CN104570091B - 一种获得初至波射线的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供的一种获得初至波射线的方法和装置。该方法包括：采集地震数据；根据所述地震数据建立层状的速度模型；获取所述速度模型中的层厚度和层速度，根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时；根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间；比较所述旅行时间，取所述旅行时间的最小值的射线，所述射线是初至波射线。利用本申请实施例提供的技术方案可以准确的获得初至波射线。

Description

一种获得初至波射线的方法和装置

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其涉及的一种获得初至波射线的方法和装置。

背景技术

地震勘探中的静校正处理技术可以用来解决地震波在近地表介质旅行时间变化影响反射波叠加成像的问题。在静校正处理技术中，初至是地震资料的一个重要属性。在地震资料处理过程中，通常可以利用初至的属性解决地震数据的静校正问题。当地震发生后，由于各种地震波的传播速度不同，传播到观测点的时间也就有先后。地震观测点最先接收到的波就可以称为初至波。

野外近地表模型大多都是层状的，而目前的商业软件中使用的模型都是规则网格模型来等效层状模型，并且从浅到深，速度呈连续状，这种射线追踪的方法只适应规则网格的速度连续变化的模型，而无法适应速度突变的层状模型，这与实际地表情况不符。因此，不能准确的获得初至波射线，也无法反演出相对精确的近地表模型。

发明内容

本申请的目的是提供一种获得初至波射线的方法和装置，以获得准确的层状模型的初至波射线。

为了实现上述目的，本申请提供了一种获得初至波射线的方法，该方法包括：

采集地震数据；

根据所述地震数据建立层状的速度模型；

获取所述速度模型中的层厚度和层速度，根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时；

根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间；

比较所述旅行时间，取所述旅行时间的最小值的射线，所述射线是初至波射线。

在一个优选的实施例中，该方法还包括：对所述初至波射线进行网格剖分，获取射线穿过网格的索引和所述网格中射线旅行的距离。

在一个优选的实施例中，所述根据所述地震数据建立层状的速度模型包括：

根据所述地震数据以接收点和激发点的高程建立地表面；

从所述地震数据获取最小高程值，根据所述最小高程值获得模型的水平底界面；

从所述地震数据获取地震道道距，根据所述道距设置模型水平方向的网格间距；

根据地震数据获取垂直方向的层数；

根据地震数据线性内插每层面上网格节点的高程值，层间用常速填充。

在一个优选的实施例中，所述根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时包括：

根据所述层厚度和层速度并利用公式获取激发点和接收点到目的层的延迟时，公式如下：

其中，D_n代表激发点或接收点到第n层目的层的延迟时(1<n<＝6)，H_i代表第i层在激发点或接收点位置处的厚度，V_n代表第n层目的层的速度。

在一个优选的实施例中，所述根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间包括：

根据观测系统，获取每个激发点到接收点的距离，利用公式获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间，公式如下：

其中，T_n为激发点通过第n层的界面到达接收点的旅行时间，D_sn代表激发点到第n层目的层的延迟时，D_rn代表接收点到第n层目的层的延迟时，V_n代表第n层目的层的速度，X代表每个激发点到接收点的距离。

本申请另一方面还提供一种获得初至波射线的装置，该装置包括：

地震数据采集单元，用于采集地震数据；

速度模型建立单元，用于根据所述地震数据建立层状的速度模型；

延迟时获取单元，用于获取所述速度模型中的层厚度和层速度，根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时；

旅行时间获取单元，用于根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间；

初至波射线获取单元，用于比较所述旅行时间，取所述旅行时间的最小值的射线，所述射线是初至波射线。

在一个优选的实施例中，该装置还包括：

网格剖分单元，用于对所述初至波射线进行网格剖分，获取射线穿过网格的索引和所述网格中射线旅行的距离。

在一个优选的实施例中，所述速度模型建立单元包括：

地表面建立模块，用于根据所述地震数据以接收点和激发点的高程建立地表面；

水平底界面获取模块，用于从所述地震数据获取最小高程值，根据所述最小高程值获得模型的水平底界面；

网格间距获取模块，用于从所述地震数据获取地震道道距，根据所述道距设置模型水平方向的网格间距；

层数获取模块，用于根据地震数据获取垂直方向的层数；

高程值内插模块，用于线性内插每层面上网格节点的高程值，层间用常速填充。

在一个优选的实施例中，所述根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时包括：

根据所述层厚度和层速度并利用公式获取激发点和接收点到目的层的延迟时，公式如下：

其中，D_n代表激发点或接收点到第n层目的层的延迟时(1<n<＝6)，H_i代表第i层在激发点或接收点位置处的厚度，V_n代表第n层目的层的速度。

在一个优选的实施例中，所述根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间包括：

根据观测系统，获取每个激发点到接收点的距离，利用公式获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间，公式如下：

