CN1036682C - 利用有限孔径偏移和蒙特卡罗偏移的偏移速度分析 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有效地和精确地确定在地震数据的偏移校正中使用的各地表下速度的方法。该方法要求对被认为是随希尔霍夫累积曲线部分而定的那些记录道的数量预以限制，在优选实施例中，只有在这一孔径内部的记录道的随机的采样被用于计算。利用该优选实施例，可以实现将效率提高1000倍左右。

Description

利用有限孔径偏移和蒙特卡罗偏移的偏移速度分析

本发明涉及地震成像的领域，特别是涉及表面地震数据的二维和三维偏移。它包括一种用于有效地得到一个精确的速度模型的方法，该模型可以用于地震数据的偏移。

在地球的地震勘探的过程中，将地震能量冲击到地球上。该能量向地球内传播并被各种地下构造之间的界面所反射(反射层，在本文所用“反射层”是指该界面的地下的实际位置，而“反射面”是指它的参照未偏移的地震数据的外表面位置)。在典型的地震勘探中，能量在震中位置冲击到地球后，被记录在一些地震检测仪上，各地震仪位置以各种不同的距离间隔远离该震中。这些不同的距离称为“偏移距”。偏移距范围一般为远离震中50至20000英尺数量级。通过对震中重新定位或使用若干个震中以便在每个地震仪上得到若干记录道。

每个地震仪的输出信号作为时间函数被记录下来。最好是对这一信息进行变换，以便使通过显示记录道产生的图像准确地同在地球内部各种不同的反射层的深度相对应。为了能够使这些数据变换为幅值对深度的关系而不是幅度对时间的关系的信息，必须确定各处不同地下构造中的速度。因此，为了提供地球的地下结构的精确图像，需要确定在各地下构造中地震能量的正确速变的各种改进方法。这些方法一般在计算机上，特别是能够有效地处理大量数据的超级计算机上完成。

术语“偏移”是指作为时间对在地下结构中波速的函数记录下来的数据的校正。在这个程序中，人们可以对一些偏移距对时间的记录进行变换，然后显示这些记录，以便产生一个该结构的真实图像。

地震偏移需要一个地下速度的精确模型。现存的用于进行偏移速度分析的方法有很多。特别重要的有三种：迭代叠前偏移、叠前偏移速度扫描和深度聚焦分析。本文讨论的各方法都包括具有不同速度的数据的迭代叠前偏移，以便通过试验和误差校正得到近似的速度。

用于得到偏移速度的一种方法是对具有初始参照偏移速度的子集合(一般是共炮道集或共偏移距道集)进行叠前偏移〔Al-Yahya，K·M“利用迭代剖面偏移的速度分析”，地理物理学，54(6)：718-729(1989)；Deregowski，S·M“共偏移距偏移和速度分析”First Break，8(6)：224-234(1990)〕。假如这一偏移产生的图像对所有的数据子集合都是协调一致的，那么对参照速度的初始推断被认为是正确的。假如这一初始偏移产生不协调一致的图像，那么对参照速度的初始推断被认为是正确的。假如这一初始偏移产生不协调一致的图像，那么，可以利用这些差别估算一个校正的速度，该速度比所选择的初始速度更接近真实的速度。这一方法的流程图描述在图1中。由该流程图可以看出，计算完全是顺序进行的，由于这一点，这一方法不仅占用大量的计算机计算时间，而且还占用大量解释时间。这种方法一般需要对每次叠前偏移，利用更新的速度进行几次迭代。另人遗憾的是，由于叠前偏移本身就是非常费钱的，所以使用这种方法非常费钱。特别是为了输出单个的三维叠前偏移的测线，一台超级计算机中的CPU时间的费用现时为200000美元左右。

