CN106199693B - 地震数据速度谱自动拾取方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种地震数据速度谱自动拾取方法和装置。该方法包括以下步骤：对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理；基于已预处理的速度谱获得当前时间点附近的最大振幅的位置，作为当前拾取速度点；基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理；基于已去噪声处理的速度谱获得下一时间点附近的最大振幅的位置，作为下一个拾取速度点；以及判断是否获得所需个数的拾取速度点，如果未获得，则将下一个拾取速度点作为当前拾取速度点，返回执行上述基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的步骤，如果已获得，则输出所有拾取速度点，其中，仅保留速度值随时间递增的拾取速度点。

Description

地震数据速度谱自动拾取方法和装置

技术领域

本发明涉及地震数据处理领域，更具体地，涉及一种地震数据速度谱自动拾取方法和装置。

背景技术

随着地震勘探向多维，多分量、高精度方向发展，地震资料的数据呈几何级增长。如何提高地震资料处理过程中大量的速度谱拾取工作效率和精度成为影响地震资料处理工作进度的主要原因。

目前拾取速度谱主要通过手工拾取和计算机自动拾取来实现，手工拾取速度谱的工作效率较低，而计算机自动拾取速度谱能够极大地提高工作效率。目前，计算机自动拾取方法主要有非线性优化自动拾取方法，即对时间域速度谱用线性约束和非线性优化来完成自动拾取，以及用蒙特卡洛随机扰动方法自动拾取速度等等。

发明人发现，这些方法在对于相对简单的地质体速度谱自动拾取上取得了较好的效果，但是对于复杂地质体的速度自动拾取难以取得较高的精度，往往达不到生产处理要求。因此，提高复杂地质体的地震资料处理过程中的速度谱拾取精度是非常有必要的。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的速度谱拾取精度不高的问题。本发明提供了一种地震数据速度谱自动拾取方法和装置，以提供对复杂地质体的更高的拾取精度。

根据本发明的一方面，提出了一种地震数据速度谱自动拾取方法，该方法可以包括以下步骤：对共中心点(CMP)地震数据的速度谱进行去噪声预处理；基于已预处理的速度谱获得当前时间点附近的最大振幅的位置，作为当前拾取速度点；基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理；基于已去噪声处理的速度谱获得下一时间点附近的最大振幅的位置，作为下一个拾取速度点；以及判断是否获得所需个数的拾取速度点，如果未获得，则将下一个拾取速度点作为当前拾取速度点，返回执行上述基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的步骤，如果已获得，则输出所有拾取速度点，其中，仅保留速度值随时间递增的拾取速度点。

根据本发明的另一方面，提出了一种地震数据速度谱自动拾取装置，该装置可以包括以下部件：用于对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理的部件；用于基于已预处理的速度谱获得当前时间点附近的最大振幅的位置，作为当前拾取速度点的部件；用于基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的部件；用于基于已去噪声处理的速度谱获得下一时间点附近的最大振幅的位置，作为下一个拾取速度点的部件；以及用于判断是否获得所需个数的拾取速度点，如果未获得，则将下一个拾取速度点作为当前拾取速度点，返回执行上述基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的步骤，如果已获得，则输出所有拾取速度点的部件，其中，仅保留速度值随时间递增的拾取速度点。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明的示例性实施方案进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明的示例性实施方案中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是示出了根据本发明的示例性实施方案的地震数据速度谱自动拾取方法的步骤的框图。

图2是示出了地震数据速度谱线网格的示意图。

图3是示出了根据本发明的示例性实施方案的地震数据速度谱自动拾取方法的左右参考速度曲线的示意图。

图4是示出了根据本发明的示例性实施方案的地震数据速度谱自动拾取方法的拾取间隔的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方案。虽然附图中显示了本发明的优选实施方案，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方案所限制。相反，提供这些实施方案是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施方案1

