CN111175814A - 任意空间范围地震数据规则化重建方法及装置 - Google Patents

任意空间范围地震数据规则化重建方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种任意空间范围地震数据规则化重建方法及装置，属于地震勘探数据处理领域。所述方法包括确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数；根据叠后三维地震数据体，生成包含有待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体；对第一数据体进行数学变换处理，生成第二数据体；对第二数据体进行规则化重建，生成第三数据体；对第三数据体进行反数学变换处理，生成第四数据体。该方法可以准确提取任一空间范围真实的地震数据信息，便于后续研究的开展。

Description

任意空间范围地震数据规则化重建方法及装置
技术领域
本发明涉及地震勘探数据处理技术领域，特别涉及一种任意空间范围地震数据规则化重建方法及装置。
背景技术
地震勘探是寻找石油和天然气的主要方法，而地震勘探包括数据采集、数据处理和解释三个组成部分，其中，数据处理将直接影响到后期解释的结果。而由于采集到的地震数据不规则或者不完整，在数据处理过程中，就需要对已采集到的地震数据进行规则化重建，以便于后期解释的顺利进行。
目前，对已采集到的地震数据进行规则化重建的方法以《加权抛物Radon变换叠前地震数据重建》为例，主要是基于部分动校正后反射同轴在CMP道集上的抛物线走时近似，利用加权抛物Radon变换叠前地震数据重建方法，完成不规则采样的规则化和空道及近偏移距道重建。
现有技术中对已采集到的地震数据进行规则化重建只针对的是叠前数据，而对于叠后数据，其在处理过程中会经常会遇到与其他类型地震成果数据在相同空间位置进行匹配应用，当该提取的空间方向与其他类型地震成果数据的主测线或联络测线方位角不同或道间距不一致时，提取到的地震数据体不能反映该空间方向真实位置的地震信息，难以进行后续的质控对比、地震解释等研究。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种针对叠后三维地震数据的任意空间范围地震数据规则化重建方法及装置，可以有效重建期望空间范围的地震数据信息，便于后续研究的开展。
具体而言，包括以下的技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种任意空间范围地震数据规则化重建方法，所述方法包括：
确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数；
根据叠后三维地震数据体，生成包含有所述待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体；
对所述第一数据体进行数学变换处理，生成第二数据体；
对所述第二数据体进行规则化重建，生成第三数据体；
对所述第三数据体进行反数学变换处理，生成第四数据体。
在一种可能的设计中，所述确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数之前，所述方法还包括：
获取所述叠后三维地震数据体及所述叠后三维地震数据体中的空间坐标信息。
在一种可能的设计中，所述待输出的地震数据空间分布范围中包括空间坐标信息。
在一种可能的设计中，所述第一数据体的边界与所述待输出的地震数据空间分布范围的边界之间的距离取值为所述叠后三维地震数据体中相邻的两个地震道之间距离取值的一倍以上。
在一种可能的设计中，根据以下计算公式进行所述规则化重建：
X＝(GTG+λI)-1G′TY
式中：G为所述第二数据体中相邻的两个地震道之间的空间距离的集合；G′为所述第二数据体中的地震道与所述待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的空间距离的集合；Y为所述第二数据体；X为所述第三数据体；I为单位矩阵；λ为规则化因子。
在一种可能的设计中，根据以下计算公式获取所述第二数据体中相邻的两个地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值：
g＝(b+d1 c)1/a
式中：g为所述第二数据体中相邻的两个地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值，单位为m；d1为所述第二数据体中相邻的两个地震道之间的实际空间距离，单位为m；a、b、c均为常数，取值分别为2、1、2。
在一种可能的设计中，根据以下计算公式获取所述第二数据体中的地震道与所述待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值：
g'＝(b+d2 c)1/a
