CN105247386A - 用来解释地质断层的地层地震道 - Google Patents

用来解释地质断层的地层地震道 Download PDF

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CN105247386A
CN105247386A CN201380075552.2A CN201380075552A CN105247386A CN 105247386 A CN105247386 A CN 105247386A CN 201380075552 A CN201380075552 A CN 201380075552A CN 105247386 A CN105247386 A CN 105247386A
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Abstract

本发明公开一种用于使用诊断显示、诊断工具和断层质量验证技术来构建清晰地层地震道以增强地质断层的解释的系统和方法，所述系统和方法包括：通过从已收集的平行于种子断层的一侧的多个地震道选择在地震道间隙之外的第一地震道；计算用于所述已选择地震道与针对预定数量的垂直上移和下移的下一地震道的互相关系数；将抛物线曲线拟合应用到每个互相关系数以便获取在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的子样本移位，以及分数；累加在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的所述子样本移位；从所述多个已收集的地震道中选择在所述地震道间隙之外的所述下一地震道；以及重复直到所述分数不大于预定阈值为止。

Description

用来解释地质断层的地层地震道
相关申请的交叉引用
不适用。
关于联邦政府赞助研究的声明
不适用。
发明领域
本发明大体涉及用于构造清晰的地层地震道以便增强地质断层的解释的系统或方法。更具体的说，本发明涉及使用诊断显示、诊断工具和断层质量验证技术来构造清晰的地层地震道从而增强地质断层的解释。
发明背景
在油气评价中，断层测绘对于确定运移通道和建立储层的横向边界是必不可少的。断层还可使储层破碎。传统地，断层由手动在2D或3D地震体中挑选作为在截面或时间片上的地震振幅或地震特征中的间断。这是油气评价的工作流程中最耗费时间的过程。
近几年，已经进行了若干次尝试来使断层解释自动化。这些尝试通常依靠处理地震体来加亮断层，随后在此类醒目的断层体中追踪断层。醒目断层体示出断层相关的间断碎片，所述间断碎片垂直取向并且由于短处理窗而通常远短于断层。然而，碎片还可由地震采集和处理赝像、由如在低海岸平原中的多河道的地层不连续性以及由烃效应而引起。交互式断层追踪器依赖于由解释人员标识的种子断层，这使得断层追踪更加可靠但是仍受到醒目断层体的质量的限制。
不幸地，地震数据体并不总是具有醒目断层体所需的质量，所述醒目断层体适合于自动断层提取方法。这可使其必须回复到传统的手动解释。甚至在所述醒目断层体足以使自动断层提取工作的情况中，仍然存在手动编辑和/或删除所得断层的需要。即使出现自动的断层提取，存在对工具的需要以便通过断层位置“对齐”、通过交互式断层追踪和通过计算断层落差来辅助手动解释过程，其必须以严格、一致和独立地评估断层质量作为基础。
附图简述
专利或申请文件包含至少一幅以彩色绘制出的绘图。在提出请求并支付必要费用后，美国专利与商标局将提供具有一张或多张彩色附图的本专利或专利申请公布的副本。
本发明在下文参照附图进行描述，其中利用相同的标号指代相同的元件，并且其中：
图1是示出用于实现本发明的方法的一个实施方案的流程图。
图2是示出用于执行图1中的步骤102的方法的一个实施方案的流程图。
图3A是示出图2中的步骤210的地震剖面和种子断层的显示。
图3B是已收集的平行于图3A中的种子断层的一侧的地震道的显示。
图4A是示出图2中的步骤211和212的已收集的地震道和倾角跟踪器的相关窗的显示。
图4B是示出在图2的步骤212中计算的互相关系数和应用于在图2的步骤213中的互相关系数的抛物线曲线拟合的图形显示。
图4C是示出图2中的步骤219的倾角跟踪器线或面的显示。
图5A是示出在图2的步骤220中计算的在种子断层一侧上的清晰地层地震道的显示。
图5B是示出在图2的步骤220中计算的在种子断层的另一侧上的另一个清晰地层地震道的显示。
图6是示出在图1的步骤103中计算的断层诊断显示的显示。
图7是示出针对在图6中的断层诊断显示的细节的显示。
图8是示出在图1的步骤104中计算的诊断工具(醒目的断层位置)的显示。
图9是示出用于彩色编码在图8中的醒目的断层位置的计算断层位置分数的显示。
图10是示出在图1的步骤104中计算的另一种诊断工具(断层位置的不确定性)的显示。
图11A和11B是示出在图1的步骤104中计算的另一种诊断工具(断层尖端)的显示。
图12A-12D是示出在图1的步骤104中计算的另一种诊断工具(断层落差)的显示。
图13A-13C是示出在图1的步骤106中执行的断层定位应用(断层对齐)的结果的显示。
图14A-14C示出具有图10中的断层位置不确定性的图13A-13C中的断层定位应用(断层对齐)的结果的显示。
图15A-15E是示出在图1的步骤107中执行的断层追踪应用(2D蛇形追踪器)的结果的显示。
图16A-16E是示出在图1的步骤107中执行的另一种断层追踪应用(3D蛇形追踪器)的结果。