图1是示出了根据本发明的示例性实施方案的地震数据速度谱自动拾取方法的步骤的框图。

在该实施方案中，地震数据速度谱自动拾取方法可以包括以下步骤：步骤101，对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理；步骤102，基于已预处理的速度谱获得当前时间点附近的最大振幅的位置，作为当前拾取速度点；步骤103，基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理；步骤104，基于已去噪声处理的速度谱获得下一时间点附近的最大振幅的位置，作为下一个拾取速度点；以及步骤105，判断是否获得所需个数的拾取速度点，如果未获得，则将下一个拾取速度点作为当前拾取速度点，返回执行上述基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的步骤103，如果已获得，则进入步骤106输出所有拾取速度点。其中，仅保留速度值随时间递增的拾取速度点。

该实施方案通过先对地震数据速度谱进行去噪声预处理，并在获得当前拾取速度点之后进一步对速度谱进行去噪声处理等步骤，实现了提高对于复杂地质体的拾取精度的技术效果。

共中心点地震数据的速度谱

共中心点地震数据的速度谱可通过本领域技术人员已知的任何方式获得，以下给出了一种示例。图2示出了地震数据速度谱线网格的示意图。参考图2，设共反射点道集内有N个记录道，每道采样点数为M，采样率为t_c，则每道地震记录为y(t_i)(i＝1，2，…，M)。每道地震记录的炮检距分别为x₁，x₂，…，x_n，各个记录道对应的正常时差分别为Δt₁，Δt₂，…，Δt_n，则炮检距为x_i的第i个记录道的正常时差可以为：

可见对于给定的炮检距，正常时差Δt_i是垂直反射时间t₀和叠加速度v_s的函数。反射时间可以根据原始样点的采样时间选取，t₁为第一个样点的采样时间，t₂为第二个样点的采样时间，依次类推，由此选定一系列双程垂直反射时间t₁，t₂，t₃，…，t_m。根据动校正原理，按照地震波在岩石中的传播速度范围，一般可以选取v₁范围为800-1500m/s，速度增量为50m/s，依次增加，由此给定一系列动校正速度v₁，v₂，v₃，…，v_m，计算每个t₀时刻的不同炮检距的地震道上的振幅同相叠加。具体而言，在固定t₀的情况下，任意选择一个速度v_i，唯一确定了一条双曲线轨迹，沿双曲线轨迹对各个炮检距x_i上的反射振幅y(t＇)进行叠加。其中，

t'＝t₀+Δt

通过上述公式计算炮检距为x_i，时间为t₀点的振幅值。因此，可以获得共中心点地震数据速度谱。

去噪声预处理

对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理的一个示例可以包括：设置左参考速度曲线和右参考速度曲线，将在左参考速度曲线左边的网格点振幅值置为零，右参考速度曲线右边的网格点的振幅值置为零图3示出了根据该示例对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理的示意图。

如图3所示，可以由用户自行限定两条离散的参考速度曲线，例如给定一组t-v对(即时间-速度对)，时间范围取值可以为0-采样最大时间(以毫秒表示)，速度范围可以为1000-9000m/s，并且同一时刻的右参考速度要比左参考速度大。在该示例中，可以默认左参考t-v对为(0，1500)，(2000，2500)，(4000，3000)，(6000，4000)；右参考t-v对为(0，4000)，(2000，5500)，(4000，7000)，(6000，8500)。然后，可以对离散的参考速度曲线沿着时间方向插值成连续的参考速度曲线。可以将在左参考速度曲线左边的网格点振幅值置为零，右参考速度曲线右边的网格点的振幅值也置为零。从而保证在搜寻最大值时，忽略掉在参考速度外面的网格点。本领域技术人员应理解，以上数值是示例性的，并非意在限制本发明。

对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理的另一个示例可包括：将小于阈值的振幅值设置为零。具体而言，用户可以自行设定最小阈值系数β，进而确定阈值，也即可拾取的最小振幅值F_min，

F_min＝F_mean*β

其中，F_mean可以为所有网格点振幅值的算术平均值，而最小阈值系数β可以由用户自行设定，取值范围可以为0-1之间，优选地取值为0.2。然后，将小于阈值F_min的振幅值设置为零，从而保证在搜寻最大值时，忽略掉振幅值较小的网格点。