式中：g′为所述第二数据体中的地震道与所述待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值，单位为m；d2为所述第二数据体中的地震道与所述待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的实际空间距离，单位为m。
在一种可能的设计中，所述数学变换为傅里叶变换，所述反数学变换为傅里叶反变换。
在一种可能的设计中，所述叠后三维地震数据体包括地震成像数据体、地震水平叠加数据体、地震速度模型。
在一种可能的设计中，所述对所述第三数据体进行反数学变换处理，生成第四数据体之后，所述方法还包括：
输出所述第四数据体。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种任意空间范围地震数据规则化重建装置，所述装置包括：
确定模块，用于确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数；
第一生成模块，用于根据叠后三维地震数据体，生成包含有所述待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体；
第二生成模块，用于对所述第一数据体进行数学变换处理，生成第二数据体；
第三生成模块，用于对所述第二数据体进行规则化重建，生成第三数据体；
第四生成模块，用于对所述第三数据体进行反数学变换处理，生成第四数据体。
在一种可能的设计中，所述装置还包括：
获取模块，用于获取所述叠后三维地震数据体及所述叠后三维地震数据体中的空间坐标信息。
在一种可能的设计中，所述装置还包括：
输出模块，用于输出所述第四数据体。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如第一方面任一所述的任意空间范围地震数据规则化重建方法。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
通过确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数，利用已经获取到的叠后三维地震数据体，生成包含有待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体，对第一数据体进行数学变换、规则化重建和反数学变换处理后，生成期望空间范围的第四数据体，利用第四数据体可以准确提取任一空间范围真实的地震数据信息，便于后续研究的开展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的一种任意空间范围地震数据规则化重建方法的方法流程图；
图2示出了本发明实施例提供的一种任意空间范围地震数据规则化重建方法应用在深度域速度模型中时规则化重建前与规则化重建后的空间位置对比图；
图3示出了本发明实施例提供的一种任意空间范围地震数据规则化重建方法应用在深度域速度模型中时规则化重建后的等深度切片；
图4示出了本发明实施例提供的一种任意空间范围地震数据规则化重建方法应用在深度域速度模型中时规则化重建后的沿主测线方向的速度剖面图；
图5示出了本发明实施例提供的应用任意空间范围地震数据规则化重建方法进行规则化重建后提取的剖面与未进行规则化重建提取的剖面的对比示意图；
图6示出了图5的局部放大图；
图7A示出了本发明实施例提供的一种任意空间范围地震数据规则化重建装置的一种框图；
图7B示出了本发明实施例提供的一种任意空间范围地震数据规则化重建装置的另一种框图。
具体实施方式
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种任意空间范围地震数据规则化重建方法，其方法流程图如图1所示，该方法包括：
步骤101、确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数。
在本步骤之前，先获取叠后三维地震数据体及叠后三维地震数据体中的空间坐标信息，以便于对叠后三维地震数据体及其空间坐标信息进行对应的输入。
本领域技术人员可以理解的是，叠后三维地震数据体中包括若干个地震道数据。
需要说明的是，在这里获取的地震数据体只针对叠后三维地震数据体，而不针对叠后二维数据体、叠前二维数据体和叠前三维数据体。
进一步地，叠后三维地震数据体包括地震成像数据体、地震水平叠加数据体、地震速度模型，可以为时间域或深度域。
叠后三维地震数据体的格式可以有多种，例如SEGY格式、SU格式以及各种工业化软件的内部格式等，而目前国际普遍采用的是SEGY格式。在本发明实施例中，也以SEGY格式的地震数据体为例进行举例说明。
叠后三维地震数据体的空间分布范围可以为规则的矩形和方形，以便于后续方法步骤的顺利进行。
在一种可能的示例中，获取叠后三维地震数据体为深度域速度模型，数据格式为SEGY格式，其空间位置如图2中有填充的方框所示；
在另一种可能的示例中，获取叠后三维地震数据为时间域地震成像数据体，数据格式为SEGY格式。
对于待输出的地震数据空间分布范围，该范围可以为规则的矩形或方形或圆形，也可以为人为定义的任意形状，仅需在获取的叠后三维地震数据体的空间分布范围之内即可。
