CN103592684A

CN103592684A - 一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩方法及装置

Info

Publication number: CN103592684A
Application number: CN201310495175.XA
Authority: CN
Inventors: 蔡希玲; 吕英梅
Original assignee: China National Petroleum Corp; BGP Inc
Current assignee: China National Petroleum Corp; BGP Inc
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-10-21
Also published as: CN103592684B

Abstract

本发明提供一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩方法及装置，应用于地震数据压缩处理技术领域，该方法包括：将满足预设压缩条件的地震数据，确定为待压缩地震数据；根据观测系统参数、共中心点CMP道集面元属性、地下界面形态及地震波场特征，确定压缩比；确定地震波场空间分布最密集的方向；根据数据属性分布情况，按照空间位置对地震数据进行网格划分；根据地震数据分布情况和/或压缩要求选择压缩函数；利用所述压缩函数及所述压缩比，沿所述地震波场空间分布最密集的方向，对每一网格内的待压缩地震数据进行压缩。本发明不仅可以将原始地震数据有效地压缩2-4倍，并且能够保留全方位采集获得的各种属性信息，为后续的系列处理提供方便。

Description

一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩方法及装置

技术领域

本发明涉及地震数据压缩处理技术领域，具体地，涉及一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩方法及装置。

背景技术

地震勘探已逐步进人全方位、宽频带、数字化的时代，可控震源是高密度、高效采集中不可或缺的地震勘探激发方式。在国外地震施工中，可控震源已经成为陆上地震勘探的主流激发源，特别是滑动扫描方式、同时激发技术的应用明显地提高了可控震源的采集效率，实现了高密度空间采样，如图1所示的是海外某区应用DS³（Distance separatedsimultaneous sweeping，距离分离同步激发）技术采集的观测系统参数表。野外可控震源高效采集获得的TB级数据给室内处理带来了许多亟待解决的技术问题，如数据高效I/O、快速存储、软硬件的资源优化配置、实时质量监控、噪声有效压制、吸收衰减补偿等等，其中对大数据的量化分析、参数试验、处理过程中的效果评价是最基础的工作，但目前数据处理常规流程中还缺乏应对海量数据的手段和技术，主要存在以下问题：

1.叠前数据量巨大，100%的原始数据品质分析和过程监控无法实现。

2.流程中效果显著的是地表一致性处理技术，而应用好地表一致性处理技术的前提是地表一致性条件下的数据调查和试验。对于海量数据，基于地表一致性的分析、调查和试验花费时间过长、效率低，以致于试验效果对比不够充分，导致处理参数选择难以最佳优化。

3.在叠前深度偏移处理中，建模和目标线偏移需要多轮次迭代进行，在海量数据体上进行模型修改和调整需要占用大量的机器资源，初期迭代耗时长且没有必要在全数据上进行。没有良好的数据压缩方法，在整体大数据上进行深度偏移建模和修改，不仅浪费作业运行时间，还占据机器存储空间，降低了工作效率。

全面覆盖的原始数据分析和全过程的质量监控是海量数据处理中的基础工作，压缩海量数据，便于快捷分析；地表一致性处理是数据处理中的关键环节，在压缩后的数据体上测试地表一致性处理流程、分析地表一致性处理效果、优化地表一致性处理参数，是比较现实的方法；在叠前深度偏移处理的建模和目标线成像时，使用压缩数据，能够缩短迭代周期，及时调整方案，改善成像效果。因此，在现有条件下，对海量数据进行有效压缩是十分必要的。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩方法及装置，以提供一种能够有效压缩海量地震数据，并能保留地震数据空间属性信息的技术。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩方法，包括：

将满足预设压缩条件的地震数据，确定为待压缩地震数据；

根据观测系统参数、共中心点CMP道集面元属性、地下界面形态及地震波场特征，确定压缩比；

确定地震波场空间分布最密集的方向；

根据数据属性分布情况，按照空间位置对地震数据进行网格划分；

根据地震数据分布情况和/或压缩要求选择压缩函数；

利用所述压缩函数及所述压缩比，沿所述地震波场空间分布最密集的方向，对每一网格内的待压缩地震数据进行压缩。

本发明还提供一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩装置，包括：

待压缩数据判断模块，用于将满足预设压缩条件的地震数据，确定为待压缩地震数据；

压缩比确定模块，用于根据观测系统参数、共中心点CMP道集面元属性、地下界面形态及地震波场特征，确定压缩比；

最密集方向确定模块，用于确定地震波场空间分布最密集的方向；

网格划分模块，用于根据数据属性分布情况，按照空间位置对地震数据进行网格划分；

压缩函数选择模块，用于根据地震数据分布情况和/或压缩要求选择压缩函数；

压缩模块，用于利用所述压缩函数及所述压缩比，沿所述地震波场空间分布最密集的方向，对每一网格内的待压缩地震数据进行压缩。

借助于上述技术方案，本发明首先根据预设的压缩条件确定待压缩地震数据，然后通过综合分析观测系统的参数信息、CMP道集面元属性规律、地震波场特征和地下界面形态等确定压缩比，再选择合适的压缩函数对待压缩数据进行压缩，本发明不仅可以将原始地震数据有效地压缩2-4倍，并且能够保留全方位采集获得的各种属性信息，便于后续的系列处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明背景技术部分提供的DS³采集数据的观测参数图表；