图17A-17E是示出使用在图5A-5B中的清晰地层地震道的在图1的步骤108中手动执行以用于质量控制的消除断层应用的结果的显示。
图18A-18E是示出使用在图12A-12D中的断层落差计算的在图1的步骤108中手动执行以用于质量控制的另一个消除断层应用的结果的显示。
图19A-19B是示出基于在图12A-12D中的断层落差计算的在图1的步骤108中自动执行以用于质量控制的另一个消除断层应用的结果的显示。
图20是示出用于实现本发明的计算机系统的一个实施方案的流程图。
具体实施方式
因此，本发明通过提供用于构造清晰的地层地震道的系统和方法来克服现有技术的一个或多个缺陷，从而使用诊断显示、诊断工具和地层质量验证技术来增强地质断层的解释。
在一个实施方案中，本发明包括用于产生清晰地层地震道的方法，其包括：a)从已收集的平行于种子断层一侧的多个断层道选择在地震道间隙之外的第一地震道；b)计算用于所述已选择地震道与针对预定数量的垂直上移和下移的下一地震道的互相关系数；c)将抛物线曲线拟合应用到每个互相关系数以便获取在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的子样本移位，以及分数；d)累加在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的所述子样本移位；e)从所述多个已收集的地震道中选择在所述地震道间隙之外的所述下一地震道；f)重复步骤b)到e)直到所述分数不大于预定阈值并且在所述多个已收集的地震道中没有更多的地震道；g)跨越所述地震道间隙外推所述累加的子样本移位回到所述种子断层以形成线或面；h)通过沿所述地震道间隙之外的所述种子断层的所述侧上的所述线或所述面堆叠所述多个已收集的地震道来计算所述清晰的地层地震道。
在另一个实施方案中，本发明包括有形地承载用于产生清晰地层地震道的计算机可执行指令的非暂时性程序载体装置，所述指令可执行以实现：a)从已收集的平行于种子断层一侧的多个断层道选择在地震道间隙之外的第一地震道；b)计算用于所述已选择地震道与针对预定数量的垂直上移和下移的下一地震道的互相关系数；c)将抛物线曲线拟合应用到每个互相关系数以便获取在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的子样本移位，以及分数；d)累加在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的所述子样本移位；e)从所述多个已收集的地震道中选择在所述地震道间隙之外的所述下一地震道；f)重复步骤b)到e)直到所述分数不大于预定阈值并且在所述多个已收集的地震道中没有更多的地震道；g)跨越所述地震道间隙外推所述累加的子样本移位回到所述种子断层以形成线或面；h)通过沿所述地震道间隙之外的所述种子断层的所述侧上的所述线或所述面堆叠所述多个已收集的地震道来计算所述清晰的地层地震道。
通过细节描述本发明的主题，然而描述本身不意图限制本发明的范围。因此，所述主体还可以结合其他技术以其他方式实施，以便包括不同的步骤或类似于这里描述的步骤的步骤的组合。此外，尽管术语“步骤”在这里可描述所采用的方法的不同元素，但该术语不应被解释为暗示这里所公开的各个步骤之间的具体顺序，除非说明书明确限定了具体顺序。尽管下面的描述涉及石油和天然气工业，但本发明的系统和方法并不局限于此并且还可应用在其他工业中(例如水资源管理、碳封存或医学成像)以获得类似的结果。
方法描述
现在参照图1，其示出用于实现本发明的方法100的一个实施方案的流程图。
在步骤102中，使用已收集的地震道和在现有技术中熟知的互相关技术来产生清晰的地层地震道。参照图2进一步描述用于执行该步骤的方法的一个实施方案。
现在参照图2，其示出用于执行图1中的步骤102的方法200的一个实施方案的流程图。
在步骤210中，收集平行于2D或3D形式的种子剖面中的种子断层的一侧的预定数量[n]的地震道。在图3A中，提取从显示具有种子断层21的地震剖面20开始。所述种子断层接近在地震数据中清晰可见的间断，但无需与之相一致。地震解释人员将判断在上部中所述种子断层离右侧太远而且在下部中其离左侧太远。所述种子断层为2D形式的线或3D形式的面。所述种子断层可手动解释或根据相近的解释内插或外推。所述种子断层还可来源于自动断层跟踪器。所述种子断层可为在2D截面中的线或为3D表面。如果地震勘测为3D并且种子断层表面不可用，则其由正交投射到相邻截面上的种子断层线的构造。所述种子断层表面允许从3D地震体处提取地震道。地震剖面20的垂直轴可以双向时间或深度为单位。其被称作深度轴线。在图3B中，已收集的地震道22平行于以2D形式示出的种子断层21的一侧。在地震样本的垂向间隔处，所述地震道被内插从而使得沿道样本的间隔距离为常数。在已收集的地震道之间的横向间隔与地震样本的水平间隔相同。在图3B中，种子断层21的一侧上的已收集的地震道的数量为40。地震道的数量的下限由靠近断层的地震数据的质量强加，而且上限由远离所述断层的地层变化以及由断层之间的间隔强加。因此实际值为40到60个已收集地震道之间。在一些后续处理中，省略靠近断层的地震道以便避免位于并且围绕通常由地震迁移赝像引起的断层的劣质地震数据。这种省略被称为地震道间隙。所述地震道间隙通常为5到20个地震道。
在步骤211中，在所述间隙和已标记的地震道之外选择第一已收集的地震道[i]。