对于道间距参数，可以根据实际需要进行选择性设定，对其数值范围在本发明实施例中不作具体限定。
需要说明的是，待输出的地震数据空间分布范围中包括空间坐标信息，便于后续与根据叠后三维地震数据体生成的数据体中的空间坐标信息一同进行对应的空间距离计算。
在本发明实施例中，对于叠后三维地震数据体为深度域速度模型，待输出的地震数据空间分布范围可以为方形，其空间位置如图2中的空心方框所示，其沿着坐标方向的道间距参数可以为10m，以形成预设的规则化重建后每个地震道的具体空间分布位置；
对于叠后三维地震数据体为时间域地震成像数据体，待输出的地震数据空间分布范围可以为方形，其沿着坐标方向的道间距参数可以为20m，以形成预设的规则化重建后每个地震道的具体空间分布位置。
步骤102、根据叠后三维地震数据体，生成包含有待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体。
基于待输出的地震数据空间分布范围，在叠后三维地震数据体中抽取包含有待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体。
其中，第一数据体的边界与待输出的地震数据空间分布范围的边界之间的距离取值为叠后三维地震数据体中相邻的两个地震道之间距离取值的一倍以上。
通过在叠后三维地震数据体中抽取包含有待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体，界定第一数据体的边界与待输出的地震数据空间分布范围的边界之间的距离，而不是单纯的抽取待输出的地震数据空间分布范围的数据体，理由是：可以根据待输出的地震数据空间分布范围外部周围数据对待输出的地震数据空间分布范围进行预测计算，避免由于边界效应而影响到最后生成的真实的地震数据信息。
在本发明实施例中，对于叠后三维地震数据体为深度域速度模型，第一数据体的边界与待输出的地震数据空间分布范围的边界之间的距离取值为200m；
对于叠后三维地震数据体为时间域地震成像数据体，第一数据体的边界与待输出的地震数据空间分布范围的边界之间的距离取值为200m。
步骤103、对第一数据体进行数学变换处理，生成第二数据体。
具体地，对第一数据体进行数学变换处理以生成变换了域道集的第二数据体。
在一种可能的示例中，数学变换为傅里叶变换。
在另一种可能的示例中，数学变换为余弦变换。
需要说明的是，对于速度模型而言，不进行本步骤的数学变换处理，也就是说，第二数据体等于第一数据体。
步骤104、对第二数据体进行规则化重建，生成第三数据体。
根据以下计算公式对第二数据体进行规则化重建：
X＝(GTG+λI)-1G′TY (1)
式中：G为第二数据体中相邻的两个地震道之间的空间距离的集合；G′为第二数据体中的地震道与待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的空间距离的集合；Y为第二数据体；X为第三数据体；I为单位矩阵；λ为规则化因子。
上述G和G′所表示的集合可以用矩阵表示，以便于计算；λ的设置可以使得矩阵求逆结果更为稳定、确保不溢出。
本领域技术人员可以理解的是，第三数据体X为规则化输出数据，其数据维度可以为N，即N个地震道；第二数据体Y为输入数据，其数据维度可以为M，即M个地震道。
第三数据体X和第二数据体Y可建立如下计算公式：
G′M×NXN＝YM (2)
而为了求解公式(2)中的XN，在上式两边同乘以G′T N×M，得到：
G′T N×MG′M×NXN＝G′T N×MYM (3)
进一步地，将公式(3)中左侧的距离矩阵G′T N×MG′M×N用输入数据距离矩阵GT N×NGN×N代替，于是公式(3)可以变形为：
GT N×NGN×NXN＝G′T N×MYM (4)
为了使公式(4)中XN求逆稳定，于是引入规则化因子λ，于是最终得到如下规则化计算公式：
XN＝(GT N×NGN×N+λIN×N)-1G′T N×MYM (5)
该公式(5)为公式(1)带有数据维度的表达式，简化之后可以得到公式(1)。
进一步地，根据以下计算公式获取第二数据体中相邻的两个地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值：
g＝(b+d1 c)1/a
式中：g为第二数据体中相邻的两个地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值，单位为m；d1为第二数据体中相邻的两个地震道之间的实际空间距离，单位为m；a、b、c均为常数。
在本发明实施例中，b>0 a＝c，且a和c的取值均大于等于1，a、b、c均为正数，优选地，a、b、c的取值可以分别为2、1、2。
根据以下计算公式获取第二数据体中的地震道与待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值：
g′＝(b+d2 c)1/a