图2是本发明提供的一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩方法流程示意图；

图3是本发明提供的一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩装置结构示意图；

图4（a）、图4（b）分别为本发明实施例提供的数据压缩前的炮点位置图和检波点位置图；

图5（a）、图5（b）分别为本发明实施例提供的数据压缩后的炮点位置图和检波点位置图；

图6（a）、图6（b）分别为本发明实施例提供的数据压缩前、数据压缩后的方位角分布图；

图7（a）为本发明实施例提供的数据压缩前的CMP道集内炮检距曲线及CMP道集；

图7（b）为本发明实施例提供的数据压缩后的CMP道集内炮检距曲线及CMP道集；

图8（a）、图8（b）分别为本发明实施例提供的数据压缩前、数据压缩后的叠前时间偏移剖面图；

图9（a）、图9（b）分别为本发明实施例提供的数据压缩前、数据压缩后的叠前时间偏移剖面在T=2000ms处的切片图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩方法，如图2所示，该方法包括：

步骤S21，将满足预设压缩条件的地震数据，确定为待压缩地震数据。

该步骤中的预设压缩条件可根据实际需要进行设置，本发明对此不作具体限定。在一种较佳的实施例中，所述预设压缩条件为满足以下各项条件中的至少一项：（1）覆盖次数大于500次的可控震源激发数据；（2）炮距或线距小于100米的三维数据；（3）要求叠前偏移处理的三维数据；（4）应用网格层析技术建模并实施PSDM处理数据。

步骤S22，根据观测系统参数、CMP（Common Midpoint，共中心点）道集面元属性、地下界面形态及地震波场特征，确定压缩比。

该步骤针对高效采集的海量地震数据，采用基于CMP道集、Inline线、Xline线、XY平面的系列调查方法，了解数据采集属性及分布规律，依据观测系统参数、CMP道集面元属性、地下界面形态及地震波场特征确定压缩比。

在一种较佳的实施例中，步骤S22具体根据以下各项信息确定压缩比：（a）观测系统参数中炮点距、检点距、炮线距、检线距、横纵比及覆盖次数；（b）CMP道集面元内的属性信息量；（c）地下界面形态的复杂情况；（d）地震波场包含反射波、散射波、绕射波的情况。具体说明如下：

针对上述（a），对于三维观测的地震数据，其分布规律与观测系统参数密切相关，观测系统的主要参数有：炮/检点距、炮/检线距，横纵比、覆盖次数等。具体实施时，根据观测系统参数确定压缩比的原则是：若观测系统参数中，炮点距或检点距或炮线距或检线距越小，则确定的压缩比越大；横纵比越大，则确定的压缩比越大；覆盖次数越高，则确定的压缩比越大。

针对上述（b），CMP道集面元属性即炮检距分布、方位角分布、覆盖次数等。具体实施时，根据CMP道集面元属性确定压缩比的原则是：CMP道集面元内属性信息越多，则确定的压缩比越大；划分的网格越大，则确定的压缩比越大。此外，CMP道集面元属性还与数据压缩处理对应的网格有关，因此确定压缩比的原则还应包括：数据压缩处理对应的网格面积越大，则确定的压缩比越大。

针对上述（c），从地震数据的Inline线或Xline线和切片上，能够获得地下界面的形态特征。具体实施时，根据地下界面形态确定压缩比的原则是：地下界面形态越简单、平缓，则确定的压缩比越大；地下界面形态越复杂，则确定的压缩比越小。

针对上述（d），从各种数据集上可以分析波场分布的空间规律。具体实施时，根据地震波场特征确定压缩比的原则是：地震波场主要表现为反射波时，确定的压缩比较大；地震波场中含有散射波场或绕射波场时，确定的压缩比较小。