其中，T_n为激发点通过第n层的界面到达接收点的旅行时间，D_sn代表激发点到第n层目的层的延迟时，D_rn代表接收点到第n层目的层的延迟时，V_n代表第n层目的层的速度，X代表每个激发点到接收点的距离。

由此可见，本申请实施例提供的技术方案通过采集的地震数据建立层状的速度模型，根据该速度模型中的层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时；根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间；根据旅行时间判断出初至波射线。与现有技术相比，大大提高了获得的初至波射线的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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是本申请一种获得的初至波射线的方法的第一实施例的流程图；

图2是本申请一种获得的初至波射线的方法的第二实施例的流程图；

图3是本申请一种获得的初至波射线的装置的第一实施例的流程图；

图4是本申请一种获得的初至波射线的装置的第一实施例中速度模型建立单元的模块流程图；

图5是本申请一种获得的初至波射线的装置的第二实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面以几个具体的例子详细说明本申请实施例的具体实现。

以下首先介绍本申请一种获得初至波射线的方法的第一实施例。结合附图1，该实施例包括：

S101：采集地震数据。

在实际应用中，地震数据采集一般可以在勘探区域布置二维或三维测线，使用炸药震源或可控震源激发地震波。炸药震源或可控震源所在点可以被称为炮点，也即激发点。沿着测线可以布置多个检波器来接收地震波信号，也即接收点。检波器或检波器组的数量可以根据需要进行设定，各检波器组之间排列方式可以不同，如中间放炮排列、端点放炮排列等，也可以根据需要进行设定。炮点和对应的检波器所在的检波点就可以形成一个地震道。检波器接收到地震波信号后，可以离散采样地震数据，并以数字形式记录在磁带上，作为该地震道的地震数据。

在本申请的具体实施例中，可以采用现有的地震数据采集系统进行数据采集。

S102：根据所述地震数据建立层状的速度模型。

进一步的，建立层状的速度模型是指根据采集的地震数据以接收点和激发点的高程建立地表面，再根据最小高程获得模型的水平底界面、水平方向的网格间距和垂直方向的层数，线性内插每层面上网格节点的高程值，层间用常速填充。

进一步的，这里的水平方向的网格间距为10m，是根据道距获得的，但在实际应用中，可以根据实际勘探的情况进行设定，本申请实施例并不以此为限。

进一步的，这里的垂直方向的层数为6层，但在实际应用中，可以根据实际勘探的情况进行设定，本申请实施例并不以此为限。

进一步的，这里的层速从浅到深，也即从第一层到第六层依次是500m/s、1000m/s、2000m/s、3000m/s、4000m/s和5000m/s，但在实际应用中，可以根据实际勘探的情况进行设定，本申请实施例并不以此为限。

S103：获取所述速度模型中的层厚度和层速度，根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时。

进一步的，根据步骤S102获得的速度模型中获取层厚度和层速度是根据中获得的获得。

进一步的，获得激发点和接收点到每个目的层的延迟时，可以通过如下计算公式：

其中，D_n代表激发点或接收点到第n层目的层的延迟时(1<n<＝6)，H_i代表第i层在激发点或接收点位置处的厚度，V_n代表第n层目的层的速度。

S104：根据所述延迟时、所述层速度和激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间。

进一步的，根据观测系统信息，可以获得每个激发点到接收点的距离，结合层速度和延迟时的情况下，可以得到激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间，公式如下：

其中，T_n为激发点通过第n层的界面到达接收点的旅行时间，D_sn代表激发点到第n层目的层的延迟时，D_rn代表接收点到第n层目的层的延迟时，V_n代表第n层目的层的速度，X代表每个激发点到接收点的距离。

S105：比较所述旅行时间，取所述旅行时间的最小值的射线，所述射线是初至波射线。

进一步的，比较步骤S103获得的激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间，由于各种地震波的传播速度不同，传播到接收点的就有先后。地震发生后，接收点最先接收到的波即为初至波。因此，取所述旅行时间的最小值的射线为初至波的射线。