式中：g′为第二数据体中的地震道与待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值，单位为m；d2为第二数据体中的地震道与待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的实际空间距离，单位为m。
上述公式中的d1和d2可以用现有技术中空间任意两点之间的距离公式进行计算，在此不做赘述。
而上述g和g′之所以不直接用d1和d2表示的原因是直接采用距离公式生成的空间距离在矩阵计算过程中不稳定，例如存在矩阵求逆求不出的情况，因而需要对其进行一定的转换计算，以确保空间距离取值的稳定性。
步骤105、对第三数据体进行反数学变换处理，生成第四数据体。
由于第二数据体和第三数据体已经变换了域道集，在后续的输出时，为了生成原域道集的输出，需要对第三数据体进行反数学变换处理，与前述步骤相对应地，当前述步骤的数学变换为傅里叶变换时，本步骤中的反数学变换可以为傅里叶反变换；当前述步骤的数学变换为余弦变换时，本步骤中的反数学变换可以为余弦返变换，以生成变回原域道集的第四数据体。
需要说明的是，对于速度模型而言，不进行本步骤的反数学变换处理，也就是说，第四数据体等于第三数据体。
基于上述，在生成了第四数据体之后，本方法还包括：
输出第四数据体。
通过输出第四数据体，以便于利用第四数据体提取任一空间范围真实的地震数据信息及开展后续的研究工作，如质控对比等。
为了验证本方法的有效性，在本发明实施例中，对于叠后三维地震数据体为深度域速度模型，其规则化重建后的等深度切片如图3所示，其沿主测线方向的速度剖面图如图4所示。
经分析可知，规则化后深度域速度模型的等深度切片和沿主侧线方向速度剖面中均未见速度异常出现，验证了本发明方法在速度模型规则化重建方面的准确有效性。
对于叠后三维地震数据体为时间域地震成像数据体，其进行规则化重建后提取的剖面与未规则化重建后提取的剖面的对比示意图如图5所示，其中未进行规则化重建提取的剖面图为左侧图，进行规则化重建后提取的剖面图为右侧图，图5的局部放大图如图6所示，图6中的位置关系与图5中的相同；
经过分析可知，沿着与主测线和联络测线一定方位角的方向进行规则化重建的数据，波组特征过渡自然无畸变，而未进行规则化重建的常规沿着期望方向提取最邻近的地震道进行集合的结果存在锯齿状波形变化特征，验证了本发明方法在地震相关数据体规则化重建方面的准确有效性。
本发明实施例的任意空间范围地震数据规则化重建方法，通过确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数；根据叠后三维地震数据体，生成包含有待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体；对第一数据体进行数学变换处理，生成第二数据体；对第二数据体进行规则化重建，生成第三数据体；对第三数据体进行反数学变换处理，生成第四数据体，利用第四数据体不仅可以准确提取任一空间范围真实的地震数据信息，便于后续研究的开展，例如，地震解释，满足研究区重叠位置不同采集处理年度、不同方位角处理的数据匹配应用需求等，而且可以实现振幅和频带的有效保持，满足实际应用需求。
进一步地，作为图1方法的具体实现，本发明实施例提供了一种任意空间范围地震数据规则化重建装置，如图7A所示，装置包括：确定模块701、第一生成模块702、第二生成模块703、第三生成模块704和第四生成模块705。
该确定模块701，用于确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数；
该第一生成模块702，用于根据叠后三维地震数据体，生成包含有待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体；
该第二生成模块703，用于对第一数据体进行数学变换处理，生成第二数据体；
该第三生成模块704，用于对第二数据体进行规则化重建，生成第三数据体；
该第四生成模块705，用于对第三数据体进行反数学变换处理，生成第四数据体。
在具体的应用场景中，如图7B所示，该装置还包括：获取模块706和输出模块707。
该获取模块706，用于获取叠后三维地震数据体及叠后三维地震数据体中的空间坐标信息。
该输出模块707，用于输出第四数据体。
本发明实施例提供的任意空间范围地震数据规则化重建装置，通过确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数；根据叠后三维地震数据体，生成包含有待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体；对第一数据体进行数学变换处理，生成第二数据体；对第二数据体进行规则化重建，生成第三数据体；对第三数据体进行反数学变换处理，生成第四数据体，利用第四数据体不仅可以准确提取任一空间范围真实的地震数据信息，便于后续研究的开展。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现图1所示的任一公开实施例提供的任意空间范围地震数据规则化重建方法，或者图7A或图7B所示的任一公开实施例提供的任意空间范围地震数据规则化重建装置。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种任意空间范围地震数据规则化重建方法，其特征在于，所述方法包括：
