CN104111476B - 构建地层速度场的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种构建地层速度场的方法及装置，所述方法包括：获取目标区域内沿每条地表测线剖面上的每道速度序列的每个种子点处的地层速度；按照预设的网格步长对所述目标区域的地下地层进行空间划分，以生成该地下地层的六面体网格体系；基于获取的每道速度序列的每个种子点处的地层速度，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度；基于确定的每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度，以便构建所述目标区域的地层速度场。

Description

构建地层速度场的方法及装置

技术领域

本申请涉及地球物理勘探领域，尤其涉及一种构建地下地层速度场的方法。

背景技术

现有的地震资料解释中大多都采用常规变速成图反映地质构造，尽管这种方法也能反映出地下地层构造的部分形态，但是，难以完全反映出地层构造的形态、大小以及构造高点的真实位置，特别是，当研究区块遭受过不同时期构造运动的影响，底层不同程度的受到挤压、褶皱、剥蚀时，这种岩性的横向相变造成地下介质存在较强的各向异性，使得地震波的传播速度在纵、横方向上变化均较大。如果继续采用现有的常规变速成图方法进行深度-时间域(Z，t)转换，往往会导致错误的结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种构建地层速度场的方法和装置，以便科学地反映出地下地层的构造形态。

根据本发明的一方面，提供一种构建地层速度场的方法，所述方法包括：获取目标区域内沿每条地表测线剖面上的每道速度序列的每个种子点处的地层速度；按照预设的网格步长对所述目标区域的地下地层进行空间划分，以生成该地下地层的六面体网格体系；基于获取的每道速度序列的每个种子点处的地层速度，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度；基于确定的每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度，以便构建所述目标区域的地层速度场。

优选地，所述确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度的具体步骤为：采用线性插值法，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度。

优选地，当每道速度序列垂直穿越每个网格平面时，所述线性插值法的计算公式为：

$w_k=\frac{w_j(z_k-z_j)+w_i(z_i-z_k)}{z_i-z_j}$

其中，z_k表示生成的六面体网格体系的第k个网格平面的高度；z_i、z_j分别表示在同一地表测线剖面上的同一道速度序列中距离第k个网格平面最近的两个种子点的高度，并且z_i>z_k>z_j；w_i表示z_i处的地层速度；w_j表示z_j处的地层速度；w_k表示该道速度序列在穿越第k个网格平面时的地层速度。

优选地，所述确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度的具体步骤为：采用距离加权反比插值法，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度。

优选地，所述距离加权反比插值法的计算公式为：

$w_p=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{w_i}{d_i^2}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{d_i^2}}$

其中，w_p表示在生成的六面体网格体系的任意一个网格平面上的任意一个网格顶点p处的地层速度；n表示所有穿越该网格平面中以该网格顶点p为中心的预定区域的速度序列的数量；w_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的地层速度；d_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的穿越点和该网格顶点p之间的距离。

优选地，所述方法还包括：基于确定的每个网格顶点处的地层速度，确定该地下地层中的任意一点处的地层速度。

优选地，所述确定该地下地层中的任意一点处的地层速度的具体步骤为：如果该地下地层中的任意一点是生成的六面体网格体系的网格顶点，则将该网格顶点处的地层速度确定为该点处的地层速度；和/或，如果该地下地层中任意一点不是生成的六面体网格体系的网格顶点，则从生成的六面体网格体系中查找出该点所在的六面体网格单元，并基于查找的六面体网格单元对应的八个网格顶点处的地层速度，确定该点处的地层速度。

优选地，所述确定该点处的地层速度的具体步骤为：采用三线性插值法，确定该点处的地层速度。

优选地，当该点所在的六面体网格单元对应的八个网格顶点的空间位置坐标分别为：(x_i,y_j,z_k)、(x_i,y_j,z_k+a)、(x_i,y_j+a,z_k)、(x_i,y_j+a,z_k+a)、(x_i+a,y_j,z_k)、(x_i+a,y_j,z_k+a)、(x_i+a,y_j+a,z_k)、(x_i+a,y_j+a,z_k+a)时，所述三线性插值法的计算过程为：

