CN102830431A - 真地表射线追踪自适应插值方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种真地表射线追踪自适应插值方法，包括：(a)将需要进行旅行时射线追踪的空间划分为由多个空间网格构成的空间网格体；(b)从真地表出发进行射线追踪计算，得到地震波传播中的多条旅行时射线；(c)确定每个空间网格中穿过的旅行时射线的数量；(d)针对穿过的旅行时射线的数量少于预定数量的空间网格，选择从与该空间网格相邻的一个或多个空间网格中穿过的三条旅行时射线，并基于旅行时射线步长构造三维射线五面体；(e)通过位于射线五面体的六个顶点处的控制点的旅行时来进行自适应内插，从而获得穿过空间网格的一条旅行时射线；(f)反复执行操作(d)和(e)，直到穿过空间网格的旅行时射线的数量达到预定数量为止。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气地震勘探领域，更具体地讲，涉及一种复杂山地地震资料处理中的真地表射线追踪自适应插值方法。
背景技术
复杂地区偏移成像方法研究是石油地球物理勘探中长期存在并在目前尚未完全解决的前沿性研究课题，其中，射线追踪的计算精度直接影响着最终的成像质量，但射线追踪过程中由于地震波遵从最短路径原理，因此在非均匀介质中必然会出现地下不同区域射线的疏密程度不一样，而且介质差异越大，射线疏密程度相差越大。对于射线稀疏的区域只能通过插值手段来加密射线，从而最终实现偏移成像。因此，插值算法的精度直接影响着偏移成像的质量。目前研究取得了很多理论和实际应用成果，大都集中于以下两个方面：
(1)利用二维插值算法来处理三维空间问题
主要的研究包括两部分内容：目前常用的插值方法很多，主要有最邻近域插值、双线性插值、分片线性插值、双立方Hermite插值法、二维三次样条插值法、二维三次卷积插值法、及更高的二维四次卷积插值等。由于复杂构造区存在空间的影响因素很多，上述方法虽然在一定程度上提高了射线追踪的精度，但并不能保证获得真正精确的空间射线旅行时。
(2)利用三维线性插值算法来处理三维空间问题
三维地震射线走时计算的精度与效率问题一直是三维地震偏移成像难以有效解决的难点。地震射线走时计算的精度与效率是一个矛盾问题，为了解决这个矛盾，目前有些方法一方面采用三维插值的思路来计算和插值，从而保证一定的计算精度；另一方面，有采用计算效率高但精度有限的三维线性插值算法，从而保证了计算效率。
虽然二维插值方法和三维线性插值方法具有各自的优点，但它们不适用于复杂构造成像，现存的计算方法功能单一，复杂地区实际操作意义不大。
发明内容
为解决上述问题，提高石油天然气地震勘探技术的精度与效率，本发明提供一种真地表射线追踪自适应插值方法，其具有计算步骤简便，计算效率高和处理效果好等特点，在复杂山地地震资料处理中具有广阔的应用前景。
根据本发明的一方面，提供了一种真地表射线追踪自适应插值方法，包括以下步骤：(a)将需要进行旅行时射线追踪的空间划分为由多个空间网格构成的深度域的空间网格体；(b)从真地表出发进行射线追踪计算，得到地震波传播中的多条旅行时射线；(c)确定每个空间网格中穿过的旅行时射线的数量；(d)针对穿过的旅行时射线的数量少于预定数量的空间网格，选择从与该空间网格相邻的一个或多个空间网格中穿过的三条旅行时射线，并基于预先设置的旅行时射线步长构造三维射线五面体；(e)通过位于该射线五面体的六个顶点处的控制点的旅行时来进行自适应内插，从而获得穿过该空间网格的一条旅行时射线；(f)反复执行操作(d)和(e)，直到穿过该空间网格的旅行时射线的数量达到所述预定数量为止。
此外，所述真地表射线追踪自适应插值方法还可包括以下步骤：(g)针对穿过的旅行时射线的数量超过所述预定数量的空间网格，舍去部分旅行时射线，以使穿过相应空间网格的旅行时射线的数量等于所述预定数量。
此外，所述真地表射线追踪自适应插值方法还可包括以下步骤：(h)确定是否对所有空间网格执行了舍去步骤或插值步骤；(i)如果没有对所有空间网格执行了舍去或插值操作，则重复执行步骤(d)、(e)、(f)、(g)，直到对所有空间网格执行了舍去或插值操作。
此外，所述预定数量可为3。
此外，所述射线步长可以是10毫秒至40毫秒中的任意值。
此外，在步骤(e)中，可基于控制点的旅行时通过克里金插值方法获得该空间网格内的一个点的旅行时，从而获得穿过该空间网格的一条旅行时射线。
此外，空间网格的边长可以是5米。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是示出根据本发明的真地表射线追踪自适应插值方法的流程图。
具体实施方式
现在对本发明实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。