在步骤212中，计算用于已选择的地震道[i]与针对垂直上/下移的预定数量的道[i+1]的互相关系数。在图4A中，示出计算已选择的地震道的相关窗与垂直上移和下移42的预定数量上的下一地震道的相关窗的互相关系数。相关窗44以计算倾角的位置(中心线43)为中心。预定的垂直上移和下移的数量必须足够大以便表示在应用区域中的倾角的最大值。四个移位的典型数量包括45度的倾角(12.5m的地震道距、4msec采样和750m/s的双向地震反射速度)。所述相关窗乘以指数加权函数以便偏向于接近追踪器原点的值：
w(j)＝exp·((yj-y0)/y窗)＊＊２(1)
其中y0为中心深度，yj为样本j处的深度并且y窗为半窗的深度范围。相关窗44的长度大体上可以短(带有少量地层细节)或长(带有总体结构)。对于计算清晰的地层地震道，推荐长的相关窗以便降低局部噪声、移位赝像和(真实)断层拖曳的影响。在实践中，50到200个样本的相关窗效果良好。因此，相关窗44为100个样本。已收集的地震道的数量为40并且在种子断层21处的地震道间隙的为10个地震道。在图4B中，作为向上和向下的下一地震道的预定垂直移位的函数的互相关系数46的图形显示远离中心线47被示出。用于每个移位的相关系数46以点来表示。
在步骤213中，抛物线曲线拟合被应用到互相关系数46以便获取(a)在抛物线峰值位置处的在地震道[i]和地震道[i+1]之间的更准确的子样本移位；以及(b)分数。在图4B中，抛物线曲线拟合48的峰值49表示最优移位并且它的值为所述分数。
在步骤214中，方法200确定所述分数是否大于阈值(通常为.95)并且[i]是否小于[n]–1。所述阈值可通过图形用户界面(GUI)手动地确定为预定数量。如果所述分数不大于所述阈值并且[i]不小于[n]-1，则方法200进行到步骤219。如果所述分数大于所述阈值并且[i]小于[n]-1，则方法200进行到步骤217。
在步骤217中，累加在地震道[i]和地震道[i+1]之间的子样本移位。
在步骤219中，外推累加的子样本移位跨过地震道间隙回到种子断层以形成倾角跟踪器线或面。如果所述地震道间隙不为零，则在所述间隙之外的地震道的平均倾角移位被外推回到种子断层。所述倾角线被整体上移或下移从而对在断层位置处的倾角线进行修正。在图4C中，示出针对地震剖面20和种子断层21的倾角追踪器线40。倾角追踪器线40准确地跟随在地震剖面20中的倾角。
在步骤220中，通过沿在地震道间隙之外的种子断层一侧上的倾角跟踪器线或面堆叠已收集的地震道来计算清晰的地层地震道。在图5A中，示出在地震道间隙25之外的种子断层21的一侧上的已收集的地震道22和倾角跟踪器线40。此外，示出针对种子断层21的同一侧的清晰地层地震道23。所述清晰地层地震道是沿倾角跟踪器线堆叠已收集的地震道(即，对根据所述倾角跟踪器线移位的已收集的地震道求和)的结果。省略接近在地震道间隙25中的种子断层21的已收集的地震道22。
在步骤221中，方法200基于是否已在所述种子断层两侧上的计算清晰的地层地震道来确定是否停止。如果未在所述种子断层的两侧上计算清晰的地层地震道，则方法200回到步骤210从而计算在所述种子断层的另一侧上的另一个清晰的地层地震道。如果在在所述种子断层的两侧上已计算清晰的地层地震道，则所述方法进行到步骤222。在图5A中，清晰的地层地震道23对应种子断层21的一侧(左侧)。而且，在图5B中，清晰的地层地震道24对应种子断层21的另一侧(右侧)。
在步骤222中，将清晰的地层地震道和已收集的地震道传回步骤102。
再次参照图1，方法100进行到使用清晰的地层地震道和已收集的地震道的步骤103。
在步骤103中，计算基于清晰的地层地震道和已收集的地震道之间的相似性的断层诊断显示。针对根据倾角追踪器线的单个移位来计算在所述断层诊断显示中的在清晰地层地震道和已收集的地震道之间的互相关系数。所述清晰的地层地震道可通过针对预定窗而在方法200(步骤212)中使用的相同的指数函数来进行加权。较短的窗易于产生散乱的结果而较长的窗易于产生太平滑以至于不能充分表示断层和地震数据变化的结果。在图6和7中，示出断层诊断显示60。每个断层诊断显示60包括在图5A中的左边的清晰地层地震道23与在图5A中的已收集的地震道22的黄色的互相关73。每个断层诊断显示60还包括在图5B中的右边的清晰地层地震道24与在图5B中的已收集的地震道22的红色的互相关74。断层诊断显示60表示可放置在地震剖面顶部的图表。顶线71表示针对相关系数R＝1.0的标度线。所述图表的原点为在点70处顶线71和种子断层21相交的位置。对于每个已收集的地震道，存在起始于R＝0.5而且延伸到所述清晰的地层地震道和所述已收集的地震道的互相关系数的值的垂直线72。当该互相关系数小于0.5时，所述垂直线72被压下。所述互相关线75和76连接在已收集的地震道和在左边的清晰的地层地震道23和在右边的清晰的地层地震道24之间的互相关系数。在左边的清晰的地层地震道与已收集的地震道的互相关系数在其“自身”侧上通常较高并且跨过种子断层时急剧下降到在“相对”侧上的较低值。类似地，在右边的清晰的地层地震道与已收集的地震道的互相关系数在其“自身”侧上通常较高并且跨过种子断层时急剧下降到在“相对”侧上的较低值。实际断层位置将在洞77中，所述洞77介于在种子断层两侧上的从高位值到低位值的步骤之间。断层诊断显示60可用于辅助视觉评估断层的质量。界限清楚的断层将具有高“自身”互相关系数和低“相对”互相关系数，其中界限清楚的洞77在两者之间。当在断层处的地震间断并未被清楚界定时，洞77将不会被明确界定。当所述种子断层被错误定位时，洞77不会符合实际断层，因为清晰地层地震道的计算可能已包括太多来自相对侧的地震道。
