CN1473275A - 地震数据的速度分析 - Google Patents

Abstract

对已知的速度场预计算多个地震叠加(20)。速度场被选择以覆盖所关心的速度范围。然后这些叠加被排列在图形计算机(10－14)的3D存储器中(21)，使用时间和位置作为第一维而速度函数下标作为最后维。在这种3D空间中，用于叠加的任何速度场在容积中作为面(S)出现。将地震叠加投影到该面上提供对所关心的速度场而叠加的地震测线。

Description

地震数据的速度分析

本发明涉及一种处理地震数据的方法，并且提供一种通过在已知叠加之间插值来计算叠加测线的方法。

地震数据使用震源和地震接收器的阵列来收集。数据可以在陆地上使用，例如炸药作为震源和地震检波器作为接收器来收集。可选地，数据可以在海洋上使用，例如气枪作为震源和水下地震检波器作为接收器来收集。在已获得原始地震数据后，由每个接收器接收的作为地震能源激发结果的反射信号(通常所说的地震道(trace))被处理以形成地表下的图象。该处理包括计算震源和接收器之间的间隔(通常所说的偏移)以及将相关的地震道加在一起以增大信号/噪声比(通常称作叠加(stacking)的过程)的步骤。

附图的图1示意地说明沿直线排列的理想化的震源和接收器排列方案。分别地，第一，第二和第三震源1，2和3与分别地第一，第二和第三接收器4，5和6配合。震源和接收器排联在震源/接收器对1，6；2，5；3，4的公共中点(CMP)7左右。从每个震源1，2和3的活动产生的地震能量从部分反射器例如9反射，并且由每个接收器4，5和6接收。能量从震源到接收器的传播时间随震源和接收器之间的距离(偏移)的增加而增加。传播时间也是反射器的深度和信号在地表下地层中的传播速度的函数。

附图的图2说明对于图1所示的情况，偏移增加时的传播时间。关于每个反射器的偏移的往返传播时间定义一个曲线。在这一简单的情况下，曲线可以精确地定义为：

t²(offset)＝(offset)²/(velocity)²+t²(zerooffset)

其中，t为往返传播时间，offset为震源和接收器之间的距离，而velocity是地震信号在地表下地层中的传播速度。

在处理地震探测数据的过程中，地震道分配给它们各自的公共中点，使得震源和接收器直线之下的地质状况可以在多个位置探测。然后，对每个公共中点，实际上对每个反射器9执行速度分析。这通过指定如在上面方程中所定义的与一套速度相关的一套双曲线，并且沿所有指定的双曲线计算反射振幅来实现。然后，对应多个偏移的地震道根据双曲线转换成具有零偏移的等价地震道，然后将这些地震道相加(叠加)。在零偏移所得到的振幅被检查以确定哪个双曲线给出对应每个公共中点的每个反射器的最好结果。附图的图3显示在点i的速度分析的典型例子，其中由用户选择的速度函数在一套已知的速度函数的之间改变。

一旦已对公共中点分析速度函数，那么与公共中点相关的地震数据根据前面的方程校正到零偏移，然后对于该特定公共中点叠加。与在接收器记录的地震道相比，叠加后的地震道具有改进的信号噪声比。该过程，在直线的每个公共中点重复，产生叠加的地震测线，其给出直线的地质状况的指示。叠加测线的质量与用于叠加的速度场的质量直接相关。叠加线是CPU密集的过程，使大型的功能强的机器的使用成为必需，特别是如果实时处理的话。

根据本发明的第一方面，提供一种地震数据处理方法，其中对于被选择以复盖所关心的速度范围的已知速度场，预计算多个地震叠加，然后这些叠加排列在图形计算机的3D存储器中，使用时间和位置作为第一维而速度场下标作为最后维，以提供对所关心的速度场叠加的地震测线。

