CN108957536A - 基于波形匹配反演的地层倾角预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种基于波形匹配反演的地层倾角预测方法及装置，该方法包括：基于指定的窗函数分别将每个前一地震道分解成多个子波；根据各个前一地震道的多个子波及与该前一地震道对应的后一地震道，建立反应全局的波形匹配目标函数；反演所述波形匹配目标函数，得到每个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量；将各个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量进行组合，形成地震倾角属性剖面。本申请实施例可以获得精度更高的地层倾角。

Description

基于波形匹配反演的地层倾角预测方法及装置

技术领域

本申请涉及勘探地震数据处理技术领域，尤其是涉及一种基于波形匹配反演的地层倾角预测方法及装置。

背景技术

在地震数据解释中，地震数据倾角属性具有多种重要的用途，倾角属性不仅可以帮助解释人员直观准确的掌握地层的产状信息，还是沿地层产状计算地层不连续信息的重要基础。此外，倾角属性也是地层曲率属性计算的重要基础，因此，地震倾角属性在刻画地质体轮廓、分层结构、断裂系统等方面都发挥着重要的作用。由此可见，预测地层倾角具有重要意义。

目前，在现有的基于波形匹配扫描的倾角属性计算方法中，一般是利用局部波形信息进行波形扫描，这样容易因为局部波形错误而导致计算出的地层倾角的精度偏低。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种基于波形匹配反演的地层倾角预测方法及装置，以获得精度更高的地层倾角。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种基于波形匹配反演的地层倾角预测方法，包括：

基于指定的窗函数分别将每个前一地震道分解成多个子波；所述前一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的前一地震道；

根据各个前一地震道的多个子波及与该前一地震道对应的后一地震道，建立反应全局的波形匹配目标函数；所述后一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的后一地震道；

反演所述波形匹配目标函数，得到每个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量；

将各个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量进行组合，形成地震倾角属性剖面。

本申请实施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法中，所述窗函数为一个向量集合{W_m|m＝0,1,…M-1}；其中，W_m为窗函数向量，每个W_m对应一个窗口中心位置为m的窗函数，每个W_m的第j个元素为M为窗函数向量的个数，所述前一地震道的长度、所述窗函数向量的长度及所述后一地震道的长度均为M，L为窗函数的有效窗口长度。

本申请实施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法中，所述前一地震道的多个子波为一个向量集合{a_m|a_m＝a·W_m,m＝0,1,…M-1}，其中，a_m为前一地震道向量a的多个子波的向量集合，a·W_m表示前一地震道向量a与窗函数向量W_m的对应元素相乘。

本申请实施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法中，所述波形匹配目标函数包括：

其中：

b(n)为后一地震道向量b的第n个元素，a_m(n)为a_m的第n个元素，λ为权重因子，N为b(n)的元素个数，i为虚数单位，τ_m为第m个待反演的动态时移量，τ_m-1为第m-1个待反演的动态时移量，k为对b(n)进行离散傅里叶变换后的波数变量，K为k的上限取值，*表示求取复数的共轭。

本申请实施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法中，所述反演所述波形匹配目标函数，包括：

利用非线性共轭梯度法求解所述波形匹配目标函数。

另一方面，本申请实施例还提供了一种基于波形匹配反演的地层倾角预测装置，包括：

地震道分解模块，用于基于指定的窗函数分别将每个前一地震道分解成多个子波；所述前一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的前一地震道；

目标函数构建模块，用于根据各个前一地震道的多个子波及与该前一地震道对应的后一地震道，建立反应全局的波形匹配目标函数；所述后一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的后一地震道；

目标函数反演模块，用于反演所述波形匹配目标函数，得到每个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量；

倾角属性预测模块，用于将各个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量进行组合，形成地震倾角属性剖面。

