專利名稱：地震數(shù)據(jù)的速度分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理地震數(shù)據(jù)的方法，并且提供一種通過在已知疊加之間插值來計算疊加測線的方法。
地震數(shù)據(jù)使用震源和地震接收器的陣列來收集。數(shù)據(jù)可以在陸地上使用，例如炸藥作為震源和地震檢波器作為接收器來收集。可選地，數(shù)據(jù)可以在海洋上使用，例如氣槍作為震源和水下地震檢波器作為接收器來收集。在已獲得原始地震數(shù)據(jù)后，由每個接收器接收的作為地震能源激發(fā)結(jié)果的反射信號(通常所說的地震道(trace))被處理以形成地表下的圖象。該處理包括計算震源和接收器之間的間隔(通常所說的偏移)以及將相關(guān)的地震道加在一起以增大信號/噪聲比(通常稱作疊加(stacking)的過程)的步驟。
附圖的

圖1示意地說明沿直線排列的理想化的震源和接收器排列方案。分別地，第一，第二和第三震源1，2和3與分別地第一，第二和第三接收器4，5和6配合。震源和接收器排聯(lián)在震源/接收器對1，6；2，5；3，4的公共中點(CMP)7左右。從每個震源1，2和3的活動產(chǎn)生的地震能量從部分反射器例如9反射，并且由每個接收器4，5和6接收。能量從震源到接收器的傳播時間隨震源和接收器之間的距離(偏移)的增加而增加。傳播時間也是反射器的深度和信號在地表下地層中的傳播速度的函數(shù)。
附圖的圖2說明對于圖1所示的情況，偏移增加時的傳播時間。關(guān)于每個反射器的偏移的往返傳播時間定義一個曲線。在這一簡單的情況下，曲線可以精確地定義為t2(offset)＝(offset)2/(velocity)2+t2(zerooffset)其中，t為往返傳播時間，offset為震源和接收器之間的距離，而velocity是地震信號在地表下地層中的傳播速度。
在處理地震探測數(shù)據(jù)的過程中，地震道分配給它們各自的公共中點，使得震源和接收器直線之下的地質(zhì)狀況可以在多個位置探測。然后，對每個公共中點，實際上對每個反射器9執(zhí)行速度分析。這通過指定如在上面方程中所定義的與一套速度相關(guān)的一套雙曲線，并且沿所有指定的雙曲線計算反射振幅來實現(xiàn)。然后，對應(yīng)多個偏移的地震道根據(jù)雙曲線轉(zhuǎn)換成具有零偏移的等價地震道，然后將這些地震道相加(疊加)。在零偏移所得到的振幅被檢查以確定哪個雙曲線給出對應(yīng)每個公共中點的每個反射器的最好結(jié)果。附圖的圖3顯示在點i的速度分析的典型例子，其中由用戶選擇的速度函數(shù)在一套已知的速度函數(shù)的之間改變。
一旦已對公共中點分析速度函數(shù)，那么與公共中點相關(guān)的地震數(shù)據(jù)根據(jù)前面的方程校正到零偏移，然后對于該特定公共中點疊加。與在接收器記錄的地震道相比，疊加后的地震道具有改進的信號噪聲比。該過程，在直線的每個公共中點重復(fù)，產(chǎn)生疊加的地震測線，其給出直線的地質(zhì)狀況的指示。疊加測線的質(zhì)量與用于疊加的速度場的質(zhì)量直接相關(guān)。疊加線是CPU密集的過程，使大型的功能強的機器的使用成為必需，特別是如果實時處理的話。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種地震數(shù)據(jù)處理方法，其中對于被選擇以復(fù)蓋所關(guān)心的速度范圍的已知速度場，預(yù)計算多個地震疊加，然后這些疊加排列在圖形計算機的3D存儲器中，使用時間和位置作為第一維而速度場下標作為最后維，以提供對所關(guān)心的速度場疊加的地震測線。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種處理地震數(shù)據(jù)的方法，包括步驟(a)在多個位置和對復(fù)蓋所關(guān)心的一套速度的多個預(yù)先確定的速度函數(shù)從地震數(shù)據(jù)預(yù)計算多個地震疊加；(b)將這些疊加排列在圖形計算機的存儲器中作為三維陣列，其中用時間，位置和速度函數(shù)下標作為該陣列的三維；(c)在所關(guān)心的速度范圍中選擇速度函數(shù)；(d)使用計算機的圖形程序從疊加的陣列獲得表示地震數(shù)據(jù)的對所選速度函數(shù)疊加的地震測線。
位置可以包括地震數(shù)據(jù)的公共中點。
預(yù)先確定的速度函數(shù)中至少一些可以任意選擇。預(yù)先確定的速度函數(shù)可以包括第一函數(shù)和多個第二函數(shù)，每個第二函數(shù)等于第一函數(shù)和各個系數(shù)的乘積。系數(shù)基本上等間隔。
陣列可以是矩形陣列。