根据本发明的第二方面，提供一种处理地震数据的方法，包括步骤：

(a)在多个位置和对复盖所关心的一套速度的多个预先确定的速度函数从地震数据预计算多个地震叠加；

(b)将这些叠加排列在图形计算机的存储器中作为三维阵列，其中用时间，位置和速度函数下标作为该阵列的三维；

(c)在所关心的速度范围中选择速度函数；

(d)使用计算机的图形程序从叠加的阵列获得表示地震数据的对所选速度函数叠加的地震测线。

位置可以包括地震数据的公共中点。

预先确定的速度函数中至少一些可以任意选择。预先确定的速度函数可以包括第一函数和多个第二函数，每个第二函数等于第一函数和各个系数的乘积。系数基本上等间隔。

阵列可以是矩形阵列。

步骤(d)可以包括执行插值。插值可以包括从一组值插入所选速度函数每个点周围的叠加中。插值可以是线性插值。插值可以是多线性插值。插值可以是三线性插值。

根据本发明的第三方面，提供一种编程以执行根据本发明第一或第二方面的方法的计算机。

根据本发明的第四方面，提供用于编程计算机以执行根据本发明第一或第二方面的方法的程序。

根据本发明的第五方面，提供用于包含根据本发明第四方面的程序的存储介质。

本发明用一种基于插值的可以在现代图形计算机上非常快地执行的技术来代替传统叠加方法。

作为例子，本发明将参照附图进一步描述，其中：

图1用图解法说明已知类型的震源/接收器排列方案；

图2是说明传播时间对偏移的图；

图3说明速度对时间的各种速度函数；

图4是说明用于执行构成本发明实施方案的方法的计算机的方框示意图；

图5是说明构成本发明实施方案的处理地震数据的方法的流程图；

图6说明存储于图4中所示计算机的存储器中的三维数据阵列；

图7和8说明由图5中所示的方法执行的插值的例子。

图4中所示的计算机包括中央处理器(CPU)10，以及输入配置11和输出配置12，例如包括用于显示由CPU 10执行的处理的结果的显示器。计算机具有程序存储器13，其包含用于控制CPU 10的操作以执行下文所描述的地震数据处理方法的计算机程序。计算机也具有高速暂存存储器14，用于在CPU 10的操作过程中暂时存储数据，包括与程序存储器13中的图形处理软件配合以执行包括插值的图形处理的三维(3D)存储器。因此，该计算机起图形计算机的作用，例如Sun或Silicon Graphic工作站或者高端PC，具有足够的存储器以存储大型数据“体”，和支持来自Silicon Graphic的OpenGL语言以执行插值的具有纹理图的3D图形卡。

由图4中所示的计算机执行的方法在图5中说明，并且从步骤20开始，该步骤从提供到计算机的地震数据，对于多个已知的速度场或函数V₁，……，V_n预计算多个地震叠加。特别地，计算机对每个公共中点(CMP)和对每个速度场V_i预计算叠加。已知的速度函数被选择，以复盖所关心的一套速度。这些已知的速度函数可以以任何适当的方法选择，并且可以基本上任意地选择，或者可以基于与处理的地震数据相关的知识或经验。例如，速度函数中的一个可以根据任何适当的标准选择，而剩余的已知速度函数可以等于该已知速度函数和一组系数的乘积。例如，速度函数可以通过固定的百分比或固定的比率而彼此不同，以提供复盖所关心的速度范围的等间隔的速度函数。

然后，在步骤21中，步骤20中形成的叠加在存储器14中排列成该叠加的3D阵列。例如，如图6中所示，叠加作为数据体排列在矩形3D阵列中，垂直向下维表示增加的时间，右手水平轴表示公共中点号，而进入图6平面的深度轴表示速度函数下标，速度函数以速度的增加顺序标记。

在包含叠加地震数据体的3D空间中，任何选择和选定的速度函数或场由如图4中所示的速度面S表示(假设所选面的值位于被已知速度函数复盖的速度范围内，例如在极或端函数V_l和V_n之间)。如由图5中步骤22所示，用户选择速度函数，以进一步处理地震数据，这确定地震数据可以投影到其上的速度面S。

步骤23，例如在图形卡中执行的，有效地执行插值，使得基于从包围面S每个点的数据体中的各个叠加样品插值到面S上来定义地震数据的“叠加”测线。虽然该处理不产生真实的叠加，但是它提供其一种表示并且可以相对快地执行，例如实时地执行，使用相对普通的硬件和软件。插值技术的具体例子将在下文中描述。

步骤24输出地震测线，例如通过将其显示在计算机的输出配置12的显示器上。步骤25确定是否新的速度函数已被选择。现有速度函数的输出S保持有效，直到新的函数被选择。因此，用户可以检查叠加测线形式的处理结果，并且可以决定选择新的函数，例如通过改变速度函数或选择不同的函数。当新的速度函数被选择时，控制回到步骤23，其基于新的函数执行新的插值。