叠前偏移速度扫描法同迭代剖面偏移法密切相关，但是是以并行方式而不是顺序方式进行多重偏移。偏移速度扫描法包括对同时具有几个不同速度的共偏移距道集进行叠前进行叠前偏移以及对偏移的图像累积合成。这种方法产生一组地震记录道，(对每一速度为一组记录道)，可以将它们绘制成图以便形成速度分析显示(参阅这一方法的流程图-图2)。对于不同的共偏移距道集能产生协调一致图像的各个速度，将在这一速度分析显示上产生幅值峰值。因此，在速度分析显示上的各幅值峰值能够被用来拾取偏移速度函数。因为这一方法包含并行处理，所以与使用迭代叠前偏移法相比，使用较少的解释时间而使用较多的CPU时间。

使用这种叠前偏移速度扫描，速度分析法的一个问题是，幅值峰值可能出现在与共偏移距道集的协调一致的图像不相对应的一些速度上。这可能把解释引导到拾取不正确速度〔Schleicher，K·L、Grygier，D·J等人编辑，偏移速度分析：两种方法的比较，勘探地球物理家学会第61届国际年会，详细摘要，Tulsa，勘探地球物理学家学会，1237-1238(1991)〕。这些有误差的速度估算值是随着偏移速度变化倾斜反射层偏移进入速度分析位置的结果(参阅图3A和3B)。图3A和3B是示意图，图中说明，可以如何通过叠前偏移速度扫描法产生倾斜反射层的假的速度拾取值6。对于其中所示错位的反射层2，应注意，在速度V₁(图3A)，事件没有偏移进入速度分析位置4，而是在速度V₂，事件已经偏移进入速度分析位置。因此，尽管速度V₁可能是产生作为震源-接收器偏移距函数的最协调一致图像的速度，在速度V₂，将会有一个相当高的幅度。

这个叠前偏移速度扫描法比迭代叠前偏置法的计算机花费大约多10倍，因为它要求10到50次应用叠前偏移。然而，这些计算机费用可以通过减少解释费用而被补偿，因为速度解释器仅需要一次拾取偏移速度。

用于速度分析的第三种方法是深度聚焦法。深度聚焦分析通过利用向下外推法以便在各深度范围估算零偏移距地震记录道来确定速度。对于不同深度的那些外推全部利用一个参照偏移速度而进行。假如在对应于通过参照速度场的双向垂直走时的深度处，一个反射面具有一个幅值峰值，那么该参照速度就是正确的偏移速度。与这一条件的偏差可以被用于估算参照速度的误差〔Kim，Y·C和Gonzalez·R的“利用克希霍夫积分的偏移速度分析”地球物理学56(3)：365-370(1991)；Yilmaz，O和ChambersR·E的“利用波动场外推的偏移速度分析”地球物理学49(10)：1664-1674(1984)〕。这种方法一般应迭代几次，直到实现会聚收敛。

这种方法对各倾斜反射层可能产生虚假的速度拾取值6，这些假的拾取值6类似于利用上述叠前偏差速度扫描法所产生的那些并示于图3〔Mackay·S和Abma·R编辑的，“利用波前曲率标准的深度聚焦分析法”勘探地球物理学家学会第62届国际年会，详细摘要，Tulsa，勘探地球物理学家学会，927(1992)〕。然而，对于陡倾斜的反射层，这种方法可能不会聚收敛〔Mackay，S和Abma，R的“利用深度聚焦分析的成像和速度估算”地球物理学，57(12)：1608-1622(1992)〕。

上述所有的速度分析法都要求几次应用叠前偏移。因此，降低叠前偏移的费用对这些速度分析法中的任何一个都有重大的积极的影响。

减少叠前偏移费用的一种方法是要使用一种本征快速的偏移方法。有三种经常使用的波动方程偏移算法：频率波数偏移、有限差分偏移和克希霍夫偏移。频率波数偏移和有限差分偏移比克希霍夫偏移要快得多，然而克希霍夫偏移有几个优点，这使得它成为对三维叠前偏移是一种可供选择的方法。

