CN107390265A - 一种速度模型的平滑方法及叠前深度偏移速度建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种速度模型的平滑方法及叠前深度偏移速度建模方法。所述平滑方法采用随深度变化的平滑参数实现对速度模型的空变平滑。所述叠前深度偏移速度建模方法在速度建模过程中，采用本发明的平滑方法对速度模型进行平滑。本发明能够实现了速度模型的空变平滑，同时保留浅部的层析细节和平滑深部的成块更新量。

Description

一种速度模型的平滑方法及叠前深度偏移速度建模方法
技术领域
本发明属于石油天然气地震勘探领域，更具体地讲，涉及一种用于石油地震勘探中深度域速度建模中对层析结果的平滑方法。
背景技术
复杂构造区域，叠前深度偏移有助于提高地下构造的成像效果。但是叠前深度偏移需要较为精确的速度场，现阶段，采用反射层析估计深度域速度。
由于介质初始速度不准确，导致深部同向轴在道集中不聚焦，而此时道集内同向轴的弯曲度不仅受当前点速度不准确的影响同时也受上层地层速度不准确的综合影响。因此，随着深度的逐渐增加，道集内同向轴的弯曲度越不能真实反映当前反射点的速度偏差。
随着深度的逐渐增加，深部的射线密度较低，层析结果容易在深部出现空白更新区，有必要通过平滑对层析结果进行平滑，使层析结果更能反映速度变化的趋势。然而，常规平滑方式不能同时保留浅部的层析细节和平滑深部的成块更新量。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的在于提供一种空变的层析平滑方法，以同时保留浅部的层析细节和平滑深部的成块更新量。
为了实现上述目的，本发明提供了一种速度模型的平滑方法。所述平滑方法采用随深度变化的平滑参数实现对速度模型的空变平滑。
根据本发明示例性实施例的速度模型的平滑方法，所述平滑方法可以包括对速度模型X方向和/或Z方向的数据进行平滑，其中，所述对速度模型Z方向的数据(即相同道对应的速度)进行平滑的步骤包括：沿速度模型Z方向进行分段，每一段分别采用各自的平滑参数完成速度模型Z方向上数据的平滑；所述对速度模型X方向的数据(即相同深度对应的速度)进行平滑的步骤包括：利用随深度方向变化的平滑参数，完成速度模型X方向上数据的平滑。
根据本发明示例性实施例的速度模型的平滑方法，所述分段步骤中分段数D＝[log2 NZ]+1，每一段长度为相邻两段之间的重合长度不小于其中，NZ为速度模型在Z方向上的采样点数目，Z方向为深度方向。
根据本发明示例性实施例的速度模型的平滑方法，每一段采用阶数随深度变化的Savitzky-Golay滤波器，完成速度模型深度方向上数据的平滑。
根据本发明示例性实施例的速度模型的平滑方法，所述每一段应用的Savitzky-Golay滤波器的阶数通过以下方式获得：根据下式(1)计算每个深度点z的阶数nz，求取每一段内深度点的平均阶数i＝1、2、…、D且为正整数，将所述平均阶数作为相应段内Savitzky-Golay滤波器的阶数。
式中，NZ为速度模型在Z方向的采样点数目，Z方向为深度方向，MAX为最大平滑参数，MIN为最小平滑参数。
根据本发明示例性实施例的速度模型的平滑方法，沿X方向采用随深度变化的Savitzky-Golay滤波器，完成对速度模型X方向上数据的平滑。
根据本发明示例性实施例的速度模型的平滑方法，根据式(1)计算X方向随深度变化的阶数nz；将所述阶数nz作为Savitzky-Golay滤波器的阶数。
根据本发明示例性实施例的速度模型的平滑方法，所述平滑方法可以采用最小二乘法对速度模型进行平滑，最小二乘法的阶数随深度变化。
根据本发明示例性实施例的速度模型的平滑方法，所述平滑方法可以采用Savitzky-Golay滤波器对速度模型进行平滑，该Savitzky-Golay滤波器的阶数随深度变化。
本发明另一方面提供了一种叠前深度偏移速度建模方法。所述叠前深度偏移速度建模方法在速度建模过程中，采用如上所述的平滑方法对速度模型进行平滑。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明解决了通过深度构造平滑参数，实现了速度模型的空变平滑，同时保留浅部的层析细节和平滑深部的成块更新量。
附图说明
图1示出了根据本发明的示例性实施例的速度模型的平滑方法的X方向阶数随深度变化示意图。
图2示出了根据本发明的示例性实施例的速度模型的平滑方法的Z方向阶数随深度变化的示意图。
图3示出了待平滑速度模型的示意图。
图4示出了采用根据本发明示例性实施例的速度模型的平滑方法对图3的速度模型进行平滑后的示意图。