在步骤104中，基于清晰的地层地震道计算诊断工具。在图8中，示出使用断层诊断显示60的醒目的断层位置(诊断工具)的计算。所述醒目的断层位置计算在点80处开始，在此处互相关线75和互相关线76相交。线81从点80垂直画出而且所述醒目的断层位置在线81和顶线71的交点82处绘出。每个交点82的连接展现醒目的断层位置83，其可根据断层位置分数进行着色。在图9中，示出用于彩色编码在图8中的醒目的断层位置83的断层位置分数的计算。所述断层位置分数为用于量化评估断层位置质量的数值。所述断层位置分数基于在“自身”和“相对”侧90-94上的清晰地层地震道和已收集的地震道之间的互相关系数的平均值，其可表示为：
断层位置分数(i)＝(m(R左-自身，i)-m(R左-相对，j)+m(R右-自身，i)-m(R右-相对，i))/2(2)
其中m为平均算子而且R为互相关系数。所述断层位置分数遵循所述互相关系数的高位值和从自身侧的平均相关到相对侧平均相关的大步骤。在图10中，示出使用断层诊断显示60的断层的位置不确定性的计算(诊断工具)和互相关线75、76。所述断层的位置不确定性由断层不可能位于区域中的假设推断而来，所述区域中在清晰的地层地震道和已收集的地震道之间的相关很高。断层位置不确定性的左和右边界线位于互相关线75、76在点101和102处与预定位置不确定性阈值线100相交之处。所述位置不确定性进而以三种方式显示：i)作为位置不确定性边界线104、105；ii)作为根据断层位置分数进行着色的透明填充物106；以及iii)作为在已收集的地震道的位置处的线107、108的透明显示，所述已收集的地震道针对断层侧进行标色并且在所述已收集的地震道的互相关系数低于位置不确定性阈值线100的位置处被压下。最后的示例性显示被称为“堤岸”显示，因为其类似河堤岸。所述三种位置不确定性显示中的每一种可单独示出。在所述断层诊断显示的任一端处的“自身”相关还可低于在点103处的位置不确定性阈值线100。这可反射逐步地层变化或远离断层的噪音，其在“河堤岸”显示上产生洞。在图11A和11B中，示出在断层尖端110(诊断工具)处的断层诊断显示60。断层尖端110在构造地质学中被定义为点，在其之外断层的落差为零。在断层尖端110之外，在种子断层21的左侧和右侧上的地震剖面数据之间的差异或其外推不复存在。从高“自身”侧相关到低“相对”侧相关的步骤在接近或高于断层尖端110时消失。向下降低，甚至微小的落差111也会导致重要步骤和在每个诊断显示60中的清晰界定的洞。在图12A-12D中，示出使用清晰的地层地震道23、24的断层落差(诊断工具)的计算。在图12B中而且在图12C中，所述清晰地层地震道23、24被垂直绘出。在图12C中，清晰的地层地震道24相对于另一个清晰的地层地震道23移位以便获取两者之间的匹配。从水平虚线120到水平虚线121的垂直移位界定跨过断层的落差123。在图12D中，落差123从种子断层21处水平向外以洋红色绘制。洋红色落差区域125的宽度表示落差估计的不稳定性。短栅极互相关用于在作为用于落差计算的基础的清晰地层地震道23、24之间的整数移位。正确的落差随后在互相关中的峰值处，其中两个清晰的地层地震道如图12C中示出的匹配。典型的栅极长为30个样本。由于一般的地质过程，所述落差可沿断层迅速变化并且因此限制栅极长度。不幸的是，短栅极长度导致在互相关(作为偏移函数)中的峰值不唯一。为了增强互相关峰值的唯一性，可使用非线性动态规划算法，例如像动态时间缠绕方法。这种过滤器被应用了两次，一次从上到下而且一次从下到上。所述过滤器输出在正确的落差下达到峰值，并且峰值的宽度对应于落差的不确定性。
在步骤105中，方法100基于使用参考图20进一步描述的客户端接口和/或视频接口的输入来确定是否选择应用(断层定位、断层追踪、消除断层作用)。如果应用不应基于所述输入进行选择，则方法100结束。如果应用应基于所述输入进行选择，则方法100进行到步骤106、107和/或108。
在步骤106中，使用来自步骤102的清晰地层地震道来执行断层定位应用。在图13A-13C中，示出在步骤106中执行的断层定位应用的结果，也称为断层“对齐”(snap)。种子断层21由在步骤104中计算并且参照图8描述的醒目的断层位置83代替。在图13A中，示出种子断层21和醒目的断层位置83。在图13B中，将最初的种子断层21示出为虚线，其对齐到新的断层位置130。针对新的断层位置130计算新的醒目的断层位置。在深度区域132中的断层位置分数从图13A中的粉红色和黄色变化成在图13B中的洋红色，表示新的位置130比最初的种子断层21更可靠。新的醒目的断层位置不在图13A中的醒目的断层位置83更接近新的断层位置130。在图13C中应用断层对齐的第二迭代。在断层位置分数中的提升相对较小。新的断层位置130当前在针对该新的断层位置130计算的新的醒目的断层位置的下方。因此，不存在进一步迭代的需要。在图13C中最初的种子断层21被示出为虚线。当对齐距离小于已收集地震道的大约1/8时，通常不必要进行断层对齐的再迭代。如果对齐距离较大，则清晰的地层地震道由来自种子断层的错误侧的已收集的地震道所污损。在断层对齐减少此情况后，重新计算清晰的地层地震道。在图14A-14F中，图13中的相同的断层定位应用(断层对齐)的执行与在步骤104中计算的并且参照图10描述的断层位置的不确定性一起示出。区域140示出当将断层从在图14A中的种子断层21对齐到在图14B中的第一迭代对齐和在图14C中的第二跌倒对齐。在图10中的堤岸显示中的单个线107、108合并到图14A-14C中的透明叠加。在图14A中的堤岸显示中的洞由来自种子断层的错误侧的地震道污损的清晰的地层地震道造成。除断层解释之外，位置的不确定性可用作概率储量估算程序的数字输入。