步骤S23，确定地震波场空间分布最密集的方向。

该步骤具体为在CMP道集面元内，沿着方位角方向扫描地震道数，将道数最多的方位确定为地震波场最密集的方向，以下记Dmax为地震波场最密集的方向。

步骤S24，根据数据属性分布情况，按照空间位置对地震数据进行网格划分。

该步骤中的数据属性为方位角、炮检距等。该步骤进行网格划分时，可根据实际需要选择坐标，例如可按照直角坐标或按照极坐标对地震数据进行网格划分。

在一种较佳的实施例中，若观测系统参数中的横纵比小于设定值，则按照直角坐标对地震数据进行网格划分。

步骤S25，根据地震数据分布情况和/或压缩要求选择压缩函数。

该步骤中，默认选择压缩函数为：X(i,k)=E[x(i,j)]。

若地震数据中有异常值分布，为了避开异常值的影响，可选择相对稳健的中值处理函数作为压缩函数：X(i,k)=median[x(i,j)]。该步骤中可采用均值叠加与中值叠加对比法、互相关函数法、数值拟合法等方法确定地震数据中是否有异常值分布。

若地震数据中有异常值分布并且要求对待压缩地震数据取平均，则可采用α-trim估计函数作为压缩函数：X(i,k)=α-trim[x(i,j)]。采用α-TRIM估计函数时，若参数选择为20%，其处理时将网格中数据在同一时间的样点值排序，去掉小值端的10%，去掉大值端的10%，将中间的80%数据平均作为该样点上的值，逐个时间计算，直至截止道长，得到压缩后数据的样点值。

上述三种压缩函数中，x(i,j)为输入的待压缩地震数据；i为时间；j为道序号，j=1,2,...m；m为压缩比，2≤m≤4；k为压缩后的道序号；X(i,k)为压缩后的数据。

步骤S26，利用所述压缩函数及所述压缩比，沿所述地震波场空间分布最密集的方向，对每一网格内的待压缩地震数据进行压缩。

该步骤采用步骤S25选择的压缩函数及步骤S22确定的压缩比，沿步骤S23确定的地震波场最密集方向Dmax，对每一网格内的待压缩地震数据进行压缩，直到对所有网格都执行完数据压缩处理。

相应的，本发明提供一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩装置，如图3所示，该装置包括：

待压缩数据判断模块301，用于将满足预设压缩条件的地震数据，确定为待压缩地震数据；

压缩比确定模块302，用于根据观测系统参数、CMP道集面元属性、地下界面形态及地震波场特征，确定压缩比；

最密集方向确定模块303，用于确定地震波场空间分布最密集的方向；

网格划分模块304，用于根据数据属性分布情况，按照空间位置对地震数据进行网格划分；

压缩函数选择模块305，用于根据地震数据分布情况和/或压缩要求选择压缩函数；

压缩模块306，用于利用所述压缩函数及所述压缩比，沿所述地震波场空间分布最密集的方向，对每一网格内的待压缩地震数据进行压缩。

在一种较佳的实施例中，所述预设压缩条件为满足以下各项条件中的至少一项：

覆盖次数大于500次的可控震源激发数据；

炮距或线距小于100米的三维数据；

要求叠前偏移处理的三维数据；

应用网格层析技术建模并实施PSDM处理数据。

在一种较佳的实施例中，压缩比确定模块302具体用于根据以下各项信息确定压缩比：

观测系统参数中炮点距、检点距、炮线距、检线距、横纵比及覆盖次数；

CMP道集面元内的属性信息量；

地下界面形态的复杂情况；

地震波场包含反射波、散射波、绕射波的情况。

在一种较佳的实施例中，网格划分模块304具体用于按照直角坐标或按照极坐标对地震数据进行网格划分。

在一种较佳的实施例中，若观测系统参数中的横纵比小于设定值，则网格划分模块304按照直角坐标对地震数据进行网格划分。

在一种较佳的实施例中，压缩函数选择模块305具体用于：

默认选择压缩函数为X(i,k)=E[x(i,j)]；

若地震数据中有异常值分布，则选择压缩函数为X(i,k)=median[x(i,j)]；

若地震数据中有异常值分布并且要求对待压缩地震数据取平均，则选择压缩函数为X(i,k)=α-trim[x(i,j)]；

其中，x(i,j)为输入的待压缩地震数据；

i为时间；

j为道序号，j=1,2,...m；

m为压缩比，2≤m≤4；

k为压缩后的道序号；

X(i,k)为压缩后的数据。

本发明首先根据预设的压缩条件确定待压缩地震数据，然后通过综合分析观测系统的参数信息、CMP道集面元属性规律、地震波场特征和地下界面形态等确定压缩比，再选择合适的压缩函数对待压缩数据进行压缩，本发明不仅可以将原始地震数据有效地压缩2-4倍，并且能够保留全方位采集获得的各种属性信息，如方位角信息和炮检距信息，便于后续的系列处理。