第一点，克希霍夫偏移能处理不规则的放炮爆炸几何条件，例如在未叠加的三维数据中所经常遇到的那些条件。第二点，对复杂的偏移速度场可以结合克希霍夫偏移使用。第三点，克希霍夫法可以对具有陡倾斜的各反射层进行偏移。最后一点，克希霍夫偏移可以用在目标定位模式。在这种模式中，在一些选择的目标位置处的图像的费用可以以远低于为了在所有可能的输出位置处产生图像而使用克希霍夫偏移费用。对不规则的放炮爆炸的几何条件或各复杂的偏移场，频率波数偏移法无效，与此同时，对于不规则的放炮爆炸几何条件或具有很陡倾斜的反射层，有限差分偏移无效。无论频率波数偏移或有限差分偏移都不能用在目标定位模式。这些方法都必须在所有可能的输出位置处计算被偏移的图像。这一点对于偏移速度分析是重要的，因为速度分析经常能够在希望产生地震图像的一小部分数量的位置上进行。因此，采用用于速度分析的目标定位的克希霍夫偏离法的费用可以和采用本征快速的频率波数和有限差分法相比较。由于这些方法的局限性，只把有关加速克希霍夫偏移的各种方法开发用于本发明的方法中。

本文提出的各种偏移技术能够结合非克希霍夫偏移方法使用。然而，当与能够以目标定位模式运作的偏移方法结合使用时，本文提出的这些技术达到它们的最大效益。因此，频率波数法和有限差分法将不能达到像克希霍夫法所达到的效率增益那样大，因为它们不能以目标定位模式运作。然而，可能有其它的偏移方法，例如高斯射束偏移〔Hill，N·R的“高斯射束偏移”地球物理学55(11)：1416-1428〕，其将受益于引入有限孔偏移的方法。

描述克希霍夫偏移的方程组在现有技术中是十分有名〔Berryhill，J·R编辑的，“叠前波动方程取基准面”勘探地球物理学家学会第54届国际年会，详细摘要，Tulsa，勘探地球物理学家学会会议：S2.6(1984)；Schneider，W·A的“用于二维和三维偏移的积分公式”地球物理学43(1)：49-76(1978)〕。克希霍夫偏移包括对沿着相应于在地表下的某一点绕射体的走时的输入地震记录道进行求和(参阅图4)。偏移孔径被定义为包含在对一指定的输出记录道的求和过程中的所有记录道。该孔径一般局限于在距输出记录道位置一个特定距离(一般大约5000至25000英尺)内具有震源和接收器的那些记录道。

图4是一个介绍克希霍夫偏移方法的示意图。输入记录道沿着克希霍夫累积曲线8(绕射走时曲线)被求和并在曲线的顶点处12输出。孔径14包含在输出位置的特定距离范围内的所有记录道。对于在图4中所示的反射线10，仅在阴影区域16内部的那些记录道对求和值有重大影响作用。

有重大影响的那些输入记录道具有的绕射射线路径接近于实际的反射射线路径(参阅图5)。图5示出了那些将对反射层17的偏移的图像产生量大影响的输入记录道。各震源用19表示，各接收器用21表示。需要注意，有重大影响的各记录道22对成像点将具有一些绕射射线路径，该绕射射线路径接近于对该点的一条反射射线路径20，而同时，不起重大影响的那些记录道18对成像点具有的各绕射射线路径并不接近于对该点的一条反射射线路径20。因此，通过提供的反射射线路径20的资料，可以把射线追踪用于确定哪些记录道22将对输出被偏移的记录道有重大影响。射线追踪是一种在现有技术领域中的普通技术人员所熟悉的一种技术。仅计入在克希霍夫求和过程中那些起重大影响的记录道就可将二维叠前偏移加速提高大约10倍，将三维叠前偏移加速提高大约100倍。