虽然图6中所示的叠加道示例为连续的道，事实上它们被采样并数字化，使得每个叠加包括表示在离散时间点的瞬时采样振幅的多个数字码。因此，3D数据体或空间有效地划分成多个单元，每个单元是立方形的并且在它的顶点具有八个叠加样品S(i，j，k)，...，S(i+1，j+1，k+1)，如图7中所示。坐标轴也在图7中显示，公共中点(CMP)下标在水平或x维中向右增加，时间在垂直或y维中向下增加，速度函数下标在进入图7平面的深度或z维中增加。占据单元上前左顶点的样品标记为S(i，j，k)，而位于其它顶点的剩余七个样品根据如上文描述的轴的约定而标记。样品Sp在单元中位于速度面S上的一点，在该点希望对所选的速度函数计算“输出样品”。因此，图7中所说明的单元是被速度面S交切的单元中的一个，并且在相应单元中的每个样品Sp的值由图形卡通过插值计算。

图8说明位置30，在该位置样品Sp将在如图7中所示的相同单元中计算。点30可以是单元中的任意位置，包括其面，边和顶点，以及单元容积的内部。不失一般性，点30的位置可以由离立方形单元各个面的距离a，...，f来表示。因此，点30离前表面距离为a并且离后表面距离为b，离顶表面距离为c并且离底表面距离为d，以及离左表面距离为e并且离右表面距离为f，其中任何距离可以为零使得点30的位置可以指定为单元中的任何位置，包括其外表面上。

图4中所示的计算机中的图形卡执行线性插值，以根据可如下表示的多线性(在本情况中为三线性)插值从样品S(i，j，k)，...，S(i+1，j+1，k+1)计算样品Sp的值或振幅：

Sp＝(a.d.s.S(i，j，k+1)+b.d.f.S(i，j，k)+a.c.f.S(i，j+1，k+1)

+b.c.f.S(i，j+1，k)+a.d.e.S(i+1，j，k+1)+b.d.e.S(i+1，j，k)

+a.c.e.S(i+1，j+1，k+1)+b.c.e.S(i+1，j+1，k))/((a+b)(c+d)(e+f))

插值对被速度面S交切的数据体的每个单元执行，从而提供叠加测线的表示或近似。这可以对多个直线重复，以给出由地震数据表示的地球地表下结构的3D表示。

任何适当的插值方法可以在步骤23中执行。例如，可以使用任何适当的软件，例如现有图形卡软件。

因此，能够提供一种技术，允许用相对便宜的硬件和软件相对快地获得的叠加测线的良好表示。这可以用于，例如实时情况。而且，可以不同的速度函数相对快地尝试，以便允许用户选择最佳的这种函数来拟合地震数据。当已选择最优的速度函数时，它可以用于地震道的再叠加。

Claims (15)

1.一种地震数据处理方法，其中对被选择以复盖所关心的速度范围的已知速度场，预计算多个地震叠加，然后这些叠加被排列在图形计算机的3D存储器中，使用时间和位置作为第一维而速度场下标作为最后维，以提供对所关心的速度场叠加的地震测线。

2.一种处理地震数据的方法，包括步骤：

(a)在多个位置和对复盖所关心的一个速度范围的多个预先确定的速度函数从地震数据预计算多个地震叠加；

(b)将这些叠加排列在图形计算机的存储器中作为三维阵列，其中用时间，位置和速度函数下标作为阵列的三维；

(c)在所关心的速度范围中选择速度函数；

(d)使用计算机的图形程序从叠加的阵列获得表示对所选速度函数叠加的地震数据的地震测线。

3.如权利要求2中的方法，其中位置包括地震数据的公共中点。

4.如权利要求2或3中的方法，其中预先确定的速度函数中至少一些是任意选择的。

5.如权利要求4中的方法，其中预先确定的速度函数包括第一函数和多个第二函数，每个第二函数等于第一函数和各个系数的乘积。

6.如权利要求5的方法，其中系数基本上等间隔。

7.如权利要求2～6中任何一个的方法，其中阵列是矩形阵列。

8.如权利要求2～7中的任何一个的方法，其中步骤(d)包括执行插值。

9.如权利要求8中的方法，其中插值包括从一组值插入所选速度函数每个点周围的叠加中。

10.如权利要求8或9中的方法，其中插值是线性插值。

11.如权利要求10中的方法，其中插值是多线性插值。

12.如权利要求11中的方法，其中插值是三线性插值。

13.一种计算机，被编程以执行如前面权利要求中任何一个的方法。

14.一种程序，用于编程计算机以执行如权利要求1～12中任何一个的方法。

15.一种存储介质，包含如权利要求14中的程序。

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