本领域技术人员应理解，去噪声预处理不限于以上示例所限定的方式，而是可以采用能够对速度谱进行预处理以去除噪声的任意方式。

获得当前拾取速度点

在一个示例中，可以基于已预处理的速度谱获得当前时间点附近的最大振幅的位置，作为当前拾取速度点。获得当前时间点附近的最大振幅的位置的一个非限制性的示例如下。可以定义长度为时间方向样点个数的数组PickStatus[n]，并初始化为0，循环所有网格点的振幅值，找出最大的振幅值，并记录该值所在的道数位置VelIndex和时间位置TimeIndex，作为当前拾取速度点，并记录状态PickStatus[TimeIndex]＝VelIndex。

去噪声处理

基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的一个示例可以包括在当前拾取速度点周围，去除在给定的拾取间隔Gap的范围内的所有速度点。其中拾取间隔Gap为相邻两个拾取点之间的最小间隔，拾取间隔Gap可由用户自行设定，取值范围例如为10-50个，优选地为25个。

如图4所示，在该当前拾取速度点处，可向上和向下依次设置Gap个点的状态为无效状态(例如设为-1或0)，表示该时间点的所有横向振幅值不再纳入拾取范围。

基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的另一示例可以包括沿着当前拾取速度点向上和向下依次搜寻，当振幅值出现反转点时，去除当前拾取速度点和反转点之间的所有速度点。由于相邻两个拾取速度点(两个极大值点)之间必然存在一个转折点，因此可以沿着拾取点向上和向下依次搜寻，直到振幅值出现反转点，其中反转点即为振幅值比上一个点的振幅值小，同时也比下一个点的振幅值小的点。然后，设置反转点与当前拾取速度点之间所有点的状态为无效状态(例如设为-1或0)，表示这些速度点不再纳入拾取范围。

如上，完成了基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的步骤。

获得下一个拾取速度点

在一个示例中，可以基于已去噪声处理的速度谱获得下一时间点附近的最大振幅的位置，作为下一个拾取速度点。

判断是否达到预定条件

在一个示例中，可以判断是否达到最大拾取速度点个数MaxPoint，如果未达到最大拾取速度点个数MaxPoint，则可以将该下一个拾取速度点作为当前拾取速度点，返回执行上述基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的步骤。其中最大拾取速度点个数MaxPoint可以由用户自行设定，取值范围可为10-20个，优选地为15个。

通过迭代循环的方式执行去噪声处理、获得下一个拾取速度点，以及判断是否达到预定条件的步骤，当达到预定条件(例如最大拾取速度点个数MaxPoint时或剩余的所有振幅值小于阈值F_min)时，可以停止对速度点的拾取，然后输出所有拾取速度点。

仅保留速度值随时间递增的拾取速度点

在一个示例中，可通过以下方式实现仅保留速度值随时间递增的拾取速度点。例如，可对所有拾取速度点按照时间t从小到大的顺序排序，逐一比较各速度值。按照自然规律，时间越大，速度越大，如果速度变小，则有可能是不合理的速度点，因此，需要去除速度值随时间变小和不变的拾取速度点，仅保留速度值随时间递增的拾取速度点。

在另一个示例中，可通过以下方式实现仅保留速度值随时间递增的拾取速度点。可以在获得下一个拾取速度点的步骤中对下一个拾取速度点与当前拾取速度点的速度值进行比较，当下一个拾取速度点的速度值大于当前拾取速度点时，保留下一个拾取速度点；当下一个拾取速度点的速度值小于或等于当前拾取速度点时，去除下一个拾取速度点，从而仅保留速度值随时间递增的拾取速度点。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施方案的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施方案的有益效果，并不意在将本发明的实施方案限制于所给出的任何示例。

实施方案2

在该实施方案中，提供了一种地震数据速度谱自动拾取装置，装置可以包括以下部件：用于对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理的部件；用于基于已预处理的速度谱获得当前时间点附近的最大振幅的位置，作为当前拾取速度点的部件；用于基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的部件；用于基于已去噪声处理的速度谱获得下一时间点附近的最大振幅的位置，作为下一个拾取速度点的部件；以及用于判断是否获得所需个数的拾取速度点，如果未获得，则将下一个拾取速度点作为当前拾取速度点，返回执行上述基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的步骤，如果已获得，则输出所有拾取速度点的部件。其中，仅保留速度值随时间递增的拾取速度点。