在步骤107中，使用来自步骤102的清晰地层地震道来执行断层追踪应用。在图15A-15E中，在步骤107中执行的断层追踪应用(又被称作“2D蛇形追踪器”)的结果在地震剖面20的后续视图上示出。该应用通过线性外推向上并且向下种子断层140，随后其根据在步骤104中计算并且参照图8描述的醒目的断层位置来计算用于所述外推的断层位置。如果可接受外推的新的位置的断层位置分数，则种子断层140通过延伸部分141、142在每个端部延伸并且对齐如图15B中示出的这些新的位置。该过程可通过添加图15C中的延伸部分143、144，以及图15D中的延伸部分145、146来重复进行。延伸部分146较短，因为其以外推的断层位置分数低于用户指定的阈值的位置为末端。向上，所述断层最终通过延伸部分147延伸，所述延伸部分147到达地震剖面的顶部边界。在种子断层的每个延伸部分上，除外推外还将早期的断层位置“对齐”。更长的种子断层允许在方法200中并且在图1的步骤103中计算和参照图6-7描述的断层诊断显示中使用更长的窗。这些更长的窗可显著改善断层定位。由于这一点，所述断层追踪应用产生可在墙壁中的裂缝中发现的蜿蜒的蛇形移动的视觉印象。参照图11A和11B描述的断层尖端计算用于通过断层追踪应用来停止断层的不当延伸。所述断层追踪应用还可用于以一致的方式切短(缩短)早期的手动解释的断层的或来自自动断层追踪程序的断层的长度。在图16A-16E中，在步骤107中执行的另一个断层追踪应用(又被称作“3D蛇形追踪器”)的结果使用模拟数据在相邻的地震剖面160-164上示出。所述结果从图16A中的种子断层165开始，投射到下一截面上的所述种子断层165在图16B中表示为虚线166。该断层以参照图13A-13C描述的相同的方式“对齐”到新的位置。依次地，新的断层随后投射到在图16C中的下一剖面并且被再次对齐。重复这个过程直到断层位置分数不可接受位置。为了使该应用工作，断层面不能平行于所述剖面。在实践中，需要30°-45°的最小角度。所述程序在任意取向的剖面上工作，并且所述剖面不需要完全平行。如果不存在在一个地震剖面上解释的一个种子断层，则断层投射可在剖面之间正交。当存在更多被解释或被追踪的种子断层时，可产生或外推3D断层面。收集在3D地震数据中的相邻截面上的地震道可提升在清晰地层地震道中的信噪比并且因此提升在3D蛇形追踪器中的位置计算。所述3D蛇形追踪器可全局应用，追踪断层位置分数允许的尽可能远的距离，或局部地在有限的一组地震剖面上远离种子断层。
在步骤108中，使用来自步骤102的清晰地层地震道来执行消除断层应用。所述消除断层应用有助于在被称为消除断层的技术中建立良好相关，所述技术可在由LandmarkGraphics公司所拥有的ezValidatorTM软件内实现。无断层地震剖面和匹配的清晰地层地震道为用于断层解释的优秀的验证工具并且提供跨越断层的地层变化的视图。在图17A-17E中，在地震剖面20的后续视图上示出在步骤108中手动执行的消除断层应用的结果。所述清晰地层地震道直接用作消除断层技术的质量保证。在图17A中，清晰的地层地震道170、171是类似的，但根据断层落差沿深度位移。在图17B中，对于在ezValidator放置消除断层锚172，并且在右侧拖放地震数据，清晰的地层地震道171连同所述地震数据一起拖拽直到其与围绕消除断层锚172的清晰地层地震道170相一致。在图17C中，放置第二消除断层锚173并且再次拖放所述地震数据直到所述清晰地层地震道围绕第二消除断层锚173。针对在图17D中的第三消除断层锚174和在图17E中的第四消除断层锚175重复这一过程。在图17E中，获取在清晰地层地震道170和171之间的良好匹配，其反应在消除断层之后跨越断层的地震模式的匹配。以这种方式匹配清晰的地层地震道与匹配的地震特性一起使用。所述清晰的地层地震道可有助于获取消除断层移位(锚)的已提升的准确度。在图18A-18E中，在地震剖面20的后续视图上示出在步骤108中手动执行的另一个消除断层应用的结果。在这里，落差显示为用于消除断层应用的另一个可视化质量控制工具。在图18A中，远离断层线水平绘制落差180以便表示落差计算的结果。在图18B中，对于将消除断层锚172放置在顶部，靠近消除断层锚172的落差180移动到断层线正下方的位置，这表示该相关正确而且其剩余落差为零。对于分别在图18C和18D中放置第二消除断层锚173和第三消除断层锚174，落差180在每个步骤处进行相同的操作。但是，更重要的是，落差180的总体宽度的逐渐减小表示断层的不确定性变得更小。在图18E中朝向端部，落差180完全隐藏在种子断层21的后面，这表示不存在剩余落差。在图19A-19B中，在地震剖面20的两个视图上示出在步骤108中自动执行的另一个消除断层应用的结果。这里落差180被直接用于通过沿种子断层21放置均匀分布的锚192并且将计算出的落差反向应用于移动每个锚来相对于另一侧181来移动地震数据的一侧182。这使得地震模式的匹配比从参照图17和18描述的手动操作程序获取的匹配更详细和准确。自动消除断层可减少涉及验证断层解释的时间和精力并且基于断层落差形成用于数字化断层质量评估的基础。使用层位追踪的自动消除断层使得成为层位追踪器跳过断层。