首先，通过如下公式沿着Z轴方向插值：

w_i,j＝|w₂(z_k+a-z)+w₁(z-z_k)|

w_i,j+1＝|w₄(z_k+a-z)+w₃(z-z_k)|

w_i+1,j＝|w₆(z_k+a-z)+w₅(z-z_k)|

w_i+1,j+1＝|w₈(z_k+a-z)+w₇(z-z_k)|；

然后，通过如下公式沿着Y轴方向插值：

w_i＝|w_i,j+1(y_j+a-y)+w_i,j(y-y_j)|

w_i+1＝|w_i+1,j+1(y_j+a-y)+w_i+1,j(y-y_j)|；

最后，通过如下公式沿着X方向轴插值：

w＝|w_i+1(x_j+a-x)+w_i(x-x_j)|；

其中，a表示划分该地下地层的网格步长；w₁表示(x_i,y_j,z_k)处的地层速度；w₂表示(x_i,y_j,z_k+a)处的地层速度；w₃表示(x_i,y_j+a,z_k)处的地层速度；w₄表示(x_i,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；w₅表示(x_i+a,y_j,z_k)处的地层速度；w₆表示(x_i+a,y_j,z_k+a)处的地层速度；w₇表示(x_i+a,y_j+a,z_k)处的地层速度；w₈表示(x_i+a,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；w_i,j表示(x_i,y_j,z_k,w₁)和(x_i,y_j,z_k+a,w₂)的插值结果；w_i,j+1表示(x_i,y_j+a,z_k,w₃)和(x_i,y_j+a,z_k+a,w₄)的插值结果；w_i+1,j表示(x_i+a,y_j,z_k,w₅)和(x_i+a,y_j,z_k+a,w₆)的插值结果；w_i+1,j+1表示(x_i+a,y_j+a,z_k,w₇)和(x_i+a,y_j+a,z_k+a,w₈)的插值结果；w_i表示w_i,j和w_i,j+1的插值结果；w_i+1表示w_i+1,j和w_i+1,j+1的插值结果；w表示该地下地层中任意一点处的地层速度。

优选地，所述六面体为方体。

根据本发明的另一方面，提供一种构建地层速度场的装置，所述装置包括：地层速度获取单元，用于获取目标区域内沿每条地表测线剖面上的每道速度序列的每个种子点处的地层速度；网格体系构建单元，用于按照预设的网格步长对所述目标区域的地下地层进行空间划分，以生成该地下地层的六面体网格体系；第一速度确定单元，用于基于获取的每道速度序列的每个种子点处的地层速度，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度；第二速度确定单元，用于基于确定的每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度，以便构建所述目标区域的地层速度场。

优选地，所述第一速度确定单元采用线性插值法，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度。

优选地，当每道速度序列垂直穿越每个网格平面时，所述线性插值法的计算公式为：

$w_k=\frac{w_j(z_k-z_j)+w_i(z_i-z_k)}{z_i-z_j}$

其中，z_k表示生成的六面体网格体系的第k个网格平面的高度；z_i、z_j分别表示在同一地表测线剖面上的同一道速度序列中距离第k个网格平面最近的两个种子点的高度，并且z_i>z_k>z_j；w_i表示z_i处的地层速度；w_j表示z_j处的地层速度；w_k表示该道速度序列在穿越第k个网格平面时的地层速度。

优选地，所述第二速度确定单元采用距离加权反比插值法，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度。

优选地，所述距离加权反比插值法的计算公式为：

$w_p=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{w_i}{d_i^2}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{d_i^2}}$

其中，w_p表示在生成的六面体网格体系的任意一个网格平面上的任意一个网格顶点p处的地层速度；n表示所有穿越该网格平面中以该网格顶点p为中心的预定区域的速度序列的数量；w_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的地层速度；d_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的穿越点和该网格顶点p之间的距离。

优选地，所述装置还包括：第三速度确定单元，用于基于确定的每个网格顶点处的地层速度，确定该地下地层中的任意一点处的地层速度。

优选地，所述第三速度确定单元包括：第四速度确定单元，用于如果该地下地层中的任意一点是生成的六面体网格体系的网格顶点，则将该网格顶点处的地层速度确定为该点处的地层速度；和/或，第五速度确定单元，用于如果该地下地层中任意一点不是生成的六面体网格体系的网格顶点，则从生成的六面体网格体系中查找出该点所在的六面体网格单元，并基于查找的六面体网格单元对应的八个网格顶点处的地层速度，确定该点处的地层速度。

优选地，所述第五速度确定单元采用三线性插值法，确定该点处的地层速度。

优选地，当该点所在的六面体网格单元对应的八个网格顶点的空间位置坐标分别为：(x_i,y_j,z_k)、(x_i,y_j,z_k+a)、(x_i,y_j+a,z_k)、(x_i,y_j+a,z_k+a)、(x_i+a,y_j,z_k)、(x_i+a,y_j,z_k+a)、(x_i+a,y_j+a,z_k)、(x_i+a,y_j+a,z_k+a)时，所述第五速度确定单元