由此可见，本申请第一方法实施例提供的技术方案通过采集的地震数据建立层状的速度模型，根据该速度模型中的层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时；根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间；根据旅行时间判断出初至波射线。与现有技术相比，大大提高了获得的初至波射线的准确率。

本申请第二实施例在第一实施例的基础之上，还增加了一个额外的步骤。图2为本申请第二实施例提供的一种获得初至波射线的方法流程图。如图2所示，所述方法包括：

S201：采集地震数据。

S202：根据所述地震数据建立层状的速度模型。

S203：获取所述速度模型中的层厚度和层速度，根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时。

S204：根据所述延迟时、所述层速度和激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间。

S205：比较所述旅行时间，取所述旅行时间的最小值的射线，所述射线是初至波射线。

S206：对所述初至波射线进行网格剖分，获取射线穿过网格的索引和所述网格中射线旅行的距离。

这里进行网格剖分，就可以获取射线穿过速度模型网格的索引和所述速度模型网格中射线旅行的距离。该信息可用于层析反演。

由此可见，本申请第二方法实施例提供的技术方案通过采集的地震数据建立层状的速度模型，根据该速度模型中的层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时；根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间；根据旅行时间判断出初至波射线，并对所述初至波射线进行网格剖分，获取射线穿过所述速度模型网格的索引和所述速度模型网格中射线旅行的距离，可以用于层析反演。与现有技术相比，大大提高了获得的初至波射线的准确率，能反演出相对精确的近地表模型。

上述第一方法实施例，对应的获取初至波射线的装置第一实施例可以如图3所示，该装置包括：地震数据采集单元301、速度模型建立单元302，延迟时获取单元303、旅行时间获取单元304和初至波射线获取单元305。

其中，地震数据采集单元301用于采集地震数据；速度模型建立单元302用于根据所述地震数据建立层状的速度模型；延迟时获取单元303用于获取所述速度模型中的层厚度和层速度，根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时；旅行时间获取单元304用于根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间；初至波射线获取单元305用于比较所述旅行时间，取所述旅行时间的最小值的射线，所述射线是初至波射线。

在一个优选的实施例中，如图4所示，所述速度模型建立单元302包括：地表面建立模块3021、水平底界面获取模块3022、网格间距获取模块3023、层数获取模块3024和高程值内插模块3025。

其中，地表面建立模块3021用于根据所述地震数据以接收点和激发点的高程建立地表面；水平底界面获取模块3022用于从所述地震数据获取最小高程值，根据所述最小高程值获得模型的水平底界面；网格间距获取模块3023用于从所述地震数据获取地震道道距，根据所述道距设置模型水平方向的网格间距；层数获取模块3024用于根据地震数据获取垂直方向的层数；高程值内插模块3025用于线性内插每层面上网格节点的高程值，层间用常速填充。

上述第二方法实施例，对应的获取初至波射线的装置第二实施例可以如图5所示，该装置包括：地震数据采集单元501、速度模型建立单元502，延迟时获取单元503、旅行时间获取单元504、初至波射线获取单元505和网格剖分单元506。

其中，地震数据采集单元501用于采集地震数据；速度模型建立单元502用于根据所述地震数据建立层状的速度模型；延迟时获取单元503用于获取所述速度模型中的层厚度和层速度，根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时；旅行时间获取单元504用于根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间；初至波射线获取单元505用于比较所述旅行时间，取所述旅行时间的最小值的射线，所述射线是初至波射线；网格剖分单元506用于对所述初至波射线进行网格剖分，获取射线穿过网格的索引和所述网格中射线旅行的距离。

在一个优选的实施例中，所述根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时包括：

根据所述层厚度和层速度并利用公式获取激发点和接收点到目的层的延迟时，公式如下：

其中，D_n代表激发点或接收点到第n层目的层的延迟时(1<n<＝6)，H_i代表第i层在激发点或接收点位置处的厚度，V_n代表第n层目的层的速度。

在一个优选的实施例中，所述根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间包括：

根据观测系统，获取每个激发点到接收点的距离，利用公式获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间，公式如下：