该实施方案通过用于对地震数据速度谱进行去噪声预处理的部件，用于基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的部件等，实现了提高对于复杂地质体的拾取精度的技术效果。

在一个示例中，对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理可以包括：设置左参考速度曲线和右参考速度曲线，将在左参考速度曲线左边的网格点振幅值置为零，右参考速度曲线右边的网格点的振幅值置为零。

在一个示例中，对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理可以包括：将小于阈值的振幅值设置为零。

在一个示例中，基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理可以包括：在当前拾取速度点周围，去除在给定的拾取间隔的范围内的所有速度点。

在一个示例中，基于当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理可以包括：沿着当前拾取速度点向上和向下依次搜寻，当振幅值出现反转点时，去除当前拾取速度点和反转点之间的所有速度点。

在一个示例中，保留速度值随时间递增的拾取速度点可以包括：当下一个拾取速度点的速度值大于当前拾取速度点时，保留下一个拾取速度点，当下一个拾取速度点的速度值小于或等于当前拾取速度点时，去除下一个拾取速度点；或者对所有拾取速度点按照时间顺序排序，逐一比较各速度值，去除速度值随时间变小和不变的拾取速度点。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施方案的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施方案的有益效果，并不意在将本发明的实施方案限制于所给出的任何示例。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种地震数据速度谱自动拾取方法，所述方法包括以下步骤：

对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理；

基于已预处理的速度谱获得当前时间点附近的最大振幅的位置，作为当前拾取速度点；

基于所述当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理；

基于已去噪声处理的速度谱获得下一时间点附近的最大振幅的位置，作为下一个拾取速度点；以及

判断是否获得所需个数的拾取速度点，如果未获得，则将所述下一个拾取速度点作为当前拾取速度点，返回执行上述基于所述当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的步骤，如果已获得，则输出所有拾取速度点，

其中，仅保留速度值随时间递增的拾取速度点。

2.根据权利要求1所述的地震数据速度谱自动拾取方法，其中，对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理包括：设置左参考速度曲线和右参考速度曲线，将在所述左参考速度曲线左边的网格点振幅值置为零，所述右参考速度曲线右边的网格点的振幅值置为零。

3.根据权利要求1所述的地震数据速度谱自动拾取方法，其中，对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理包括：将小于阈值的振幅值设置为零。

4.根据权利要求1所述的地震数据速度谱自动拾取方法，其中，基于所述当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理包括：在所述当前拾取速度点周围，去除在给定的拾取间隔的范围内的所有速度点。

5.根据权利要求1所述的地震数据速度谱自动拾取方法，其中，基于所述当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理包括：沿着所述当前拾取速度点向上和向下依次搜寻，当振幅值出现反转点时，去除所述当前拾取速度点和所述反转点之间的所有速度点。

6.根据权利要求1所述的地震数据速度谱自动拾取方法，其中，保留速度值随时间递增的拾取速度点包括：

当所述下一个拾取速度点的速度值大于所述当前拾取速度点时，保留所述下一个拾取速度点，当所述下一个拾取速度点的速度值小于或等于所述当前拾取速度点时，去除所述下一个拾取速度点；或者

对所有拾取速度点按照时间顺序排序，逐一比较各速度值，去除速度值随时间变小和不变的拾取速度点。

7.一种地震数据速度谱自动拾取装置，所述装置包括以下部件：

用于对共中心点地震数据的速度谱进行去噪声预处理的部件；

用于基于已预处理的速度谱获得当前时间点附近的最大振幅的位置，作为当前拾取速度点的部件；

用于基于所述当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的部件；

用于基于已去噪声处理的速度谱获得下一时间点附近的最大振幅的位置，作为下一个拾取速度点的部件；以及

用于判断是否获得所需个数的拾取速度点，如果未获得，则将所述下一个拾取速度点作为当前拾取速度点，返回执行上述基于所述当前拾取速度点对速度谱进行去噪声处理的步骤，如果已获得，则输出所有拾取速度点的部件，

其中，仅保留速度值随时间递增的拾取速度点。