在由地震解释人员或野外地质人员应用以解释断层的重复程序中，在断层两侧上的移位的块的地质特性(岩性、地层性)具有视觉特征或以电缆测井的形式。在断层两侧上的两个特征随后被比较以精确定位断层的位置并且确定所述断层的偏移。无偏移的断层通常不被称为断层而是被描述成裂隙或断裂。来自图1中的步骤102的清晰的地层地震道可如上述特性一样使用。
所述清晰地层地震道从地震数据中提取并且进行专门处理以便提升其可靠性并且尽可能减少其信噪比。在3D地震数据中，这种信号处理会产生比在2D中信号处理好的结果，因为存在更多可用于标识信号和标识噪音的统计信息。
所述清晰的地层地震道还使得可计算出如断层位置分数和位置不确定性的诊断工具。这些诊断工具可用作断层解释期间在断层截面上和在醒目的断层体上的重叠显示。它们的数值可用于控制解释工作流(不良断层需要更多的时间和关注)，或者在油气储量的评估中使用。醒目的断层位置为另一种诊断工具，其可根据清晰的地层地震道和平行于种子断层的最初的地震道的局部相似性来计算。
2D和3D断层追踪应用还基于醒目的断层位置之后的种子断层的重复外推来实现。这些应用被称为“蛇形追踪器”。这些断层追踪应用基于断层专用的长栅极降噪处理。产生的断层比来自从一般的短栅极处理的醒目的断层体处获取的自动断层提取方法的那些断层更加健壮。
所述清晰的地层地震道重叠和所述断层落差可用作被称为消除断层的解释过程上的质量控制。
系统描述
本发明可通过如程序模块的计算机可执行的程序指令来实现，所述程序指令通常被称为由计算机执行的软件应用或应用程序。所述软件可包括，例如，执行特殊任务或实现特殊抽象数据类型的例程、程序、对象、部件和数据结构。所述软件形成使得计算机根据输入源作出反应的接口，为LandmarkGraphics公司销售的商业软件应用，其可用作实现本发明的接口应用。响应于结合已接收的数据源一起接受的数据，所述软件还可与其他的代码段合作以启动多个任务。所述软件可由存储和/或承载在任何种类的存储器上，例如CD-ROM、磁盘、磁泡存储器和半导体存储器(例如，各种类型的RAM或ROM)。再者，所述软件及其结果可通过如光纤、金属线的多种载体介质和/或通过如互联网的任何种类的网络传输。
另外，本领域的技术人员将理解，可利用各种计算机系统配置实施本发明，所述各种计算机系统配置包括手持式装置、多处理器系统、基于微处理器的装置或可编程消费电子产品、微型计算机、大型计算机以及类似装置。任意数目的计算机系统和计算机网络可与本发明一起使用。可以在分布式计算环境中实施本发明，在所述环境中由通过通信网络链接的远程处理装置来执行任务。在分布式计算环境，程序模块可位于包括存储器存储装置的本地和远程计算机存储介质中。因此本发明可结合在计算机系统或其他处理系统中的各种硬件、软件或它们的组合来实现。
现在参照图20，框图示出用于在计算机上实现本发明的系统的一个实施方案。所述系统包括有时被称为计算系统的计算单元，其包括存储器、应用程序、客户端接口、视频接口和处理单元。所述计算单元只是合适的计算环境的一个实例并且并不意图对本发明的使用或功能的范围做出任何限制。
所述存储器主要存储所述应用程序，其还可被描述成包括计算机可执行指令的程序模块，所述应用程序由计算单元执行以用于实现本文描述且在图1-19中示出的本发明。因此，所述存储器包括清晰地层地震道构建模块，其使得参照在图1中的步骤102描述的方法能够实行。所述存储器还包括断层诊断显示和诊断工具模块，其使得参照图1中的步骤103-104描述的方法能够实行。因此，所述存储器还包括清晰地层地震道应用模块，其使得参照在图1中的步骤105-108描述的方法能够实行。前述模块可集成来自图20中示出的剩余应用程序的功能性。特别地，可用作接口应用以便执行图1中的一个或多个步骤。尽管可用作接口应用，作为替代，可使用其他接口应用，或每个模块可用作独立应用程序。
尽管所述计算单元被示出为具有广义存储器，计算单元一般包括多种计算机可读介质。作为实例而非限制，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。所述计算系统存储器可包括以例如只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)的易失性和/或非易失性存储器的形式的计算机存储介质。含有基本例程的基本输入/输出系统(BIOS)通常存储在ROM中，所述基本例程有助于在计算单元内的元件之间传送信息，诸如有助于在启动期间传送信息。RAM通常含有可立即访问处理单元和/或当即在处理单元上运行的数据和/或程序模块。作为实例而非限制，所述计算单元包括操作系统、应用程序、其他程序模块和程序数据。
在存储器中示出的部件还可被包括在其他可擦除的/不可擦除的、易失性的/非易失性的计算机存储介质中，或者它们可通过应用程序接口(“API”)或云计算在计算单元中实现，所述应用程序接口或云计算可驻存于通过计算机系统或网络连接的单独的计算单元中。仅作为实例，硬盘驱动器可读出或写入不可擦除的、非易失性的磁性介质，磁盘驱动器可读出或写入可擦除的、非易失性磁盘，而且光盘驱动器可读出或写入可擦除的，非易失性的光盘，例如CDROM或其他光学介质。可用于本示例性操作环境的其他可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质包括(但不限于)盒式磁带、闪存卡、多功能数码光盘、数字视频磁带、固态RAM以及固态ROM等。上文论述的装置及其相关联的计算机存储介质存储用于计算单元的计算机可读指令、数据结构、程序模块以及其他数据。