正是这样一种方法已由Carroll等人所发展的〔Carrall，R·J、Hubbard，L·M等人的“一种定向孔径克希霍夫偏移”地球物理成像、Tulsa的地球物理论文集，Tulsa勘探地球物理学家学会，151-165(1987)〕。他们已经发展了一种用于减少克希霍夫叠前偏移费用的方法。他们首先根据叠加的地震数据制得一个反射层模型。射线追踪被用于确定那些对每个反射层的叠前偏移起重大影响的震源和接收器的位置，然后他们确定一个用于叠前偏移的、随时间变化的孔径，该孔径集中在这些射线追踪的各位置上，也就是说比常规的偏移孔径要明显窄(参阅图6)。图6是说明Carrall等人的定向孔径偏移法的示意图。偏移双曲线用28表示。常规的入射射线追踪被用于确定一个用于在输出位置30产生一条被偏移的记录道的定向孔径26。由于计算机CPU时间对于克希霍夫偏移来说是与孔径的尺寸成比例的，在孔径方向的这一减少可以极大减少叠前偏移的费用。Carroll等人将这种方法称为定向孔径偏移，因为孔径的位置根据反射层24的模型移动到不同的位置。

Carroll等人的方法可以使叠前偏移明显降低CPU时间，然而，他们的方法存在一个缺点。为了在一个位置产生一个被偏移的输出记录道，该方法仍然需要读取大百分率的输入记录道。其原因在于，Carroll等人的孔径随时间变化；在不同的时间，不同组的输入记录道影响该输出记录道(参图6)。因此，尽管在任何特定的时刻，只有小百分率的输入记录道对输出记录道有影响，需要大得多的百分率的输入记录道，以便形成一条输出记录道的所有时间的取样值，这个问题直观地是指，即使可以使CPU费用降低，计算机I/O费用也很可能不会明显地得到降低。

本发明的一个目的是提出一种能在显著地降低费用的情况下进行叠前偏移的方法。

本发明的另一个目的是提供一种在显著地降低费用的情况下进行计算地下速度的方法。

本发明的再一个目的是提供一种比现行可能使用的各种方法更快速和更精确的进行计算地下速度的方法。

本发明的再一个目的是在确定地下速度过程中排除假的速度拾取值。

本发明的再一个目的是提供一种用于从二维行列的网格确立精确的三维偏移速度的方法。

本发明的再一个目的是提供一种用于对已存在的三维叠加数据进行偏移，而没有因得到和再处理三维的未叠加的磁带数据而带来的大量花费。

本发明的再一个目的是明显地提高速度分析显示的信噪比(S/N)。

通过评述说明书、附图及权利要求，在地球物理的数据处理技术领域的熟练技术人员将看到本发明的其它目的和优点。

本发明是一种用于分析地球的地下构造的地震信号的方法，包括下列步骤：

a汇集一组地震记录道；

b选择一个表面位置；

c确定各反射倾斜面的偏移的位置，这些反射倾斜面在偏移以前出现在该位置下方；

d在围绕所述位置的表面上选择一个区域，该区域至多为使垂直位于所述位置之下的所有各点成像所需的偏移孔径的一半大；

e选择那些记录道，其所具有的震源一接收器的中点落在所述区域内；以及

f在每一反射的被偏移位置处对所述选择的记录道进行偏移速度分析。

本发明通过减少叠前偏移所需的计算机时间的降低偏移速度分析的费用。使用两种方法来降低计算机时间。通过限制输入地震数据的数量，这两种方法提高了克希霍夫偏移的效率。

第一种方法是上述的有限孔径偏移法。它降低了偏移孔径的尺寸。

在本发明的优选实施例中，第二种方法即把蒙特卡罗法与有限孔径偏移法结合使用。通过仅对随机选择的、小的百分率的输入记录道进行偏移，蒙特卡罗偏移法提高了频率。这些方法明显地降低了叠前偏移的费用并且从速度分析显示中排除了假的速度拾取值。此外，通过采用不带蒙特卡罗技术的有限孔径法比常规技术提高了信噪比S/N。