图1是示出根据本发明的真地表射线追踪自适应插值方法的流程图。
参照图1，在步骤101，将需要进行旅行时射线追踪的空间划分为由多个空间网格构成的深度域的空间网格体，其中，每个空间网格的边长可以是5米，即，每个空间网格是5米×5米×5米。然而，本发明不限于此，空间网格的边长可以根据实际需要来不同地设置。
在步骤102，从真地表出发进行射线追踪计算，得到地震波传播中的多条旅行时射线。旅行时射线是指从炮点发出的一条虚拟的波(即地震波)的传播路线。为了便于处理，通常将该传播路线离散化为传播路线上的一系列点。具体地讲，本发明是指旅行时射线从炮点出发，沿预先定义好的空间网格体内传播，按照波传播的反射和透射原理，记录旅行时射线在传播路线上到达每个网格顶点需要的时间。这里，可采用现有技术的各种方法来获得旅行时射线。因此，省略对获得旅行时射线的详细描述。
在步骤103，确定每个空间网格中穿过的旅行时射线的数量。接下来，在步骤104，针对穿过的旅行时射线的数量超过预定数量(例如，但不限于3)的空间网格，舍去部分旅行时射线，以使穿过相应空间网格的旅行时射线的数量等于所述预定数量。另一方面，在操作105，针对穿过的旅行时射线的数量少于所述预定数量的空间网格，选择从与该空间网格相邻的一个或多个空间网格中穿过的三条旅行时射线，并基于预先设置的旅行时射线步长构造一个三维射线五面体(包括顶面、底面和三个侧面)。这里，射线步长可以为10-40毫秒中选择。然而，本发明不限于此，射线步长可以小于10毫秒或大于40毫秒。然后，在操作106，通过位于该射线五面体的六个顶点处的控制点的旅行时来进行自适应内插，从而获得穿过该空间网格的一条旅行时射线。具体地讲，可基于控制点的旅行时通过克里金插值方法获得该空间网格内的一个点的旅行时，从而获得穿过该空间网格的一条旅行时射线。可选择地，可不执行步骤104，而直接执行步骤105和106。另一方面，步骤104可在插值操作之后执行。
可反复执行操作105和106，直到穿过该空间网格的旅行时射线的数量达到所述预定数量为止。在操作107，确定是否对所有空间网格执行了舍去或插值操作。如果已经对所有空间网格执行了舍去或插值操作，则所述方法结束，否则重复执行操作105和106。
如上所述，在根据本发明的真地表射线追踪自适应插值方法中，通过构建具有五个面的射线体(即，三维射线五面体)空间结构，使得地震射线空间几何关系更清晰。此外，基于自适应处理方法，通过空间网格控制来完成射线的加密，计算精度得到大幅提高。此外，在自适应处理方法中，采用对密集射线舍去的操作，剔除参与计算中的冗余的射线控制点值，从而即保证了计算精度，又提高了计算效率。
虽然已经显示和描述了一些实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种真地表射线追踪自适应插值方法，包括以下步骤：
(a)将需要进行旅行时射线追踪的空间划分为由多个空间网格构成的深度域的空间网格体；
(b)从真地表出发进行射线追踪计算，得到地震波传播中的多条旅行时射线；
(c)确定每个空间网格中穿过的旅行时射线的数量；
(d)针对穿过的旅行时射线的数量少于预定数量的空间网格，选择从与该空间网格相邻的一个或多个空间网格中穿过的三条旅行时射线，并基于预先设置的旅行时射线步长构造三维射线五面体；
(e)通过位于该射线五面体的六个顶点处的控制点的旅行时来进行自适应内插，从而获得穿过该空间网格的一条旅行时射线；
(f)反复执行操作(d)和(e)，直到穿过该空间网格的旅行时射线的数量达到所述预定数量为止。
2.根据权利要求1所述的真地表射线追踪自适应插值方法，还包括以下步骤：
(g)针对穿过的旅行时射线的数量超过所述预定数量的空间网格，舍去部分旅行时射线，以使穿过相应空间网格的旅行时射线的数量等于所述预定数量。
3.根据权利要求2所述的真地表射线追踪自适应插值方法，还包括以下步骤：
(h)确定是否对所有空间网格执行了舍去步骤或插值步骤；
(i)如果没有对所有空间网格执行了舍去或插值操作，则重复执行步骤(d)、(e)、(f)、(g)，直到对所有空间网格执行了舍去或插值操作。
4.根据权利要求1所述的真地表射线追踪自适应插值方法，其中，所述预定数量为3。
5.根据权利要求1所述的真地表射线追踪自适应插值方法，其中，所述射线步长是10毫秒至40毫秒中的任意值。
6.根据权利要求1所述的真地表射线追踪自适应插值方法，其中，在步骤(e)中，基于控制点的旅行时通过克里金插值方法获得该空间网格内的一个点的旅行时，从而获得穿过该空间网格的一条旅行时射线。
7.根据权利要求1所述的真地表射线追踪自适应插值方法，其中，空间网格的边长是5米。
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