首先，通过如下公式沿着Z轴方向插值：

w_i,j＝|w₂(z_k+a-z)+w₁(z-z_k)|

w_i,j+1＝|w₄(z_k+a-z)+w₃(z-z_k)|

w_i+1,j＝|w₆(z_k+a-z)+w₅(z-z_k)|

w_i+1,j+1＝|w₈(z_k+a-z)+w₇(z-z_k)|；

然后，通过如下公式沿着Y轴方向插值：

w_i＝|w_i,j+1(y_j+a-y)+w_i,j(y-y_j)|

w_i+1＝|w_i+1,j+1(y_j+a-y)+w_i+1,j(y-y_j)|；

最后，通过如下公式沿着X方向轴插值：

w＝|w_i+1(x_j+a-x)+w_i(x-x_j)|；

其中，a表示划分该地下地层的网格步长；w₁表示(x_i,y_j,z_k)处的地层速度；w₂表示(x_i,y_j,z_k+a)处的地层速度；w₃表示(x_i,y_j+a,z_k)处的地层速度；w₄表示(x_i,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；w₅表示(x_i+a,y_j,z_k)处的地层速度；w₆表示(x_i+a,y_j,z_k+a)处的地层速度；w₇表示(x_i+a,y_j+a,z_k)处的地层速度；w₈表示(x_i+a,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；w_i,j表示(x_i,y_j,z_k,w₁)和(x_i,y_j,z_k+a,w₂)的插值结果；w_i,j+1表示(x_i,y_j+a,z_k,w₃)和(x_i,y_j+a,z_k+a,w₄)的插值结果；w_i+1,j表示(x_i+a,y_j,z_k,w₅)和(x_i+a,y_j,z_k+a,w₆)的插值结果；w_i+1,j+1表示(x_i+a,y_j+a,z_k,w₇)和(x_i+a,y_j+a,z_k+a,w₈)的插值结果；w_i表示w_i,j和w_i,j+1的插值结果；w_i+1表示w_i+1,j和w_i+1,j+1的插值结果；w表示该地下地层中任意一点处的地层速度。

优选地，所述六面体为方体。

有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明构建的三维地层速度场模型不仅能够准确地反映出地下地层构造的形态，而且有效地将复杂的三维建模计算简化为二维计算，从而进一步提高了计算效率，同时，也为地质勘探、开发提供了更为科学的数据参考依据。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施例的构建地层速度场的方法的流程图；

图2是示出根据本发明的示例性实施例的构建地层速度场的装置的结构框图；

图3是示出根据本发明的示例性实施例的在某工区内布置测线的示意图；

图4是示出根据本发明的示例性实施例的在某测线剖面上的某一道纵向分布的探测数据；

图5是示出根据本发明的示例性实施例的某深井中不同地层的分布示意图；

图6是示出根据本发明的示例性实施例的按照预设的网格步长对该地下地层进行空间划分的示意图；

图7是示出根据本发明的示例性实施例的在某Z值网格平面上采用距离加权反比插值法计算任意一个网格顶点处的地层速度的示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细说明本发明的实施例。

图1示出了本发明一种构建地层速度场的方法的优选实施例的流程图。图2示出的一种构建地层速度场的装置可用于实现图1中所述的方法。

参照图1，在110中，所述装置获取目标区域内沿每条地表测线剖面上的每道速度序列的每个种子点处的地层速度。

在地质勘探过程中，地质工作人员经常采用地层速度(即，地震波在地层中的传播速度)来反映地层的岩性，划分地层。这需要勘探人员在勘探区域的地面上布置若干条测线，然后通过人工地震及测线周围布置的地震波接收深井获取各条测线垂直剖面上的地震信息(例如，地震波在已知深度的探测时间或者探测速度)。

图3示出了本发明在某工区内布置测线的示意图。从图中可以看出，该工区内布置有一条条纵横交错的测线，并且在这些测线的周围还布置有深井well-1，用以接收人工地震产生的地震波，这些深井内的不同深度上布置有相应的检波器，用以探测不同深度的地震波。

由于深井中探测的数据是沿着深井纵向分布的，因此通过这些测线附近的深井可以获得每一条测线垂直剖面上的每一道纵向分布的数据(即探测时间或者探测速度)序列，在这些数据序列中包含有不同深度处的探测数据(即，种子点数据)。换言之，在每条地表测线的垂直剖面上可以获得多道探测数据序列，每道探测数据序列包含有多个种子点的探测数据。

图4示出了本发明在某测线剖面上的某一道纵向分布的探测数据。从图中可以看出，该道探测数据上的各个种子点除了包括有探测到的接收时间点，还包括有探测到的地层速度。

需要指出的是，这里的地层速度可以是地层平均速度，也可以是地层瞬时速度，对此本发明不作限制。

如果是地层平均速度，则可通过如下计算公式获得地下任意一点处的地层平均速度V_n(即，地震波从地表传播到该点的平均速度)：

$V_n=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δh}}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δt}}_i}$

其中，i＝1，2，……，表示不同的地层，△h_i表示不同地层的厚度，△t_i表示地层不同地层的探测时间，其中，△h_i可从深井资料获得，△t_i可从深井的探测时间中获得。