其中，T_n为激发点通过第n层的界面到达接收点的旅行时间，D_sn代表激发点到第n层目的层的延迟时，D_rn代表接收点到第n层目的层的延迟时，V_n代表第n层目的层的速度，X代表每个激发点到接收点的距离。

由此可见，本申请实施例提供的技术方案通过采集的地震数据建立层状的速度模型，根据该速度模型中的层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时；根据所述延迟时、所述层速度和每个激发点到接收点的距离获取激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间；根据旅行时间判断出初至波射线，并对所述初至波射线进行网格剖分，获取射线穿过所述速度模型网格的索引和所述速度模型网格中射线旅行的距离，可以用于层析反演。与现有技术相比，大大提高了获得的初至波射线的准确率，能反演出相对精确的近地表模型。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (6)

1.一种获得初至波射线的方法，其特征在于，该方法包括：

采集地震数据；

以所述地震数据的接收点和激发点的高程建立地表面，以及根据最小高程确定水平底界面、水平方向的网格间距和垂直方向的层数，线性内插每层面上网格节点的高程值，层间用常速填充来建立层状的速度模型；

获取所述速度模型中的层厚度和层速度，根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时；

计算每个激发点到接收点的距离与相应层速度的比值，将所述比值、所述激发点到目的层的延迟时、以及所述接收点到目的层的延迟时的和作为相应激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间；

比较所述旅行时间，取所述旅行时间的最小值的射线，所述射线是初至波射线；

其中，所述根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时采用下述公式计算：

<mrow> <msub> <mi>D</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <mfrac> <msub> <mi>H</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>V</mi> <mi>i</mi> </msub> </mfrac> <mi>C</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>i</mi> </mrow>

其中，D_n代表激发点或接收点到第n层目的层的延迟时(1<n<＝6)，H_i代表第i层在激发点或接收点位置处的厚度，V_n代表第n层目的层的速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：对所述初至波射线进行网格剖分，获取射线穿过网格的索引和所述网格中射线旅行的距离。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述地震数据建立层状的速度模型包括：

根据所述地震数据以接收点和激发点的高程建立地表面；

从所述地震数据获取最小高程值，根据所述最小高程值获得模型的水平底界面；

从所述地震数据获取地震道道距，根据所述道距设置模型水平方向的网格间距；

根据地震数据获取垂直方向的层数；

根据地震数据线性内插每层面上网格节点的高程值，层间用常速填充。

4.一种获得初至波射线的装置，其特征在于，该装置包括：

地震数据采集单元，用于采集地震数据；

速度模型建立单元，用于以所述地震数据的接收点和激发点的高程建立地表面，以及根据最小高程确定水平底界面、水平方向的网格间距和垂直方向的层数，线性内插每层面上网格节点的高程值，层间用常速填充来建立层状的速度模型；

延迟时获取单元，用于获取所述速度模型中的层厚度和层速度，根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时；

旅行时间获取单元，用于计算每个激发点到接收点的距离与相应层速度的比值，将所述比值、所述激发点到目的层的延迟时、以及所述接收点到目的层的延迟时的和作为相应激发点通过每个层的界面到达接收点的旅行时间；

初至波射线获取单元，用于比较所述旅行时间，取所述旅行时间的最小值的射线，所述射线是初至波射线；

其中，所述根据所述层厚度和层速度获取激发点和接收点到目的层的延迟时采用下述公式计算：

<mrow> <msub> <mi>D</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <mfrac> <msub> <mi>H</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>V</mi> <mi>i</mi> </msub> </mfrac> <mi>C</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>i</mi> </mrow>

其中，D_n代表激发点或接收点到第n层目的层的延迟时(1<n<＝6)，H_i代表第i层在激发点或接收点位置处的厚度，V_n代表第n层目的层的速度。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，该装置还包括：网格剖分单元，用于对所述初至波射线进行网格剖分，获取射线穿过网格的索引和所述网格中射线旅行的距离。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述速度模型建立单元包括：

地表面建立模块，用于根据所述地震数据以接收点和激发点的高程建立地表面；

水平底界面获取模块，用于从所述地震数据获取最小高程值，根据所述最小高程值获得模型的水平底界面；

网格间距获取模块，用于从所述地震数据获取地震道道距，根据所述道距设置模型水平方向的网格间距；

层数获取模块，用于根据地震数据获取垂直方向的层数；

高程值内插模块，用于线性内插每层面上网格节点的高程值，层间用常速填充。