),以給出由地震數(shù)據(jù)表示的地球地表下結(jié)構(gòu)的3D表示。
任何適當(dāng)?shù)牟逯捣椒梢栽诓襟E23中執(zhí)行。例如,可以使用任何適當(dāng)?shù)能浖?,例如現(xiàn)有圖形卡軟件。
因此,能夠提供一種技術(shù),允許用相對(duì)便宜的硬件和軟件相對(duì)快地獲得的疊加測(cè)線的良好表示。這可以用于,例如實(shí)時(shí)情況。而且,可以不同的速度函數(shù)相對(duì)快地嘗試,以便允許用戶選擇最佳的這種函數(shù)來(lái)擬合地震數(shù)據(jù)。當(dāng)已選擇最優(yōu)的速度函數(shù)時(shí),它可以用于地震道的再疊加。
權(quán)利要求
1.一種地震數(shù)據(jù)處理方法,其中對(duì)被選擇以復(fù)蓋所關(guān)心的速度范圍的已知速度場(chǎng),預(yù)計(jì)算多個(gè)地震疊加,然后這些疊加被排列在圖形計(jì)算機(jī)的3D存儲(chǔ)器中,使用時(shí)間和位置作為第一維而速度場(chǎng)下標(biāo)作為最后維,以提供對(duì)所關(guān)心的速度場(chǎng)疊加的地震測(cè)線。
2.一種處理地震數(shù)據(jù)的方法,包括步驟(a)在多個(gè)位置和對(duì)復(fù)蓋所關(guān)心的一個(gè)速度范圍的多個(gè)預(yù)先確定的速度函數(shù)從地震數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)算多個(gè)地震疊加;(b)將這些疊加排列在圖形計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中作為三維陣列,其中用時(shí)間,位置和速度函數(shù)下標(biāo)作為陣列的三維;(c)在所關(guān)心的速度范圍中選擇速度函數(shù);(d)使用計(jì)算機(jī)的圖形程序從疊加的陣列獲得表示對(duì)所選速度函數(shù)疊加的地震數(shù)據(jù)的地震測(cè)線。
3.如權(quán)利要求2中的方法,其中位置包括地震數(shù)據(jù)的公共中點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求2或3中的方法,其中預(yù)先確定的速度函數(shù)中至少一些是任意選擇的。
5.如權(quán)利要求4中的方法,其中預(yù)先確定的速度函數(shù)包括第一函數(shù)和多個(gè)第二函數(shù),每個(gè)第二函數(shù)等于第一函數(shù)和各個(gè)系數(shù)的乘積。
6.如權(quán)利要求5的方法,其中系數(shù)基本上等間隔。
7.如權(quán)利要求2~6中任何一個(gè)的方法,其中陣列是矩形陣列。
8.如權(quán)利要求2~7中的任何一個(gè)的方法,其中步驟(d)包括執(zhí)行插值。
9.如權(quán)利要求8中的方法,其中插值包括從一組值插入所選速度函數(shù)每個(gè)點(diǎn)周?chē)寞B加中。
10.如權(quán)利要求8或9中的方法,其中插值是線性插值。
11.如權(quán)利要求10中的方法,其中插值是多線性插值。
12.如權(quán)利要求11中的方法,其中插值是三線性插值。
13.一種計(jì)算機(jī),被編程以執(zhí)行如前面權(quán)利要求中任何一個(gè)的方法。
14.一種程序,用于編程計(jì)算機(jī)以執(zhí)行如權(quán)利要求1~12中任何一個(gè)的方法。
15.一種存儲(chǔ)介質(zhì),包含如權(quán)利要求14中的程序。
全文摘要
對(duì)已知的速度場(chǎng)預(yù)計(jì)算多個(gè)地震疊加(20)。速度場(chǎng)被選擇以覆蓋所關(guān)心的速度范圍。然后這些疊加被排列在圖形計(jì)算機(jī)(10-14)的3D存儲(chǔ)器中(21),使用時(shí)間和位置作為第一維而速度函數(shù)下標(biāo)作為最后維。在這種3D空間中,用于疊加的任何速度場(chǎng)在容積中作為面(S)出現(xiàn)。將地震疊加投影到該面上提供對(duì)所關(guān)心的速度場(chǎng)而疊加的地震測(cè)線。
文檔編號(hào)G01V1/36GK1473275SQ0181859
公開(kāi)日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月9日
發(fā)明者亨里克·伯恩斯, 弗朗索瓦·杜比, 亨里克 伯恩斯, 瓦 杜比 申請(qǐng)人:維斯特恩格科有限公司