图5示出了本发明的某深井中不同地层的分布示意图。从图中可以看出，不同的地层(例如，地层1、地层2……)的厚度可以通过深井资料的不同深度值获得。

如果是地层瞬时速度，则可通过如下计算公式获得下任意一点处的地层瞬时速度v_n(即，地震波在该点所在地层中的传播速度)：

$v_n=\frac{{\mathrm{\Δh}}_i}{{\mathrm{\Δt}}_i}$

其中，i＝1，2，……，表示不同的地层，△h_i表示不同地层的厚度，△t_i表示地层在不同地层的探测时间。

可以看出，除了可以通过上述公式获得每条地表测线剖面上的每道速度序列的每个种子点处的地层平均速度，还可以对每条测线剖面上的每个种子点处的已知的地层瞬时速度进行换算，即从上到下迭代获得当前一点的地层深度，再除以当前种子点接收的探测时间，来获得每条测线剖面上的每个种子点处的地层平均速度。

在120中，所述装置按照预设的网格步长对所述目标区域的地下地层进行空间划分，以生成该地下地层的六面体网格体系。

在一个具体的实施例中，所述装置可按照如下方法进行划分：

首先，沿着Z轴方向按照预设的网格步长进行划分，以获得沿着Z向排列的各个平行平面；然后，沿着Y轴方向按照预设的网格步长进行划分，以获得沿着Y向排列的各个平行平面；最后，沿着X轴方向按照预设的网格步长进行划分，以获得沿着X向排列的各个平行平面。

通过上述三个方向的划分，所述目标区域的地下地层被上述三个方向的平行平面划分为多个六面体网格单元，并且相邻两个六面体网格单元之间拥有四个公共的网格顶点(即公用同一个网格面)。

图6示出了本发明按照预设的网格步长对该地下地层进行空间划分的示意图。从图中可以看出，划分的空间网格体系由多个方体网格单元构成，相邻两个方体之间共用四个公共的网格顶点。

在130中，所述装置基于获取的每道速度序列的每个种子点处的地层速度，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度。

尽管每道速度序列上分布着许多的速度种子点，但是，这些种子点不一定就分布在划分的各个网格平面上，从图4可以看出，尽管图4中的数据序列上分布有许多个种子点，但是这些种子点分布在Z向网格平面上的概率几乎为零，图中所示的M点为该数据序列穿越Z值平面的穿越点，因此，所述装置需要计算每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度，以便将三维计算问题转化为二维计算问题，从而简化计算的过程，提高计算效率。

根据本发明的一个可选实施例，所述装置确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度的具体步骤为：所述装置采用线性插值法，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度。

在一个具体的实施例中，当每道速度序列垂直穿越每个网格平面时，所述装置的线性插值法的计算公式为：

$w_k=\frac{w_j(z_k-z_j)+w_i(z_i-z_k)}{z_i-z_j}$

其中，z_k表示生成的六面体网格体系的第k个网格平面的高度；z_i、z_j分别表示在同一地表测线剖面上的同一道速度序列中距离第k个网格平面最近的两个种子点的高度，并且z_i>z_k>z_j；w_i表示z_i处的地层速度；w_j表示z_j处的地层速度；w_k表示该道速度序列在穿越第k个网格平面时的地层速度。

在140中，所述装置基于确定的每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度，以便构建所述目标区域的地层速度场。

根据本发明的一个可选实施例，所述装置确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度的具体步骤为：所述装置采用距离加权反比插值法，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度。

在一个具体的实施例中，所述装置的距离加权反比插值法的计算公式为：

$w_p=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{w_i}{d_i^2}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{d_i^2}}$

其中，w_p表示在生成的六面体网格体系的任意一个网格平面上的任意一个网格顶点p处的地层速度；n表示所有穿越该网格平面中以该网格顶点p为中心的预定区域的速度序列的数量；w_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的地层速度；d_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的穿越点和该网格顶点p之间的距离。

具体实施时，从图6中可以看出，如果所述装置按照图6所示的划分方式对地层进行划分，则所述装置在同一Z值网格平面中进行距离加权反比插值计算时，只需要计算出每道速度序列到第一个Z值网格平面中各个网格顶点的距离，即可确定每道速度序列到其它各个Z值网格平面中各个网格点的距离，这可以进一步提高计算的效率。

图7示出了本发明在某Z值网格平面上采用距离加权反比插值法计算任意一个网格顶点处的地层速度的示意图。

参照图7，图中所示O点为该Z值网格平面上任意一个网格顶点，图中所示的点701、702、703、704、705分别为速度序列穿越该Z值网格平面预定区域内的穿越点，该预定区域是以O点为中心的预定区域；图中所示的d₁、d₂、d₃、d₄、d₅分别为点701、702、703、704、705到O点的距离。按照上述距离加权反比插值法的计算公式，所述装置可根据点701、702、703、704、705处的已知地层速度计算出O点处的地层速度。

为获得更多的数据构建地层速度场，根据本发明的另一可选实施例，在图1所示的实施例中，所述方法还包括：所述装置基于确定的每个网格顶点处的地层速度，确定该地下地层中的任意一点处的地层速度。

根据本发明的一个示例性实施例，所述装置确定该地下地层中的任意一点处的地层速度的具体步骤为：如果该地下地层中的任意一点是生成的六面体网格体系的网格顶点，则所述装置将该网格顶点处的地层速度确定为该点处的地层速度。