实施例

本实施例通过采用本发明提供的数据压缩方法对我国西部某区30KM²高密度数据进行了压缩试验，压缩比分别为2、3和5。通过对压缩后数据的叠前时间偏移效果对比，数据压缩3倍后成像效果与全数据偏移的效果相当，属性信息正确；数据压缩5倍后400ms以上的浅层资料信噪比明显降低，低覆盖次数区的信噪比有所下降，属性信息正确，详细对比如下：

数据压缩前后的面元内各道的物理位置对比：图4（a）、图4（b）分别为数据压缩前的炮点位置图和检波点位置图；图5（a）、图5（b）分别为数据压缩后的炮点位置图和检波点位置图。通过对比可知，采用本发明进行数据压缩后，除了压缩道外，面元内其余各道的位置保持不变，其对应的各种属性保持不变。

数据压缩前后方位角分布对比：图6（a）为数据压缩前的方位角分布图，图6（b）为数据压缩后的方位角分布图；通过对比可知，采用本方法压缩数据后，能够正确地保留原数据中的方位角信息。

数据压缩前后的炮检距分布对比：图7（a）上部的曲线为数据压缩前的CMP道集内炮检距曲线，图7（b）上部的曲线为数据压缩后的CMP道集内炮检距曲线，通过对比可知，对应记录道的炮检距数值相同，趋势一致。

数据压缩前后的CMP道集对比：图7（a）下部为数据压缩前的CMP道集，图7（b）下部为数据压缩后的CMP道集，压缩比为3，通过对比可知，数据压缩后，保留了反射波的特征，对线性噪声有所压制。

数据压缩前后的PSTM效果对比：图8（a）为数据压缩前的叠前时间偏移剖面，图8（b）为数据压缩后的叠前时间偏移剖面，压缩比为3，通过对比可知，数据压缩前后的剖面形态和波形特征基本一致。

数据压缩前后的PSTM后切片对比：图9（a）为数据压缩前的叠前时间偏移剖面在T=2000ms处的切片，图9（b）为数据压缩后对应的时间切片，压缩比为3，通过对比可知，压缩数据成像后的空间构造形态与原形态保持一致，信噪比相近。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩方法，其特征在于，包括：

将满足预设压缩条件的地震数据，确定为待压缩地震数据；

确定地震波场空间分布最密集的方向；

根据地震数据分布情况和/或压缩要求选择压缩函数；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设压缩条件为满足以下各项条件中的至少一项：

覆盖次数大于500次的可控震源激发数据；

炮距或线距小于100米的三维数据；

要求叠前偏移处理的三维数据；

应用网格层析技术建模并实施PSDM处理数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据观测系统参数、CMP道集面元属性、地下界面形态及地震波场特征，确定压缩比，具体为：

根据以下各项信息确定压缩比：

CMP面元内的属性信息量；

地下界面形态的复杂情况；

地震波场包含反射波、散射波、绕射波的情况。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的按照空间位置对地震数据进行网格划分，具体为：

按照直角坐标或按照极坐标对地震数据进行网格划分。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若观测系统参数中的横纵比小于设定值，则按照直角坐标对地震数据进行网格划分。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据地震数据分布情况和/或压缩要求选择压缩函数，具体为：

默认选择压缩函数为X(i,k)=E[x(i,j)]；

其中，x(i,j)为输入的待压缩地震数据；

i为时间；

j为道序号，j=1,2,...m；

m为压缩比，2≤m≤4；

k为压缩后的道序号；

X(i,k)为压缩后的数据。

7.一种保持空间属性信息的海量地震数据压缩装置，其特征在于，包括：

网格划分模块，用于根据方位角分布情况，按照空间位置对地震数据进行网格划分；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述预设压缩条件为满足以下各项条件中的至少一项：

覆盖次数大于500次的可控震源激发数据；

炮距或线距小于100米的三维数据；

要求叠前偏移处理的三维数据；

应用网格层析技术建模并实施PSDM处理数据。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述压缩比确定模块具体用于根据以下各项信息确定压缩比：

CMP道集面元内的属性信息量；

地下界面形态的复杂情况；

地震波场包含反射波、散射波、绕射波的情况。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述网格划分模块具体用于按照直角坐标或按照极坐标对地震数据进行网格划分。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，若观测系统参数中的横纵比小于设定值，则所述网格划分模块按照直角坐标对地震数据进行网格划分。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述压缩函数选择模块具体用于：

默认选择压缩函数为X(i,k)=E[x(i,j)]；

其中，x(i,j)为输入的待压缩地震数据；

i为时间；

j为道序号，j=1,2,...m；

m为压缩比，2≤m≤4；

k为压缩后的道序号；

X(i,k)为压缩后的数据。