两种方法既可以应用于二维的也可以应用于三维的地震数据。然而对三维数据而言，其效率的增益比二维高大约10倍。

图1描述了典型迭代剖面偏移速度分析的流程图。

图2描述了典型叠前偏移速度扫描法的流程图。

图3A和3B是示意图，介绍叠前偏移速度扫描法怎样可能产生对倾斜反射层假的速度拾取值。图3A描述在速度V₁的偏移，而图3B描述在速度V₂的偏移。

图4是介绍克希霍夫偏移法的示意图。

图5说明了哪些输入记录道将对反射层的偏移的图像有重大影响作用。

图6是介绍Carroll等人的定向孔径法的示意图。

图7是介绍本发明的有限孔径偏移法的示意图。

图8是本发明的有限孔径共偏移距偏移速度分析法的优选实施例的流程图。

图9表示用于对剩余时差量化和对共偏移距偏移更新偏移速度的步骤。

图10是在实例中的数据的速度分析显示，其形成来自常规宽阔孔(径)偏移的第一次迭代。

图11是在实例中的数据的速度分析显示，其形成来自本发明的有限孔径偏移法的第一次迭代。

图12是在实例中的数据的速度分析显示，其形成来自本发明的优选实施例即有限孔径/蒙特卡罗偏移的第一次迭代。

本发明主要是涉及有限孔径偏移法。在其最佳实施例中，本文讨论该有限孔径法与蒙特卡罗偏移的结合使用。

常规方式，各偏移孔径包含具有一些震源和一些接收器的所有记录道，这些震源和接收器在输出图像位置的大约5000至25000英尺的范围内。本发明的有限孔径部分对输入数据的、各相对小的(500至5000英尺)的定位孔进行偏移，以便降低叠前偏移的费用。因为克希霍夫偏移所需的计算机时间与输入数据的数量成比例，这就导致对二维偏移来说效率提高达10倍，对三维数据效率增加高达100倍左右，因为在两个方向上该孔是被限定的。

按常规方式，输出图像的形成是沿着在偏移孔径的中心处的一条竖直线。然而，如本发明所提出的，当对小的定位孔径进行偏移时，具有即使小量倾斜的各种反射面也将会从限定该孔径(参阅图7)的区域内部向外偏移。图7是说明有限孔径偏移法的示意图。反射层用38表示。通过输入孔32中心的正常的入射射线路径34指示这样一些输出位置，输入孔径对该输出位置有重大影响作用。这些位置限定了曲线36和40，沿着这些曲线可以计算该图像。需注意，可能有一个以上的输出图像曲线。

通过参阅图7，这一点很清楚即在有限孔径偏移法中，各图像不可能沿着竖直线构成。对于有限孔径偏移的关键在于各图像在位置36和40构成，在有效孔径32的中心处，各反射面将偏移到各位置36和40上。曲线36和40表示了这些位置(参阅图7)，它们替代了按常规方式用于形成偏移图像的竖直线。

为了从有限孔径偏移法取得计算方面的优势，必须有一种用于确定输出图像曲线36和40的廉价方法。正如本技术领域中普通技术人员所知道的，有很多用于确定曲线36和40的方法。一种好的方法是根据已有的叠加地震数据对各反射面进行数字化。然后，在所要偏移的有限孔径32的中心处，对这些数字化的反射面的时间倾角进行计算。运动偏移〔经常被称布局图偏移(Mather，S·M和Hadley，D·M  编辑，一种精确的、稳定的和人机联作的分布图偏移算法，勘探地球物理学家学会第55届国际年会，详细摘要，Tulsa，勘探地球物理学会会议：论文集S15.8(1985)〕被用于从这些时间倾角中预测各反射面将要偏移的位置。该运动偏移利用相同的参照偏移速度来进行，该参照偏移速度将被用于叠前偏移速度分析。输出图像曲线36和40然后被限定，它们通过由运动偏移(参阅图7)所预测的各输出位置36和40。用于确定这些输出曲线的所有步骤比叠前偏移费用要少得多。