根据本发明的另一示例性实施例，所述装置确定该地下地层中的任意一点处的地层速度的具体步骤为：如果该地下地层中任意一点不是生成的六面体网格体系的网格顶点，则所述装置从生成的六面体网格体系中查找出该点所在的六面体网格单元，并基于查找的六面体网格单元对应的八个网格顶点处的地层速度，确定该点处的地层速度。

需要说明的是，所述装置可以单独实施上述两个的示例性实施例中任意一个，也可以将上述两个示例性实施组合在一起实施，对此本发明也没有限制。

具体地，根据本发明的一个可选实施例，所述装置确定该点处的地层速度的具体步骤为：所述装置采用三线性插值法，确定该点处的地层速度。

在一个具体的实施例中，当该点所在的六面体网格单元对应的八个网格顶点的空间位置坐标分别为：(x_i,y_j,z_k)、(x_i,y_j,z_k+a)、(x_i,y_j+a,z_k)、(x_i,y_j+a,z_k+a)、(x_i+a,y_j,z_k)、(x_i+a,y_j,z_k+a)、(x_i+a,y_j+a,z_k)、(x_i+a,y_j+a,z_k+a)时，所述装置的三线性插值法的具体计算步骤为：

首先，所述装置通过如下公式沿着Z轴方向插值：

w_i,j＝|w₂(z_k+a-z)+w₁(z-z_k)|

w_i,j+1＝|w₄(z_k+a-z)+w₃(z-z_k)|

w_i+1,j＝|w₆(z_k+a-z)+w₅(z-z_k)|

w_i+1,j+1＝|w₈(z_k+a-z)+w₇(z-z_k)|；

然后，所述装置通过如下公式沿着Y轴方向插值：

w_i＝|w_i,j+1(y_j+a-y)+w_i,j(y-y_j)|

w_i+1＝|w_i+1,j+1(y_j+a-y)+w_i+1,j(y-y_j)|；

最后，所述装置通过如下公式沿着X方向轴插值：

w＝|w_i+1(x_j+a-x)+w_i(x-x_j)|；

其中，a表示划分该地下地层的网格步长；w₁表示(x_i,y_j,z_k)处的地层速度；w₂表示(x_i,y_j,z_k+a)处的地层速度；w₃表示(x_i,y_j+a,z_k)处的地层速度；w₄表示(x_i,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；w₅表示(x_i+a,y_j,z_k)处的地层速度；w₆表示(x_i+a,y_j,z_k+a)处的地层速度；w₇表示(x_i+a,y_j+a,z_k)处的地层速度；w₈表示(x_i+a,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；w_i,j表示(x_i,y_j,z_k,w₁)和(x_i,y_j,z_k+a,w₂)的插值结果；w_i,j+1表示(x_i,y_j+a,z_k,w₃)和(x_i,y_j+a,z_k+a,w₄)的插值结果；w_i+1,j表示(x_i+a,y_j,z_k,w₅)和(x_i+a,y_j,z_k+a,w₆)的插值结果；w_i+1,j+1表示(x_i+a,y_j+a,z_k,w₇)和(x_i+a,y_j+a,z_k+a,w₈)的插值结果；w_i表示w_i,j和w_i,j+1的插值结果；w_i+1表示w_i+1,j和w_i+1,j+1的插值结果；w表示该地下地层中任意一点处的地层速度。

参照图2，所述装置至少包括地层速度获取单元201、网格体系构建单元202、第一速度确定单元203和第二速度确定单元204。

其中，地层速度获取单元201，用于获取目标区域内沿每条地表测线剖面上的每道速度序列的每个种子点处的地层速度。

网格体系构建单元202，用于按照预设的网格步长对所述目标区域的地下地层进行空间划分，以生成该地下地层的六面体网格体系。

第一速度确定单元203，用于基于获取的每道速度序列的每个种子点处的地层速度，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度。

第二速度确定单元204，用于基于确定的每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度，以便构建所述目标区域的地层速度场。

根据本发明的一个可选实施例，所述第一速度确定单元203采用线性插值法，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度。

在一个具体的实施例中，当每道速度序列垂直穿越每个网格平面时，所述第一速度确定单元203的线性插值法的计算公式为：

$w_k=\frac{w_j(z_k-z_j)+w_i(z_i-z_k)}{z_i-z_j}$

其中，z_k表示生成的六面体网格体系的第k个网格平面的高度；z_i、z_j分别表示在同一地表测线剖面上的同一道速度序列中距离第k个网格平面最近的两个种子点的高度，并且z_i>z_k>z_j；w_i表示z_i处的地层速度；w_j表示z_j处的地层速度；w_k表示该道速度序列在穿越第k个网格平面时的地层速度。

根据本发明的一个可选实施例，所述第二速度确定单元204采用距离加权反比插值法，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度。