图5示出了采用常规平滑方法对图3的速度模型进行平滑后的示意图。
其中，图1和图2的横坐标为深度z，纵坐标为平滑的阶数。图3、图4和图5的横纵坐标数值为网格，横坐标数值要乘以一个网格大小表示地面长度，纵坐标乘以一个网格大小表示深度。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例和附图来详细说明本发明的速度模型的平滑方法及叠前深度偏移速度建模方法。需要说明的是，在本发明的各等式中括号[]代表取整。
申请人发现：常规的层析平滑方式，通常没有考虑深度的变换，采用统一的平滑参数对层析结果统一进行平滑，容易对层析结果局部造成平滑不足或过度的现象。例如，如果为了保留浅层射线密度较高、剩余曲率较准确处层析结果，必然采用小尺度平滑参数，但是深部会出现平滑不足，依然出现成块的更新量；如果着眼消除深部成块更新量，浅部必然平滑过度，会抹掉层析更新出的细节信息。
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了地震层析中层析结果的一种平滑方法通过深度构造平滑参数，实现了速度模型的空变平滑(例如，采用最小二乘法对层析结果进行平滑)，同时保留浅部的层析细节和平滑深部的成块更新量。通常层析的目的是更新速度模型，所以层析结果也是速度模型。
本发明的主要技术构思为通过随深度的变化，采用不同平滑参数，实现对层析结果的空变平滑，具体地，a)速度模型沿X方向，设计随深度变化的Savitzky-Golay滤波器，并应用；b)速度模型沿Z方向(深度方向)，分段进行应用不同的Savitzky-Golay滤波器，Savitzky-Golay阶数随深度变化。其中，Savitzky-Golay滤波器是构建n阶多项式来拟合数据，本申请旨在根据不同深度计算不同的阶数n。
在一个示例性实施例中，根据本发明的速度模型的平滑方法可以包括以下步骤：
1)获取待平滑速度模型维度(NX，NZ)；其中，NX，NZ代表的是模型的大小，NX表明模型在X方向的采样点数目，NZ表明模型在Z方向的采样点数目。
2)获取平滑参数(MIN，MAX)。平滑参数具体就是模型平滑的窗的大小。MAX为最大平滑参数，MIN为最小平滑参数。最大平滑参数、最小平滑参数由用户指定。
3)根据NZ计算X方向随深度变化的阶数nz(如图1所示)，利用阶数nz完成深度z所对应的X方向上数据的平滑，其中，对于速度模型，X方向上的数据可以为相同深度的速度。
式中，z代表当前深度点。
4)根据NZ对Z方向进行分段，每一段均有一部分长度(NZ是总的采样点数，分段之后每一段都有一定的长度)。按照分段数D＝[log2 NZ]+1，每段长度第二至第D段，均与前一段有一定长度的重合，重合的长度不小于这里，如果没有一定的重合长度，平滑的结果会存在一定的突变，平滑效果不好。重合就是为了避免采用不同平滑参数出现平滑突变，小于会出现局部平滑突变。
5)根据计算出每一深度点的阶数，再根据分段，求分段内的平均阶数并分段应用各自的如图2所示，完成对Z方向上数据的分段平滑。对于速度模型，Z方向上数据可以为相同道的速度。
图3是待平滑速度模型的示意图。图4示出了采用根据本发明示例性实施例的速度模型的平滑方法对图3的速度模型进行平滑后的示意图。图5示出了采用常规平滑方法对图3的速度模型进行平滑后的示意图。
在图3、图4和图5中，色块代表速度，可以看出，由于层析方程是一个高度稀疏系数方程，求解后的速度分布呈块状分布，不能直接用于更新速度模型。一般情况下，经过深部的层析射线会较少，解的可靠性较低，需要更大尺度的平滑；而浅部的层析射线更多，解的可靠性更高，需要较小尺度的平滑。图4采用本发明的空变平滑能满足上述需要，而图5采用常规平滑方法不能满足上述需要，采用相同尺度进行平滑，可能会造成浅部平滑过量或者深部平滑不足的情况产生。
本发明另一方面提供了一种叠前深度偏移速度建模方法，所述叠前深度偏移速度建模方法在速度建模过程中，采用如上所述的平滑方法对速度模型进行平滑。
综述所述，本发明主要是要做到浅层小平滑，深层大平滑，平滑阶数主要是和z有关，对X方向平滑的时候完全根据公式计算的阶数进行，对Z方向是采用一个段的平均值。本发明通过深度构造平滑参数，解决了速度模型空变平滑的难题，实现了速度模型的空变平滑，同时保留浅部的层析细节和平滑深部的成块更新量。
尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种速度模型的平滑方法，其特征在于，所述平滑方法采用随深度变化的平滑参数对速度模型进行平滑。