利用被叠加的数据限定输出曲线36和40，因此保证两条输出曲线，对小的震源-接收器偏移距输入记录道是正确的。对于较陡的反射层倾角，大的震源-接收器偏移距同小的偏移距相比较将偏移到各不同的位置。这一问题可以通过增加有限孔径32的尺寸来克服。正如本技术领域中普通技术人员所熟知的那样，有限孔径32的恰当尺寸是与数据相关的，并且很多方法可以用来确定有限孔径32的恰当尺寸。一种方法是在包含最陡的倾角的地震数据中的位置处，对几个不同孔径尺寸运用有限孔径偏移法。这些孔径尺寸测试应当在相对高的参照速度下进行，以便对最小孔径尺寸产生一个保守的估算值。仍然会产生适当偏移的最小测试孔径尺寸可以用于对剩余数据进行偏移。更高级复杂的测试，如对本技术领域的普通技术人员所熟知的那样，例如能够利用射线追踪在地震勘测调查中的每一个位置处确定一个最佳孔径尺寸。

对于三维地震数据而言，利用沿纵测线和横交线方向具有不同尺寸的孔径32可能是有利的。特别是，对于海中三维数据而言，震源一接收器偏移距的纵测线投影一般要比横交线投影具有更大的范围。因此，沿横交线方向，数据可以认为基本上是零偏移距，这是指沿横交线方向的有限孔径32可以比纵测线方向的要小得多。通过使横交线上的孔径比纵测线上的孔径小也可以使利用割幅技术收集的陆地三维数据受益。

二维地震数据是一种极限情况，其沿横交方向具有的孔径宽度基本上是零。我们已经发现，为有限孔径偏移所使用的一些技术恰好应用在这一极限情况下。由对二维数据应用有限孔径偏移而形成的速度分析显示同由三维数据所得到速度分析显示一样精确，尽管这些显示噪声较大。这意味着，精确的三维速度可以由二维地震数据行列的网格得到。在这种情况下，对有限孔径偏移所需要的三维倾角可以在网格中的二维行列的交叉点处或由同时进行的三维勘测调查来确定。这种能力是重要的。因为它能被用于确定精确的三维速度，而不需用大量花费购买未被叠加的三维地震勘探调查数据。这样的速度将是有用的，例如用于一种已被叠加的三维勘探调查数据的叠后偏移，或者用于二维行列的网格的分布图偏移。

有限孔径偏移产生的被偏移的地震数据所具有S/N要比常规偏移要高〔Carroll，Hubbard等人1987；Krebs，J·R“割幅勘探调查数据的三维偏移”地球物理学55(9)：1251-1259(1990)〕。其理由在于，有限孔径偏移求和仅在克希霍夫累积曲线8的那些部分进行，该部分构成对所关注的反射面10的偏移起重大影响的部分16(参阅图4)。累积曲线8的其余部分的和一般不为零。这种非零之和是常规的宽孔径偏移叠加到反射面的图像上的噪声。

在本发明方法的最佳实施例中，蒙特卡罗偏移与有限孔径偏移结合使用。蒙特卡罗偏移是蒙特卡罗积分理论在地震数据偏移上的应用。

蒙特卡罗积分是一种公知的数学技术，用于估算在所要积分的区域内部的平滑变化的被积函数的多维积分的数值〔Press，W·H，Flannery，B·P等人，数值计算：科学计算的现有技术，剑桥，剑桥大学出版社，页数126-130(1986)〕。代替在一个匀匀取样的区域内对所要积分的函数求和，蒙特卡罗积分为在一个稀疏地随机取样的区域内求和。这点能够极大地降低为计算一个积分所需的计算机时间。

