CN108845358B - 断层及构造异常体识别方法及装置 - Google Patents

断层及构造异常体识别方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种断层及构造异常体识别方法和装置，属于地震勘探以及工程地质技术领域。本发明实施例提供的断层及构造异常体识别方法和装置，获取球坐标系中绕射波的传播规律，获取三维正演地震数据，获取正演地震数据中的绕射波，找到绕射波的能量最大值点，将能量最大值点定位为绕射点，对绕射点进行成像，识别断层及构造异常体。通过计算球坐标系中绕射波的能量最大值定位绕射波的绕射点，通过准确分类并拟合三维空间中的绕射点，形成地下介质中断层及构造异常体的空间展布图，可以精确识别小规模断层及构造异常体，为地质勘查中识别断层及构造异常体提供可靠的依据。

Description

断层及构造异常体识别方法及装置
技术领域
本发明涉及地震勘探以及工程地质技术领域，具体而言，涉及一种断层及构造异常体识别方法及装置。
背景技术
当地质体所受到的力超过本身的极限强度时，地质体将会发生破裂，产生断层及构造异常体等构造地质体。由于规模较大的断层及构造异常体在地震剖面中有明显的成像及分布特征，在油气、煤田及工程地质中可精确识别。而规模较小的断层及构造异常体，成像特征不明显，在地震勘探中不易识别。
地震波在地层中传播时，由于复杂的地质结构以及岩性的突然变化会产生绕射波，因此，绕射波中往往携带大量非均匀地质体的重要信息。在地震勘探中，通常采用反射波法来识别地下目标层，而忽略了绕射波携带的小构造地质体信息，对识别断层、裂隙、构造异常体等小构造地质体具有一定影响。小规模断层及构造异常体的识别往往表现为对绕射波的准确判断及分类，其中关键问题便是绕射波的产生及绕射点的精确定位。断层及构造异常体的识别主要问题在于获取反映地下地质断层及构造异常体结构特征，由地震波遇到介质不连续点产生绕射波，可将绕射波可以作为识别断层及构造异常体的重要特征。目前，在地震勘探中通常利用偏移归位将绕射波收敛，使绕射点进行正确归位。由于地震波场的复杂性，仅仅进行常规的偏移处理不能准确的识别绕射点，并且强反射压制了弱绕射波，在常规实际叠加剖面上小规模断层及构造异常体并不产生明显的绕射波，因而不能有效识别小构造地质体。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种断层及构造异常体识别方法和装置，可以有效识别断层及构造异常体。
第一方面，本发明实施例提供了一种断层及构造异常体识别方法，所述方法包括：
获取球坐标系中绕射波的传播规律；
获取三维正演地震数据；
获取所述正演地震数据中的绕射波；
找到所述绕射波的能量最大值点，将所述能量最大值点定位为所述绕射波的绕射点；
对所述绕射点进行成像，识别断层及构造异常体。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，获取三维正演地震数据的步骤，包括：
建立包含断层及构造异常体的三维地质体模型；
利用射线追踪对所述三维地质体模型进行正演，得到三维正演地震数据。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，获取所述正演地震数据中的绕射波的步骤，包括：
根据绕射波与反射波在三维空间中的传播规律不同，利用所述球坐标系中绕射波传播规律提取地震数据中的绕射波。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，对所述绕射点进行成像，识别断层及构造异常体的步骤，包括：
对所述绕射点进行成像，得到地下微小构造的三维空间展布图；
根据所述地下微小构造的三维空间展布图，识别断层及构造异常体。
结合第一方面第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，对所述绕射点进行成像，得到地下微小构造的三维空间展布图得步骤，包括：
将所述绕射点进行分类，得到分类好的绕射点；
将所述分类好的绕射点进行拟合，得到地下微小构造的三维空间展布图。
第二方面，本发明实施例还提供了一种断层及构造异常体识别装置，所述装置包括：
第一获取单元，用于获取球坐标系中绕射波的传播规律；
第二获取单元，用于获取三维正演地震数据；
第三获取单元，用于获取所述正演地震数据中的绕射波；
绕射点获取单元，用于找到所述绕射波的能量最大值点，将所述能量最大值点定位为所述绕射波的绕射点；
识别单元，用于对所述绕射点进行成像，识别断层及构造异常体。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第二获取单元，还用于：
建立包含断层及构造异常体的三维地质体模型；
利用射线追踪对所述三维地质体模型进行正演，得到三维正演地震数据。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第三获取单元，还用于：