2.根据权利要求1中任意一项所述的速度模型的平滑方法，其特征在于，所述平滑方法包括对速度模型X方向和/或Z方向上数据进行平滑，其中，
所述对速度模型Z方向的数据进行平滑的步骤包括：沿速度模型Z方向进行分段，每一段分别采用各自的平滑参数完成速度模型Z方向上数据的平滑；
所述对速度模型X方向的数据进行平滑的步骤包括：采用随深度方向变化的平滑参数，完成速度模型X方向上数据的平滑。
3.根据权利要求2所述的速度模型的平滑方法，其特征在于，所述分段步骤中分段数D＝[log2NZ]+1，每一段长度为相邻两段之间的重合长度不小于其中，NZ为速度模型在Z方向上的采样点数目，Z方向为深度方向。
4.根据权利要求2所述的速度模型的平滑方法，其特征在于，每一段采用阶数随深度变化的Savitzky-Golay滤波器，完成速度模型Z方向上数据的平滑。
5.根据权利要求4所述的速度模型的平滑方法，其特征在于，所述每一段应用的Savitzky-Golay滤波器的阶数通过以下方式获得：
根据下式计算每个深度点z的阶数nz，
<mrow> <msub> <mi>n</mi> <mi>z</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> <mo>-</mo> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mi>M</mi> <mi>I</mi> <mi>N</mi> </mrow> <mrow> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mi>N</mi> <mi>Z</mi> <mo>-</mo> <mi>z</mi> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mi>Z</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </msup> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow>
式中，NZ为速度模型在Z方向的采样点数目，Z方向为深度方向，MAX为最大平滑参数，MIN为最小平滑参数；
求取每一段内深度点的平均阶数i＝1、2、…、D且为正整数；
将所述平均阶数作为相应段内Savitzky-Golay滤波器的阶数。
6.根据权利要求2所述的速度模型的平滑方法，其特征在于，沿X方向采用随深度变化的Savitzky-Golay滤波器，完成对速度模型X方向上数据的平滑。
7.根据权利要求6所述的速度模型的平滑方法，其特征在于，根据下式计算X方向随深度变化的阶数nz，
<mrow> <msub> <mi>n</mi> <mi>z</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> <mo>-</mo> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mi>M</mi> <mi>I</mi> <mi>N</mi> </mrow> <mrow> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mi>N</mi> <mi>Z</mi> <mo>-</mo> <mi>z</mi> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mi>Z</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </msup> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow>
式中，NZ为速度模型在Z方向的采样点数目，Z方向为深度方向，MAX为最大平滑参数，MIN为最小平滑参数，z代表当前深度点；
将所述阶数nz作为Savitzky-Golay滤波器的阶数。
8.根据权利要求1中任意所述的速度模型的平滑方法，其特征在于，所述平滑方法采用最小二乘法对速度模型进行平滑，最小二乘法的阶数随深度变化。
9.根据权利要求1中所述的速度模型的平滑方法，其特征在于，所述平滑方法采用阶数随深度变化的Savitzky-Golay滤波器对速度模型进行平滑。
10.一种叠前深度偏移速度建模方法，其特征在于，所述叠前深度偏移速度建模方法在速度建模过程中，采用如权利要求1至9中任意一项所述的平滑方法对速度模型进行平滑。
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