克希霍夫叠前偏移是一种多维积分，可以应用蒙特卡罗法，通过简单地排除、最好是在偏移之前随机地排除某个百分比的输入记录道。令人遗憾的是，当这个方法应用到常规的宽孔径克希霍夫偏移时，其结果是引起不能接受的噪声。产生这一噪声的原因是用于克希霍夫偏移的被积函数在整个孔径的范围内不是平滑的，因此妨碍蒙特卡罗法的应用。特别是用于克希霍夫偏移的被积函数仅在该孔径的对输出图像有重大影响的那些部分才是平滑的。因此，对被积函数的这一平滑部分限定积分区域的任何偏移技术通过使用蒙特卡罗偏移都能被增强。事实上，蒙特卡罗法能够与Carroll等人的定向孔径法相结合，以便进一步改进该方法。因为有限孔径偏移法限定了对被积函数这一平滑部分的积分区域，蒙特卡罗技术能够结合有限孔径偏移法使用。尽管它们与常规的克希霍夫偏移结合将无效。正如在此所看到的那样，当与有限孔径偏移相结合时，蒙特卡罗偏移恰恰降低了S/N。仅利用随机的百分之十的要利用的输入记录道，已经得到各种好的效果。此外，即使将百分之九十的输入记录道从偏移速度分析中被随机地排除，综合的有限孔径/蒙特卡罗偏移法仍然实现其S/N比利用常规的叠前偏移所得到的S/N更高。这一结果又使计算机费用降低10倍。因此，假如通过有限孔径偏移所能改进的S/N对某一特定组数据是不重要的，蒙特卡罗法也能用于在单独通过有限孔偏移所能达到的以外再降低速度分析的费用。净剩结果是S/N与通过常规偏移方法所能达到的S/N接近相同，而这是在明显低于计算机时间费用的1％的情况下取得的。

当采用迭代速度分析法时，蒙特卡罗法可能是特别重要的。迭代法需要多次读取未被叠加的地震数据。未被叠加的三维数据可能包含在约1000个磁带上，因此，即使几次对所有这些磁带的读取这一简单动作也可能导致相当可观的花费。然而，当利用蒙特卡罗法时，在速度分析开始之前，接近90％的输入记录道被随机地排除。因此，速度分析的每一次迭代将只需要读取利用其它方法所需的磁带数量的10％。

有限孔径和蒙特卡罗法可以用来改进采用叠前偏移或波动方程外推的任何速度分析法。图8是表示如何将这些方法与迭代剖面叠前偏移结合使用的流程图。该流程图与图1所示的非常相似，除去为了对每个有限孔径确定输出曲线而必须做某些预偏移工作以外，在图8上还表示了任选的蒙特卡罗限制。

利用本发明所得到的优点如下：

1.减少用于偏移速度分析的CPU和I/O时间。对于二维数据的有限孔径偏移速度分析将CPU和I/O时间降低大约10倍，对三维数据降低大约100倍。而通过利用蒙特卡罗偏移可以实现另外降低10倍，因此对三维数据总的降低1000倍。

2.提高了速度分析显示的S/N。

3.利用有限孔径偏移法，二维行列好像它们是沿横交方向具有一个非常窄的有限孔径的三维数据一样能够被处理。因此，二维行列的网格可以用来确定一些速度，它们对三维偏移来说也是精确的。这样可以使三维速度分析大量节省费用，因为对三维迭后偏移的速度可以不要购买三维未叠架的磁带而得到。

4.对于本发明的定位孔径促使在叠前偏移速度扫描法中对每一个速度使用不同的输出曲线。其具有的优点是从上面讨论的偏移速度扫描显示中排除假的速度拾取值。

5.在速度分析的每一次迭代中读取的磁带的数量，通过利用蒙特卡罗法可以降低大约1O倍。

本文提出的Carroll等人的定向孔径偏移以及有限孔径偏移法在CPU时间效率方面应当产生相似的受益。此外，通过两种方法所产生的偏移的S/N改进提高应当是相似的。然而在本发明和Carroll等人的方法之间存在几个主要的差别。

主要的差别是本方法利用一个输入数据的定位孔径而计算图像是沿着非竖直线的各输出曲线。Carroll等人的定向孔径技术计算一个随时间变化的孔径，而计算图像沿着各竖直线。这些差别导致有如下的优点，这些优点上面已作讨论并且利用Carroll等人的方法所不能具备的：

1.改进I/O功能。

2.由二维的行列的网格确定精确的三维偏移速度。

3.从速度扫描显示中排除假的速度拾取值。

4.降低了速度分析每次迭代读取磁带的数量。

要注意，Carroll等人并没有提出将他们的方法应用于偏移速度分析。相反地，他们仅是在应用另一种方法确定偏移速度之后，利用他们的方法来加速最终的叠前偏移。此外，Carroll等人并没有利用蒙特卡罗偏移来将效率另外提高10倍。