本申请实施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测装置中，所述窗函数为一个向量集合{W_m|m＝0,1,…M-1}；其中，W_m为窗函数向量，每个W_m对应一个窗口中心位置为m的窗函数，每个W_m的第j个元素为M为窗函数向量的个数，所述前一地震道的长度、所述窗函数向量的长度及所述后一地震道的长度均为M，L为窗函数的有效窗口长度。

本申请实施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测装置中，所述前一地震道的多个子波为一个向量集合{a_m|a_m＝a·W_m,m＝0,1,…M-1}，其中，a_m为前一地震道向量a的多个子波的向量集合，a·W_m表示前一地震道向量a与窗函数向量W_m的对应元素相乘。

本申请实施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测装置中，所述波形匹配目标函数包括：

其中：

b(n)为后一地震道向量b的第n个元素，a_m(n)为a_m的第n个元素，λ为权重因子，N为b(n)的元素个数，i为虚数单位，τ_m为第m个待反演的动态时移量，τ_m-1为第m-1个待反演的动态时移量，k为对b(n)进行离散傅里叶变换后的波数变量，K为k的上限取值，*表示求取复数的共轭。

本申请实施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测装置中，所述反演所述波形匹配目标函数，包括：

利用非线性共轭梯度法求解所述波形匹配目标函数。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，与现有技术仅考虑局部波形不同，本申请实施例基于地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的前一地震道的子波及后一地震道建立了反应全局的波形匹配目标函数，因此，本申请实施例所获得的地震倾角属性剖面可以更加全面，因此，本申请实施例可以获得精度更高的地层倾角信息。

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。在附图中：

图1为本申请一实施例中基于波形匹配反演的地层倾角预测方法的流程图；

图2为本申请一实施例的两个相邻地震道；

图3为使用现有的波形匹配方法获得的两个相邻地震道的动态时移量；

图4为使用本申请施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法获得的两个相邻地震道的动态时移量；

图5为本申请一实施例中的一个二维剖面示意图；

图6为使用现有的波形匹配方法获得的图5所示二维剖面的倾角属性剖面；

图7为使用本申请施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法获得的图5所示二维剖面的倾角属性剖面；

图8为本申请一实施例中基于波形匹配反演的地层倾角预测装置的结构框图；

图9为本申请另一实施例中基于波形匹配反演的地层倾角预测装置的结构框图。

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。例如在下面描述中，在第一部件上方形成第二部件，可以包括第一部件和第二部件以直接接触方式形成的实施例，还可以包括第一部件和第二部件以非直接接触方式(即第一部件和第二部件之间还可以包括额外的部件)形成的实施例等。

而且，为了便于描述，本申请一些实施例可以使用诸如“在…上方”、“在…之下”、“顶部”、“下方”等空间相对术语，以描述如实施例各附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。应当理解的是，除了附图中描述的方位之外，空间相对术语还旨在包括装置在使用或操作中的不同方位。例如若附图中的装置被翻转，则被描述为“在”其他元件或部件“下方”或“之下”的元件或部件，随后将被定位为“在”其他元件或部件“上方”或“之上”。

参考图1所示，本申请实施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法可以包括以下步骤：

S101、基于指定的窗函数分别将每个前一地震道分解成多个子波。

在本申请一实施例中，所述前一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的前一地震道；相应的，后一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的后一地震道。例如在相邻的4个地震道：地震道1、地震道2、地震道3和地震道4中，地震道1和地震道2为一个两两相邻的地震道对，地震道2和地震道3为一个两两相邻的地震道对，地震道3和地震道4也为一个两两相邻的地震道对。在本申请一示例性实施例中，如图2所示，前一地震道可以为图2中的实线所示，后一地震道可以为图2中的虚线所示。

在本申请一实施例中，前一地震道和后一地震道可以用两个向量来表示。例如所述前一地震道的多个子波为一个向量集合{a_m|a_m＝a·W_m,m＝0,1,…M-1}，其中，a_m为前一地震道向量a的多个子波的向量集合，a·W_m表示前一地震道向量a与窗函数向量W_m的对应元素相乘。