确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数；
根据叠后三维地震数据体，生成包含有所述待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体；
对所述第一数据体进行数学变换处理，生成第二数据体；
对所述第二数据体进行规则化重建，生成第三数据体；
对所述第三数据体进行反数学变换处理，生成第四数据体。
2.根据权利要求1所述的任意空间范围地震数据规则化重建方法，其特征在于，所述确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数之前，所述方法还包括：
获取所述叠后三维地震数据体及所述叠后三维地震数据体中的空间坐标信息。
3.根据权利要求1所述的任意空间范围地震数据规则化重建方法，其特征在于，所述待输出的地震数据空间分布范围中包括空间坐标信息。
4.根据权利要求1所述的任意空间范围地震数据规则化重建方法，其特征在于，所述第一数据体的边界与所述待输出的地震数据空间分布范围的边界之间的距离取值为所述叠后三维地震数据体中相邻的两个地震道之间距离取值的一倍以上。
5.根据权利要求4所述的任意空间范围地震数据规则化重建方法，其特征在于，根据以下计算公式进行所述规则化重建：
X＝(GTG+λI)-1G′TY
式中：G为所述第二数据体中相邻的两个地震道之间的空间距离的集合；G′为所述第二数据体中的地震道与所述待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的空间距离的集合；Y为所述第二数据体；X为所述第三数据体；I为单位矩阵；λ为规则化因子。
6.根据权利要求5所述的任意空间范围地震数据规则化重建方法，其特征在于，根据以下计算公式获取所述第二数据体中相邻的两个地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值：
g＝(b+d1 c)1/a
式中：g为所述第二数据体中相邻的两个地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值，单位为m；d1为所述第二数据体中相邻的两个地震道之间的实际空间距离，单位为m；a、b、c均为常数。
7.根据权利要求5-6任意一项所述的任意空间范围地震数据规则化重建方法，其特征在于，根据以下计算公式获取所述第二数据体中的地震道与所述待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值：
g′＝(b+d2 c)1/a
式中：g′为所述第二数据体中的地震道与所述待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的空间距离的集合中任意一个元素的取值，单位为m；d2为所述第二数据体中的地震道与所述待输出的地震数据空间分布范围内对应的地震道之间的实际空间距离，单位为m。
8.根据权利要求1所述的任意空间范围地震数据规则化重建方法，其特征在于，所述数学变换为傅里叶变换，所述反数学变换为傅里叶反变换。
9.根据权利要求1所述的任意空间范围地震数据规则化重建方法，其特征在于，所述叠后三维地震数据体包括地震成像数据体、地震水平叠加数据体、地震速度模型。
10.根据权利要求1所述的任意空间范围地震数据规则化重建方法，其特征在于，所述对所述第三数据体进行反数学变换处理，生成第四数据体之后，所述方法还包括：
输出所述第四数据体。
11.一种任意空间范围地震数据规则化重建装置，其特征在于，所述装置包括：
确定模块，用于确定待输出的地震数据空间分布范围及道间距参数；
第一生成模块，用于根据叠后三维地震数据体，生成包含有所述待输出的地震数据空间分布范围的第一数据体；
第二生成模块，用于对所述第一数据体进行数学变换处理，生成第二数据体；
第三生成模块，用于对所述第二数据体进行规则化重建，生成第三数据体；
第四生成模块，用于对所述第三数据体进行反数学变换处理，生成第四数据体。
12.根据权利要求11所述的任意空间范围地震数据规则化重建装置，其特征在于，所述装置还包括：
获取模块，用于获取所述叠后三维地震数据体及所述叠后三维地震数据体中的空间坐标信息。
13.根据权利要求11所述的任意空间范围地震数据规则化重建装置，其特征在于，所述装置还包括：
输出模块，用于输出所述第四数据体。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如权利要求1至10任一所述的任意空间范围地震数据规则化重建方法。
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