下面是利用如上所描述的共偏移距偏移的有限孔径偏移速度分析的一个实例。该数据来自三维海中勘探调查。数据处理示于图8。为了对剩余的时差量化和计算一个更新的偏移速度，来用在图9所示的十分简单的处理方法。这一方法在叠前共偏移距偏移的四次迭代以后会聚收敛。可以替换其它的量化时差以及更新速度的方法，并导致更快地会聚收敛。

速度分析的进行利用常规的宽孔径叠前偏移(孔径为26250×7875英尺)、有限孔径偏移(孔径为4375×875英尺)以及综合的有限孔径/蒙特卡罗(对蒙特卡罗法排除了90％的输入输入记录道)。所有这三种偏移产生相同的速度函数。这种一致证实了有限孔径和蒙特卡罗偏移的精度。

图10-12比较了由图9中所示步骤所形成的速度扫描。图10表示由常规的宽孔径偏移的第一次迭代所形成的速度分析显示。数字化的曲线是要输入到速度分析的第二次迭代的更新的速度函数。图11表示由有限孔径偏移的第一次迭代所形成的速度分析显示。由在图10中所示的常规宽孔径速度显示对更新的速度曲线数字化。图12表示由有限孔径/蒙特卡罗偏移所形成的速度分析显示。百分之九十的输入记录道被随机地排除。由图10中所示的常规宽孔径速度显示对更新的速度曲线数字化。有限孔径和蒙特卡罗偏移的精度由这样的事实得到证实，即由宽孔径偏移而得来的数字化的速度曲线通过在图11和12上的所有高幅值的速度峰值。此外应注意相对常规宽孔径偏移，有限孔径偏移提高了S/N。蒙特卡罗偏移比常规的宽孔径偏移也具有较高的S/N，尽管不如单独有限孔径偏移的那样高低。

对于三种方法在CPU时间中的差别表示在表1中。利用这一实例的数据的有限孔径偏移比常规的宽孔径偏移的费用大约小50倍，以及蒙特卡罗在费用方面另外降低约10倍。

          表1对于叠前偏移速度分析的CPU时间比较偏移的类型            Cray-YMP CPU时间常规宽孔              2756秒有限孔                55秒带蒙特卡罗的有限孔    6秒

                         *Cray-YMP是计算机型号

Claims (10)

1.一种处理来自地下构造卷的地震数据的方法，包括下列步骤：

a)指定一组所述卷的表面位置；

b)对于每一所述表面位置，

i)利用反射时间倾角，以确定所述数据中的反射将偏移到的地下表面位置；

ii)利用所述地下表面位置、以限定位于所述表面位置中心的受限偏移孔径；以及

iii)选择所述地震数据的一个子集，所述子集中的数据的中点落入所述受限偏移孔径；

c)对所述地震数据的每一所述子集进行偏移速度分析。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述反射时间倾角由一叠所述数据确定。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述反射将偏移到的所述地下表面位置由运动偏移确定。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述地下表面位置限定了输出图像曲线，所述输出图像曲线用来确定所述受限偏移孔径。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述分析包括计算基准偏移速度中的误差。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述分析包括相互作用的叠前偏移。

7.如权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：从每一所述子集中排除至少一部分所述地震数据，所述分析是在所述排除之后对所述子集进行的。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述排除是随机进行的。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述分析包括互相作用的叠前偏移。

10.一种处理来自地下构造卷的地震数据的方法，包括下列步骤：

a)指定一组所述卷的表面位置；

b)对每一所述表面位置，

i)确定一叠所述数据中的反射时间倾角；

ii)利用运动偏移，从所述时间倾角确定所述反射将偏移到的地下表面位置；

iii)从所述地下表面位置确定输出图像曲线；

iv)利用所述输出图像曲线，以在位于所述表面位置中心处限定一个受限偏移孔径；

v)选择所述地震数据的一个子集，所述子集中的所述数据的中点落入所述受限偏移孔径；以及

c)对所述地震数据的每一所述子集进行偏移速度分析。

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