对应的，在本申请一实施例中，所述的窗函数可以为一个向量集合{W_m|m＝0,1,M-}1。其中，W_m为窗函数向量，每个W_m对应一个窗口中心位置为m的窗函数，每个W_m的第j个元素可表示为M为窗函数向量的个数，所述前一地震道的长度、所述窗函数向量的长度及所述后一地震道的长度均为M，L为窗函数的有效窗口长度，m＝0,1,…M-1。

S102、根据各个前一地震道的多个子波及与该前一地震道对应的后一地震道，建立反应全局的波形匹配目标函数。

在本申请一实施例中，建立反应全局的波形匹配目标函数可如下所示：

其中：

b(n)为后一地震道向量b的第n个元素，a_m(n)为a_m的第n个元素，λ为权重因子(λ用于控制动态时移量的连续性，一般λ＞0)，N为b(n)的元素个数，i为虚数单位，τ_m为第m个待反演的动态时移量，τ_m-1为第m-1个待反演的动态时移量，k为对b(n)进行离散傅里叶变换后的波数变量，K为k的上限取值(一般可取K＝N)，*表示求取复数的共轭。

S103、反演所述波形匹配目标函数，得到每个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量。

在本申请一实施例中，所述动态时移量是指动态的时移时差。所述反演波形匹配目标函数，例如可以是利用诸如非线性共轭梯度法等求解所述波形匹配目标函数，从而得到最优的向量τ，向量τ的第m个元素为τ_m。

在本申请一示例性实施例中，图3为使用现有的波形匹配方法获得的两个相邻地震道的动态时移量；图4为使用本申请施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法获得的两个相邻地震道的动态时移量。对比图3和图4可以看出，可以看出采用使用本申请施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法所获得动态时移量更精细，从而体现了更多的时差信息。

S104、将各个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量进行组合，形成地震倾角属性剖面。

在本申请一实施例中，将各个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量组合在一起构成的地震倾角属性剖面可以为：

其中，τ^(j,j+1)表示由索引为j和j+1的相邻地震道计算得到的动态时移量，N为地震道数。在本申请一示例性实施例中，图5为本申请一实施例中的一个二维剖面示意图；图6为使用现有的波形匹配方法获得的图5所示二维剖面的倾角属性剖面；图7为使用本申请施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法获得的图5所示二维剖面的倾角属性剖面。对比，图6和图7所示，可以看出，使用本申请施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法所获得倾角属性剖面体现了更多的细节变化，即采用本申请施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法所获得倾角属性剖面的精度更高。

参考图8所示，本申请一实施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测装置可以包括：

地震道分解模块81，可以用于基于指定的窗函数分别将每个前一地震道分解成多个子波；所述前一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的前一地震道；

目标函数构建模块82，可以用于根据各个前一地震道的多个子波及与该前一地震道对应的后一地震道，建立反应全局的波形匹配目标函数；所述后一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的后一地震道；

目标函数反演模块83，可以用于反演所述波形匹配目标函数，得到每个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量；

倾角属性预测模块84，可以用于将各个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量进行组合，形成地震倾角属性剖面。

参考图9所示，本申请另一实施例的基于波形匹配反演的地层倾角预测装置可以包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：

基于指定的窗函数分别将每个前一地震道分解成多个子波；所述前一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的前一地震道；

根据各个前一地震道的多个子波及与该前一地震道对应的后一地震道，建立反应全局的波形匹配目标函数；所述后一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的后一地震道；

反演所述波形匹配目标函数，得到每个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量；

将各个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量进行组合，形成地震倾角属性剖面。

虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。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。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于波形匹配反演的地层倾角预测方法，其特征在于，包括：

基于指定的窗函数分别将每个前一地震道分解成多个子波；所述前一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的前一地震道；