客户端可通过客户端接口键入命令和信息到计算单元中，所述客户端接口可为如键盘和通常称作鼠标、轨迹球或触控板的定位装置的输入装置。输入装置可包括麦克风、控制杆、圆盘式卫星天线、扫描仪等等。这些和其他输入装置通常通过耦合到系统总线的客户端接口连接到处理单元，但可通过其他接口和总线结构连接，例如并行端口或通用串行总线(USB)。
监视器或其他类型的显示装置也经由如视频接口的接口连接到系统总线。图形用户界面(“GUI”)还可与视频接口一起使用以便从客户端接口接收指令并且将指令发射到处理单元。除了所述监视器之外，计算机还可包括如扬声器或打印机的其他外围输出装置，其可通过外围输出接口连接。
尽管未示出所述计算单元的许多其他内部部件，本领域的技术人员将会认识到这类部件和它们的互连是熟知的。
尽管本发明已结合当前优选实施方案来描述，但本领域的技术人员应当理解这并不意图将本发明限制于那些实施方案。因此，设想可对已公开的实施方案做出多种替换和修改而不违背由附属的权利要求及其等效物定义的本发明的精神和范围。

Claims (40)

1.一种用于产生清晰的地层地震道的方法，其包括：
a)从已收集的平行于种子断层一侧的多个地震道选择在地震道间隙之外的第一地震道；
b)计算用于所述已选择地震道与针对预定数量的垂直上移和下移的下一地震道的互相关系数；
c)将抛物线曲线拟合应用到每个互相关系数以便获取在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的子样本移位，以及分数；
d)累加在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的所述子样本移位；
e)从所述多个已收集的地震道中选择在所述地震道间隙之外的所述下一地震道；
f)重复步骤b)到e)直到所述分数不大于预定阈值，并且在所述多个已收集的地震道中没有更多的地震道；
g)跨越所述地震道间隙外推所述累加的子样本移位回到所述种子断层以形成线或面；以及
h)通过沿所述地震道间隙之外的所述种子断层的所述侧上的所述线或所述面堆叠所述多个已收集的地震道来计算所述清晰的地层地震道。
2.如权利要求1所述的方法，其还包括针对在所述种子断层的另一侧上收集的另外的多个地震道重复步骤a)到h)。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述种子断层为2D线或3D面。
4.如权利要求2所述的方法，其还包括基于所述清晰地层地震道和所述相应的多个已收集的地震道之间的相似性来计算断层诊断显示。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述断层诊断显示包括每个清晰的地层地震道与其相应的多个已收集的地震道的所述互相关系数，以及连接在每个相应的多个已收集的地震道与每个清晰的地层地震道之间的所述互相关系数的互相关线。
6.如权利要求5所述的方法，其还包括将所述断层诊断显示定位在地震剖面上以便确定种子断层质量。
7.如权利要求1所述的方法，其还包括基于每个清晰的地层地震道计算诊断工具。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述诊断工具表示使用基于断层位置分数的代码来显示的醒目的断层位置。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述断层位置分数由以下等式计算：
断层位置分数(i)＝(m(R左-自身，i)-m(R左-相对，i)+m(R右-自身，i)m(R右-相对，i))/2
10.如权利要求9所述的方法，其中所述诊断工具表示针对所述种子断层的位置的不确定性，其可显示为位置不确定性边界线、根据所述断层位置分数编码的透明填充物或在所述多个已收集的地震道中的每一个的位置处的透明线堤岸中的一个。
11.如权利要求7所述的方法，其中所述诊断工具表示显示在所述种子断层上的点处的断层尖端，在所述种子断层之外所述种子断层的落差为零。
12.如权利要求7所述的方法，其中所述诊断工具表示断层落差，其远离所述种子断层使用基于所述断层落差的不确定性的质量代码来显示。
13.如权利要求10所述的方法，其还包括使用每个清晰的地层地震道执行断层定位应用，其中所述种子断层由每个醒目的断层位置替代并且与针对所述种子断层的所述位置不确定性一起显示。
14.如权利要求8所述的方法，其还包括使用每个清晰的地层地震道执行断层追踪应用，其中所述种子断层通过线性外推在地震剖面内以2D的形式向上和向下延伸，并且根据所述醒目的断层位置计算每个外推的延伸部分的位置。
15.如权利要求8所述的方法，其还包括使用每个清晰的地层地震道执行断层追踪应用，其中所述种子断层通过线性外推或内插以3D的形式向前和向后投射到相邻地震剖面上，并且根据所述醒目的断层位置计算针对所述种子断层的每个投射的位置。
16.如权利要求1所述的方法，其还包括使用每个清晰的地层地震道来执行消除断层应用，以便指导手动消除断层并且获取在各个清晰地层地震道之间的较接近的匹配。
17.如权利要求1所述的方法，其还包括使用每个清晰地层地震道和针对所述种子断层的落差计算来执行消除断层应用以便指导手动消除断层。
18.如权利要求1所述的方法，其还包括使用每个清晰地层地震道和针对所述种子断层的落差计算来执行消除断层应用以便指导自动消除断层。
19.一种有形地承载用于产生清晰地层地震道的计算机可执行指令的非暂时性程序载体装置，所述指令可执行以实现：
a)从已收集的平行于种子断层一侧的多个地震道选择在地震道间隙之外的第一地震道；
b)计算用于所述已选择地震道与针对预定数量的垂直上移和下移的下一地震道的互相关系数；