在一个具体的实施例中，所述第二速度确定单元204的距离加权反比插值法的计算公式为：

$w_p=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{w_i}{d_i^2}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{d_i^2}}$

其中，w_p表示在生成的六面体网格体系的任意一个网格平面上的任意一个网格顶点p处的地层速度；n表示所有穿越该网格平面中以该网格顶点p为中心的预定区域的速度序列的数量；w_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的地层速度；d_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的穿越点和该网格顶点p之间的距离。

为获得更多的数据构建地层速度场，根据本发明的另一可选实施例，在图2所示实施例中，所述装置还包括：第三速度确定单元(图中未示出)，用于基于确定的每个网格顶点处的地层速度，确定该地下地层中的任意一点处的地层速度。

根据本发明的一个示例性实施例，如果该地下地层中的任意一点是生成的六面体网格体系的网格顶点，则所述第三速度确定单元将该网格顶点处的地层速度确定为该点处的地层速度。

根据本发明的另一示例性实施例，如果该地下地层中任意一点不是生成的六面体网格体系的网格顶点，则所述第三速度确定单元从生成的六面体网格体系中查找出该点所在的六面体网格单元，并基于查找的六面体网格单元对应的八个网格顶点处的地层速度，确定该点处的地层速度。

需要说明的是，所述装置可以单独实施上述两个的示例性实施例中任意一个，也可以将上述两个示例性实施组合在一起实施，对此本发明也没有限制。

具体地，根据本发明的一个可选实施例，所述第五速度确定单元采用三线性插值法，确定该点处的地层速度。

在一个具体的实施例中，当该点所在的六面体网格单元对应的八个网格顶点的空间位置坐标分别为：(x_i,y_j,z_k)、(x_i,y_j,z_k+a)、(x_i,y_j+a,z_k)、(x_i,y_j+a,z_k+a)、(x_i+a,y_j,z_k)、(x_i+a,y_j,z_k+a)、(x_i+a,y_j+a,z_k)、(x_i+a,y_j+a,z_k+a)时，所述第五速度确定单元的具体插值过程如下：

首先，通过如下公式沿着Z轴方向插值：

w_i,j＝|w₂(z_k+a-z)+w₁(z-z_k)|

w_i,j+1＝|w₄(z_k+a-z)+w₃(z-z_k)|

w_i+1,j＝|w₆(z_k+a-z)+w₅(z-z_k)|

w_i+1,j+1＝|w₈(z_k+a-z)+w₇(z-z_k)|；

然后，通过如下公式沿着Y轴方向插值：

w_i＝|w_i,j+1(y_j+a-y)+w_i,j(y-y_j)|

w_i+1＝|w_i+1,j+1(y_j+a-y)+w_i+1,j(y-y_j)|；

最后，通过如下公式沿着X方向轴插值：

w＝|w_i+1(x_j+a-x)+w_i(x-x_j)|；

其中，a表示划分该地下地层的网格步长；w₁表示(x_i,y_j,z_k)处的地层速度；w₂表示(x_i,y_j,z_k+a)处的地层速度；w₃表示(x_i,y_j+a,z_k)处的地层速度；w₄表示(x_i,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；w₅表示(x_i+a,y_j,z_k)处的地层速度；w₆表示(x_i+a,y_j,z_k+a)处的地层速度；w₇表示(x_i+a,y_j+a,z_k)处的地层速度；w₈表示(x_i+a,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；w_i,j表示(x_i,y_j,z_k,w₁)和(x_i,y_j,z_k+a,w₂)的插值结果；w_i,j+1表示(x_i,y_j+a,z_k,w₃)和(x_i,y_j+a,z_k+a,w₄)的插值结果；w_i+1,j表示(x_i+a,y_j,z_k,w₅)和(x_i+a,y_j,z_k+a,w₆)的插值结果；w_i+1,j+1表示(x_i+a,y_j+a,z_k,w₇)和(x_i+a,y_j+a,z_k+a,w₈)的插值结果；w_i表示w_i,j和w_i,j+1的插值结果；w_i+1表示w_i+1,j和w_i+1,j+1的插值结果；w表示该地下地层中任意一点处的地层速度。

由此可见，本发明构建的三维地层速度场模型不仅能够准确地反映出地下地层构造的形态，而且有效地将复杂的三维建模计算简化为二维计算，从而进一步提高了计算效率，同时，也为地质勘探、开发提供了更为科学的数据参考依据。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤拆分为更多步骤，也可将两个或多个步骤或者步骤的部分操作组合成新的步骤，以实现本发明的目的。

上述根据本发明的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。

尽管已参照优选实施例为和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。

Claims (20)

1.一种构建地层速度场的方法，其特征在于，包括：

获取目标区域内沿每条地表测线剖面上的每道速度序列的每个种子点处的地层速度；

按照预设的网格步长对所述目标区域的地下地层进行空间划分，以生成该地下地层的六面体网格体系；

基于获取的每道速度序列的每个种子点处的地层速度，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度；

基于确定的每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度，以便构建所述目标区域的地层速度场。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度，包括：