根据各个前一地震道的多个子波及与该前一地震道对应的后一地震道，建立反应全局的波形匹配目标函数；所述后一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的后一地震道；

反演所述波形匹配目标函数，得到每个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量；

将各个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量进行组合，形成地震倾角属性剖面。

2.如权利要求1所述的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法，其特征在于，所述窗函数为一个向量集合{W_m|m＝0,1,…M-1}；其中，W_m为窗函数向量，每个W_m对应一个窗口中心位置为m的窗函数，每个W_m的第j个元素为M为窗函数向量的个数，所述前一地震道的长度、所述窗函数向量的长度及所述后一地震道的长度均为M，L为窗函数的有效窗口长度。

3.如权利要求2所述的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法，其特征在于，所述前一地震道的多个子波为一个向量集合{a_m|a_m＝a·W_m,m＝0,1,…M-1}，其中，a_m为前一地震道向量a的多个子波的向量集合，a·W_m表示前一地震道向量a与窗函数向量W_m的对应元素相乘。

4.如权利要求3所述的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法，其特征在于，所述波形匹配目标函数包括：

其中：

b(n)为后一地震道向量b的第n个元素，a_m(n)为a_m的第n个元素，λ为权重因子，N为b(n)的元素个数，i为虚数单位，τ_m为第m个待反演的动态时移量，τ_m-1为第m-1个待反演的动态时移量，k为对b(n)进行离散傅里叶变换后的波数变量，K为k的上限取值，*表示求取复数的共轭。

5.如权利要求1所述的基于波形匹配反演的地层倾角预测方法，其特征在于，所述反演所述波形匹配目标函数，包括：

利用非线性共轭梯度法求解所述波形匹配目标函数。

6.一种基于波形匹配反演的地层倾角预测装置，其特征在于，包括：

地震道分解模块，用于基于指定的窗函数分别将每个前一地震道分解成多个子波；所述前一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的前一地震道；

目标函数构建模块，用于根据各个前一地震道的多个子波及与该前一地震道对应的后一地震道，建立反应全局的波形匹配目标函数；所述后一地震道是指地震剖面上所有两两相邻的地震道对中的后一地震道；

目标函数反演模块，用于反演所述波形匹配目标函数，得到每个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量；

倾角属性预测模块，用于将各个前一地震道匹配至对应的后一地震道时的动态时移量进行组合，形成地震倾角属性剖面。

7.如权利要求6所述的基于波形匹配反演的地层倾角预测装置，其特征在于，所述窗函数为一个向量集合{W_m|m＝0,1,…M-1}；其中，W_m为窗函数向量，每个W_m对应一个窗口中心位置为m的窗函数，每个W_m的第j个元素为M为窗函数向量的个数，所述前一地震道的长度、所述窗函数向量的长度及所述后一地震道的长度均为M，L为窗函数的有效窗口长度。

8.如权利要求7所述的基于波形匹配反演的地层倾角预测装置，其特征在于，所述前一地震道的多个子波为一个向量集合{a_m|a_m＝a·W_m,m＝0,1,…M-1}，其中，a_m为前一地震道向量a的多个子波的向量集合，a·W_m表示前一地震道向量a与窗函数向量W_m的对应元素相乘。

9.如权利要求8所述的基于波形匹配反演的地层倾角预测装置，其特征在于，所述波形匹配目标函数包括：

其中：

b(n)为后一地震道向量b的第n个元素，a_m(n)为a_m的第n个元素，λ为权重因子，N为b(n)的元素个数，i为虚数单位，τ_m为第m个待反演的动态时移量，τ_m-1为第m-1个待反演的动态时移量，k为对b(n)进行离散傅里叶变换后的波数变量，K为k的上限取值，*表示求取复数的共轭。

10.如权利要求6所述的基于波形匹配反演的地层倾角预测装置，其特征在于，所述反演所述波形匹配目标函数，包括：

利用非线性共轭梯度法求解所述波形匹配目标函数。