根据绕射波与反射波在三维空间中的传播规律不同，利用所述球坐标系中绕射波传播规律提取地震数据中的绕射波。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述识别单元，还用于：
对所述绕射点进行成像，得到地下微小构造的三维空间展布图；
根据所述地下微小构造的三维空间展布图，识别断层及构造异常体。
结合第二方面第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述识别单元，包括：
将所述绕射点进行分类，得到分类好的绕射点；
将所述分类好的绕射点进行拟合，得到地下微小构造的三维空间展布图。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的断层及构造异常体识别方法和装置，获取球坐标系中绕射波的传播规律，获取三维正演地震数据，获取正演地震数据中的绕射波，找到绕射波的能量最大值点，将能量最大值点定位为绕射点，对绕射点进行成像，识别断层及构造异常体。通过计算球坐标系中绕射波的能量最大值定位绕射波的绕射点，通过准确分类并拟合三维空间中的绕射点，形成地下介质中断层及构造异常体的空间展布图，可以精确识别小规模断层及构造异常体，为地质勘查中识别断层及构造异常体提供可靠的依据。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的断层及构造异常体识别方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的球坐标中绕射波的传播原理示意图；
图3为本发明实施例所提供的包含断层及构造异常体的三维地质体模型示意图；
图4为本发明实施例所提供的包含三维正演地震数据的示意图；
图5为本发明实施例所提供的地下微小构造的三维空间展布图；
图6为本发明实施例所提供的断层及构造异常体识别装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有的在地震勘探中不能有效识别断层及构造异常体的问题，本发明实施例提供了一种断层及构造异常体识别方法和装置，以下首先对本发明的断层及构造异常体识别方法进行详细介绍。
实施例一
本实施例提供了一种断层及构造异常体识别方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101，获取球坐标系中绕射波的传播规律。
具体地，根据柱坐标系中绕射波几何传播原理，得到球坐标中绕射波的传播原理，即传播规律，具体公式如下：
其中：
d1＝r0+r.
式中，t是绕射波走时，c是地层速度。如图2球坐标系中绕射波的传播原理示意图所示，炮点在球坐标系中坐标为检波点在球坐标系中的坐标为r0与r为炮点S与检波点R到坐标原点的距离；与是炮点S与检波点R投影到XY平面上的方位角；φ0为炮点的入射角，φ为检波点的出射角；d为炮点S与检波点R的距离，d’为虚震源点S’(炮点关于水平面镜面对称的点)与检波点R的距离，d1为绕射波的射线路径(即由炮点S出发，经过绕射点，回到检波点R的最短路径)。
步骤S102，获取三维正演地震数据。
具体地，建立包含断层及构造异常体的三维地质体模型，如图3所示。利用射线追踪对所述三维地质体模型进行正演，得到三维正演地震数据，图4示出了包含三维正演地震数据的示意图。
步骤S103，获取所述正演地震数据中的绕射波。
具体地，根据绕射波与反射波在三维空间中的传播规律不同，利用球坐标系中绕射波传播规律提取地震数据中的绕射波。
步骤S104，找到所述绕射波的能量最大值点，将所述能量最大值点定位为所述绕射波的绕射点。
步骤S105，对所述绕射点进行成像，识别断层及构造异常体。
具体地，将绕射点进行分类，得到分类好的绕射点；将分类好的绕射点进行拟合，得到地下微小构造的三维空间展布图，如图5所示；根据地下微小构造的三维空间展布图，识别断层及构造异常体。
其中，可以采用模式识别中分级聚类方法将不同的绕射点进行分类，具体的迭代步骤如下：
(1)令c＝N，c为分类数，N为样本数；
(2)当c≤给定类别数，停止迭代；
(3)找寻特征最相似的两个绕射点xi与xj，相似度量标准遵循
(4)寻找到的相似绕射点xi与xj设为相同类，并且删除xj，分类数c减1(c→c-1)；
(5)重复步骤(2)，直到停止迭代。
完成各种绕射点的正确分类后，拟合所有绕射点，地下微小构造的三维空间展布图，如图5所示。在图中呈现为一个曲面的部分，为构造异常体；呈现为一条直线的部分为断层。