采用线性插值法，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当每道速度序列垂直穿越每个网格平面时，所述线性插值法的计算公式为：

$w_k=\frac{w_j(z_k-z_j)+w_i(z_i-z_k)}{z_i-z_j}$

其中，

z_k表示生成的六面体网格体系的第k个网格平面的高度；

z_i、z_j分别表示在同一地表测线剖面上的同一道速度序列中距离第k个网格平面最近的两个种子点的高度，并且z_i>z_k>z_j；

w_i表示z_i处的地层速度；

w_j表示z_j处的地层速度；

w_k表示该道速度序列在穿越第k个网格平面时的地层速度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度，包括：

采用距离加权反比插值法，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述距离加权反比插值法的计算公式为：

$w_p=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{w_i}{d_i^2}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{1}{d_i^2}}$

其中，

w_p表示在生成的六面体网格体系的任意一个网格平面上的任意一个网格顶点p处的地层速度；

n表示所有穿越该网格平面中以该网格顶点p为中心的预定区域的速度序列的数量；

w_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的地层速度；

d_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的穿越点和该网格顶点p之间的距离。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

基于确定的每个网格顶点处的地层速度，确定该地下地层中的任意一点处的地层速度。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定该地下地层中的任意一点处的地层速度，包括：

如果该地下地层中的任意一点是生成的六面体网格体系的网格顶点，则将该网格顶点处的地层速度确定为该点处的地层速度；和/或，

如果该地下地层中任意一点不是生成的六面体网格体系的网格顶点，则从生成的六面体网格体系中查找出该点所在的六面体网格单元，并基于查找的六面体网格单元对应的八个网格顶点处的地层速度，确定该点处的地层速度。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定该点处的地层速度，包括：

采用三线性插值法，确定该点处的地层速度。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当该点所在的六面体网格单元对应的八个网格顶点的空间位置坐标分别为：(x_i,y_j,z_k)、(x_i,y_j,z_k+a)、(x_i,y_j+a,z_k)、(x_i,y_j+a,z_k+a)、(x_i+a,y_j,z_k)、(x_i+a,y_j,z_k+a)、(x_i+a,y_j+a,z_k)、(x_i+a,y_j+a,z_k+a)时，所述三线性插值法的计算，包括：

首先，通过如下公式沿着Z轴方向插值：

w_i,j＝|w₂(z_k+a-z)+w₁(z-z_k)|

w_i,j+1＝|w₄(z_k+a-z)+w₃(z-z_k)|

w_i+1,j＝|w₆(z_k+a-z)+w₅(z-z_k)|

w_i+1,j+1＝|w₈(z_k+a-z)+w₇(z-z_k)|；

然后，通过如下公式沿着Y轴方向插值：

w_i＝|w_i,j+1(y_j+a-y)+w_i,j(y-y_j)|

w_i+1＝|w_i+1,j+1(y_j+a-y)+w_i+1,j(y-y_j)|；

最后，通过如下公式沿着X方向轴插值：

w＝|w_i+1(x_j+a-x)+w_i(x-x_j)|；

其中，

a表示划分该地下地层的网格步长；

w₁表示(x_i,y_j,z_k)处的地层速度；

w₂表示(x_i,y_j,z_k+a)处的地层速度；

w₃表示(x_i,y_j+a,z_k)处的地层速度；

w₄表示(x_i,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；

w₅表示(x_i+a,y_j,z_k)处的地层速度；

w₆表示(x_i+a,y_j,z_k+a)处的地层速度；

w₇表示(x_i+a,y_j+a,z_k)处的地层速度；

w₈表示(x_i+a,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；

w_i,j表示(x_i,y_j,z_k,w₁)和(x_i,y_j,z_k+a,w₂)的插值结果；

w_i,j+1表示(x_i,y_j+a,z_k,w₃)和(x_i,y_j+a,z_k+a,w₄)的插值结果；

w_i+1,j表示(x_i+a,y_j,z_k,w₅)和(x_i+a,y_j,z_k+a,w₆)的插值结果；

w_i+1,j+1表示(x_i+a,y_j+a,z_k,w₇)和(x_i+a,y_j+a,z_k+a,w₈)的插值结果；

w_i表示w_i,j和w_i,j+1的插值结果；

w_i+1表示w_i+1,j和w_i+1,j+1的插值结果；

w表示该地下地层中任意一点处的地层速度。

10.如权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，所述六面体为方体。

11.一种构建地层速度场的装置，其特征在于，包括：

地层速度获取单元，用于获取目标区域内沿每条地表测线剖面上的每道速度序列的每个种子点处的地层速度；

网格体系构建单元，用于按照预设的网格步长对所述目标区域的地下地层进行空间划分，以生成该地下地层的六面体网格体系；

第一速度确定单元，用于基于获取的每道速度序列的每个种子点处的地层速度，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度；