c)将抛物线曲线拟合应用到每个互相关系数以便获取在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的子样本移位，以及分数；
d)累加在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的所述子样本移位；
e)从所述多个已收集的地震道中选择在所述地震道间隙之外的所述下一地震道；
f)重复步骤b)到e)直到所述分数不大于预定阈值，并且在所述多个已收集的地震道中没有更多的地震道；
g)跨越所述地震道间隙外推所述累加的子样本移位回到所述种子断层以形成线或面；以及
h)通过沿所述地震道间隙之外的所述种子断层的所述侧上的所述线或所述面堆叠所述多个已收集的地震道来计算所述清晰的地层地震道。
20.如权利要求19所述的程序载体装置，其还包括针对在所述种子断层的另一侧上收集的另外的多个地震道重复步骤a)到h)。
21.如权利要求19所述的程序载体装置，其中所述种子断层为2D线或3D面。
22.如权利要求20所述的程序载体装置，其还包括基于所述清晰地层地震道和所述相应的多个已收集的地震道之间的相似性来计算断层诊断显示。
23.如权利要求22所述的程序载体装置，其中所述断层诊断显示包括每个清晰的地层地震道与其相应的多个已收集的地震道的所述互相关系数，以及连接在每个相应的多个已收集的地震道与每个清晰的地层地震道之间的所述互相关系数的互相关线。
24.如权利要求23所述的程序载体装置，其还包括将所述断层诊断显示定位在地震剖面上以便确定种子断层质量。
25.如权利要求19所述的程序载体装置，其还包括基于每个清晰的地层地震道计算诊断工具。
26.如权利要求25所述的程序载体装置，其中所述诊断工具表示使用基于断层位置分数的代码来显示的醒目的断层位置。
27.如权利要求26所述的程序载体装置，其中所述断层位置分数由以下等式计算：
断层位置分数(i)＝(m(R左-自身，i)-m(R左-相对，i)+m(R右-自身，i)-m(R右-相对，i))/2
28.如权利要求27所述的程序载体装置，其中所述诊断工具表示针对所述种子断层的位置的不确定性，其可显示为位置不确定性边界线、根据所述断层位置分数编码的透明填充物或在所述多个已收集的地震道中的每一个的位置处的透明线堤岸中的一个。
29.如权利要求25所述的程序载体装置，其中所述诊断工具表示显示在所述种子断层上的点处的断层尖端，在所述种子断层之外所述种子断层的落差为零。
30.如权利要求25所述的程序载体装置，其中所述诊断工具表示断层落差，其远离所述种子断层使用基于所述断层落差的不确定性的质量代码来显示。
31.如权利要求28所述的程序载体装置，其还包括使用每个清晰的地层地震道执行断层定位应用，其中所述种子断层由每个醒目的断层位置替代并且与针对所述种子断层的所述位置不确定性一起显示。
32.如权利要求26所述的程序载体装置，其还包括使用每个清晰的地层地震道执行断层追踪应用，其中所述种子断层通过线性外推在地震剖面内以2D的形式向上和向下延伸，并且根据所述醒目的断层位置计算每个外推的延伸部分的位置。
33.如权利要求26所述的程序载体装置，其还包括使用每个清晰的地层地震道执行断层追踪应用，其中所述种子断层通过线性外推或内插以3D的形式向前和向后投射到相邻地震剖面上，并且根据所述醒目的断层位置计算针对所述种子断层的每个投射的位置。
34.如权利要求19所述的程序载体装置，其还包括使用每个清晰的地层地震道来执行消除断层应用，以便指导手动去除断层并且获取在各个清晰地层地震道之间的较接近的匹配。
35.如权利要求19所述的程序载体装置，其还包括使用每个清晰地层地震道和针对所述种子断层的落差计算来执行消除断层应用以便指导手动消除断层。
36.如权利要求19所述的程序载体装置，其还包括使用每个清晰地层地震道和针对所述种子断层的落差计算来执行消除断层应用以便指导自动消除断层。
37.一种有形地承载用于产生清晰地层地震道的计算机可执行指令的非暂时性程序载体装置，所述指令可执行以实现：
a)从已收集的平行于种子断层一侧的多个地震道选择在地震道间隙之外的第一地震道；
b)计算用于所述已选择地震道与针对预定数量的垂直上移和下移的下一地震道的互相关系数；
c)将抛物线曲线拟合应用到每个互相关系数以便获取在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的子样本移位，以及分数；
d)累加在所述已选择的地震道和所述下一地震道之间的所述子样本移位；
e)从所述多个已收集的地震道中选择在所述地震道间隙之外的所述下一地震道；
f)重复步骤b)到e)直到所述分数不大于预定阈值，并且在所述多个已收集的地震道中没有更多的地震道；
g)跨越所述地震道间隙外推所述累加的子样本移位回到所述种子断层以形成线或面；
h)通过沿所述地震道间隙之外的所述种子断层的所述侧上的所述线或所述面堆叠所述多个已收集的地震道来计算所述清晰的地层地震道；以及
i)针对在所述种子断层的另一侧上收集的另外多个地震道重复步骤a)到h)。
38.如权利要求37所述的程序载体装置，其中所述种子断层为2D线或3D面。
39.如权利要求38所述的程序载体装置，其中所述3D线为在2D地震剖面或穿过3D地震体的垂直剖面中的2D多段线。
40.如权利要求38所述的程序载体装置，其中所述3D面在多个2D地震剖面上或在穿过3D地震体的垂直剖面上内插或外推。
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