本发明实施例提供的断层及构造异常体识别方法，获取球坐标系中绕射波的传播规律，获取三维正演地震数据，获取正演地震数据中的绕射波，找到绕射波的能量最大值点，将能量最大值点定位为绕射点，对绕射点进行成像，识别断层及构造异常体。通过计算球坐标系中绕射波的能量最大值定位绕射波的绕射点，通过准确分类并拟合三维空间中的绕射点，形成地下介质中断层及构造异常体的空间展布图，可以精确识别小规模断层及构造异常体，为地质勘查中识别断层及构造异常体提供可靠的依据。
实施例二
与上述方法实施例相对应的，本实施例提供了一种断层及构造异常体识别装置，如图6所示，该装置包括：
第一获取单元61，用于获取球坐标系中绕射波的传播规律。
具体地，根据柱坐标系中绕射波几何传播原理，得到球坐标中绕射波的传播原理，即传播规律。
第二获取单元62，用于获取三维正演地震数据。
具体地，建立包含断层及构造异常体的三维地质体模型，如图3所示。利用射线追踪对所述三维地质体模型进行正演，得到三维正演地震数据，图4示出了包含三维正演地震数据的示意图。
第三获取单元63，用于获取所述正演地震数据中的绕射波。
具体地，根据绕射波与反射波在三维空间中的传播规律不同，利用球坐标系中绕射波传播规律提取地震数据中的绕射波。
绕射点获取单元64，用于找到所述绕射波的能量最大值点，将所述能量最大值点定位为所述绕射波的绕射点；
识别单元65，用于对所述绕射点进行成像，识别断层及构造异常体。
具体地，将绕射点进行分类，得到分类好的绕射点；将分类好的绕射点进行拟合，得到地下微小构造的三维空间展布图，如图5所示；根据地下微小构造的三维空间展布图，识别断层及构造异常体。
本发明实施例提供的断层及构造异常体识别装置，获取球坐标系中绕射波的传播规律，获取三维正演地震数据，获取正演地震数据中的绕射波，找到绕射波的能量最大值点，将能量最大值点定位为绕射点，对绕射点进行成像，识别断层及构造异常体。通过计算球坐标系中绕射波的能量最大值定位绕射波的绕射点，通过准确分类并拟合三维空间中的绕射点，形成地下介质中断层及构造异常体的空间展布图，可以精确识别小规模断层及构造异常体，为地质勘查中识别断层及构造异常体提供可靠的依据。
进一步地，本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质存储有机器可执行指令，该机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现上述的断层及构造异常体识别方法。
本发明实施例提供的断层及构造异常体识别方法和装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
需要说明的是，在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种断层及构造异常体识别方法，其特征在于，所述方法包括：
获取球坐标系中绕射波的传播规律；
获取三维正演地震数据；
获取所述正演地震数据中的绕射波，其中，根据所述绕射波与反射波在三维空间中的传播规律不同，利用所述球坐标系中绕射波传播规律提取地震数据中的绕射波；
找到所述绕射波的能量最大值点，将所述能量最大值点定位为所述绕射波的绕射点；
对所述绕射点进行成像，识别断层及构造异常体；
对所述绕射点进行成像，识别断层及构造异常体的步骤，包括：
采用模式识别中分级聚类方法将所述绕射点进行分类，得到分类好的绕射点；
将所述分类好的绕射点进行拟合，得到地下微小构造的三维空间展布图；
根据所述地下微小构造的三维空间展布图，识别断层及构造异常体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取三维正演地震数据得步骤，包括：
建立包含断层及构造异常体的三维地质体模型；
利用射线追踪对所述三维地质体模型进行正演，得到三维正演地震数据。
3.一种断层及构造异常体识别装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取单元，用于获取球坐标系中绕射波的传播规律；
第二获取单元，用于获取三维正演地震数据；
第三获取单元，用于获取所述正演地震数据中的绕射波，其中，根据所述绕射波与反射波在三维空间中的传播规律不同，利用所述球坐标系中绕射波传播规律提取地震数据中的绕射波；
绕射点获取单元，用于找到所述绕射波的能量最大值点，将所述能量最大值点定位为所述绕射波的绕射点；
识别单元，用于对所述绕射点进行成像，识别断层及构造异常体；
所述识别单元，还用于：
采用模式识别中分级聚类方法将所述绕射点进行分类，得到分类好的绕射点；
将所述分类好的绕射点进行拟合，得到地下微小构造的三维空间展布图；
根据所述地下微小构造的三维空间展布图，识别断层及构造异常体。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元，还用于：
建立包含断层及构造异常体的三维地质体模型；
利用射线追踪对所述三维地质体模型进行正演，得到三维正演地震数据。
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