第二速度确定单元，用于基于确定的每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度，以便构建所述目标区域的地层速度场。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一速度确定单元采用线性插值法，确定每道速度序列在穿越生成的六面体网格体系的每个网格平面时的地层速度。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，当每道速度序列垂直穿越每个网格平面时，所述线性插值法的计算公式为：

$w_k=\frac{w_j(z_k-z_j)+w_i(z_i-z_k)}{z_i-z_j}$

其中，

z_k表示生成的六面体网格体系的第k个网格平面的高度；

z_i、z_j分别表示在同一地表测线剖面上的同一道速度序列中距离第k个网格平面最近的两个种子点的高度，并且z_i>z_k>z_j；

w_i表示z_i处的地层速度；

w_j表示z_j处的地层速度；

w_k表示该道速度序列在穿越第k个网格平面时的地层速度。

14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二速度确定单元采用距离加权反比插值法，确定生成的六面体网格体系的每个网格平面上的每个网格顶点处的地层速度。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述距离加权反比插值法的计算公式为：

$w_p=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{w_i}{d_i^2}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{1}{d_i^2}}$

其中，

w_p表示在生成的六面体网格体系的任意一个网格平面上的任意一个网格顶点p处的地层速度；

n表示所有穿越该网格平面中以该网格顶点p为中心的预定区域的速度序列的数量；

w_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的地层速度；

d_i表示第i道速度序列穿越在该预定区域时的穿越点和该网格顶点p之间的距离。

16.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

第三速度确定单元，用于基于确定的每个网格顶点处的地层速度，确定该地下地层中的任意一点处的地层速度。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第三速度确定单元包括：

第四速度确定单元，用于如果该地下地层中的任意一点是生成的六面体网格体系的网格顶点，则将该网格顶点处的地层速度确定为该点处的地层速度；和/或，

第五速度确定单元，用于如果该地下地层中任意一点不是生成的六面体网格体系的网格顶点，则从生成的六面体网格体系中查找出该点所在的六面体网格单元，并基于查找的六面体网格单元对应的八个网格顶点处的地层速度，确定该点处的地层速度。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述第五速度确定单元采用三线性插值法，确定该点处的地层速度。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，当该点所在的六面体网格单元对应的八个网格顶点的空间位置坐标分别为：(x_i,y_j,z_k)、(x_i,y_j,z_k+a)、(x_i,y_j+a,z_k)、(x_i,y_j+a,z_k+a)、(x_i+a,y_j,z_k)、(x_i+a,y_j,z_k+a)、(x_i+a,y_j+a,z_k)、(x_i+a,y_j+a,z_k+a)时，所述第五速度确定单元

首先，通过如下公式沿着Z轴方向插值：

w_i,j＝|w₂(z_k+a-z)+w₁(z-z_k)|

w_i,j+1＝|w₄(z_k+a-z)+w₃(z-z_k)|

w_i+1,j＝|w₆(z_k+a-z)+w₅(z-z_k)|

w_i+1,j+1＝|w₈(z_k+a-z)+w₇(z-z_k)|；

然后，通过如下公式沿着Y轴方向插值：

w_i＝|w_i,j+1(y_j+a-y)+w_i,j(y-y_j)|

w_i+1＝|w_i+1,j+1(y_j+a-y)+w_i+1,j(y-y_j)|；

最后，通过如下公式沿着X方向轴插值：

w＝|w_i+1(x_j+a-x)+w_i(x-x_j)|；

其中，

a表示划分该地下地层的网格步长；

w₁表示(x_i,y_j,z_k)处的地层速度；

w₂表示(x_i,y_j,z_k+a)处的地层速度；

w₃表示(x_i,y_j+a,z_k)处的地层速度；

w₄表示(x_i,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；

w₅表示(x_i+a,y_j,z_k)处的地层速度；

w₆表示(x_i+a,y_j,z_k+a)处的地层速度；

w₇表示(x_i+a,y_j+a,z_k)处的地层速度；

w₈表示(x_i+a,y_j+a,z_k+a)处的地层速度；

w_i,j表示(x_i,y_j,z_k,w₁)和(x_i,y_j,z_k+a,w₂)的插值结果；

w_i,j+1表示(x_i,y_j+a,z_k,w₃)和(x_i,y_j+a,z_k+a,w₄)的插值结果；

w_i+1,j表示(x_i+a,y_j,z_k,w₅)和(x_i+a,y_j,z_k+a,w₆)的插值结果；

w_i+1,j+1表示(x_i+a,y_j+a,z_k,w₇)和(x_i+a,y_j+a,z_k+a,w₈)的插值结果；

w_i表示w_i,j和w_i,j+1的插值结果；

w_i+1表示w_i+1,j和w_i+1,j+1的插值结果；

w表示该地下地层中任意一点处的地层速度。

20.如权利要求11～19任一项所述的装置，其特征在于，所述六面体为方体。