步驟(d)可以包括執(zhí)行插值。插值可以包括從一組值插入所選速度函數(shù)每個點周圍的疊加中。插值可以是線性插值。插值可以是多線性插值。插值可以是三線性插值。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種編程以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的方法的計算機。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供用于編程計算機以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的方法的程序。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供用于包含根據(jù)本發(fā)明第四方面的程序的存儲介質(zhì)。
本發(fā)明用一種基于插值的可以在現(xiàn)代圖形計算機上非常快地執(zhí)行的技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)疊加方法。
作為例子，本發(fā)明將參照附圖進一步描述，其中圖1用圖解法說明已知類型的震源/接收器排列方案；圖2是說明傳播時間對偏移的圖；圖3說明速度對時間的各種速度函數(shù)；圖4是說明用于執(zhí)行構(gòu)成本發(fā)明實施方案的方法的計算機的方框示意圖；圖5是說明構(gòu)成本發(fā)明實施方案的處理地震數(shù)據(jù)的方法的流程圖；圖6說明存儲于圖4中所示計算機的存儲器中的三維數(shù)據(jù)陣列；圖7和8說明由圖5中所示的方法執(zhí)行的插值的例子。
圖4中所示的計算機包括中央處理器(CPU)10，以及輸入配置11和輸出配置12，例如包括用于顯示由CPU 10執(zhí)行的處理的結(jié)果的顯示器。計算機具有程序存儲器13，其包含用于控制CPU 10的操作以執(zhí)行下文所描述的地震數(shù)據(jù)處理方法的計算機程序。計算機也具有高速暫存存儲器14，用于在CPU 10的操作過程中暫時存儲數(shù)據(jù)，包括與程序存儲器13中的圖形處理軟件配合以執(zhí)行包括插值的圖形處理的三維(3D)存儲器。因此，該計算機起圖形計算機的作用，例如Sun或Silicon Graphic工作站或者高端PC，具有足夠的存儲器以存儲大型數(shù)據(jù)“體”，和支持來自Silicon Graphic的OpenGL語言以執(zhí)行插值的具有紋理圖的3D圖形卡。
由圖4中所示的計算機執(zhí)行的方法在圖5中說明，并且從步驟20開始，該步驟從提供到計算機的地震數(shù)據(jù)，對于多個已知的速度場或函數(shù)V1，……，Vn預(yù)計算多個地震疊加。特別地，計算機對每個公共中點(CMP)和對每個速度場Vi預(yù)計算疊加。已知的速度函數(shù)被選擇，以復(fù)蓋所關(guān)心的一套速度。這些已知的速度函數(shù)可以以任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇，并且可以基本上任意地選擇，或者可以基于與處理的地震數(shù)據(jù)相關(guān)的知識或經(jīng)驗。例如，速度函數(shù)中的一個可以根據(jù)任何適當(dāng)?shù)臉藴蔬x擇，而剩余的已知速度函數(shù)可以等于該已知速度函數(shù)和一組系數(shù)的乘積。例如，速度函數(shù)可以通過固定的百分比或固定的比率而彼此不同，以提供復(fù)蓋所關(guān)心的速度范圍的等間隔的速度函數(shù)。
然后，在步驟21中，步驟20中形成的疊加在存儲器14中排列成該疊加的3D陣列。例如，如圖6中所示，疊加作為數(shù)據(jù)體排列在矩形3D陣列中，垂直向下維表示增加的時間，右手水平軸表示公共中點號，而進入圖6平面的深度軸表示速度函數(shù)下標，速度函數(shù)以速度的增加順序標記。
在包含疊加地震數(shù)據(jù)體的3D空間中，任何選擇和選定的速度函數(shù)或場由如圖4中所示的速度面S表示(假設(shè)所選面的值位于被已知速度函數(shù)復(fù)蓋的速度范圍內(nèi)，例如在極或端函數(shù)Vl和Vn之間)。如由圖5中步驟22所示，用戶選擇速度函數(shù)，以進一步處理地震數(shù)據(jù)，這確定地震數(shù)據(jù)可以投影到其上的速度面S。
步驟23，例如在圖形卡中執(zhí)行的，有效地執(zhí)行插值，使得基于從包圍面S每個點的數(shù)據(jù)體中的各個疊加樣品插值到面S上來定義地震數(shù)據(jù)的“疊加”測線。雖然該處理不產(chǎn)生真實的疊加，但是它提供其一種表示并且可以相對快地執(zhí)行，例如實時地執(zhí)行，使用相對普通的硬件和軟件。插值技術(shù)的具體例子將在下文中描述。
步驟24輸出地震測線，例如通過將其顯示在計算機的輸出配置12的顯示器上。步驟25確定是否新的速度函數(shù)已被選擇。現(xiàn)有速度函數(shù)的輸出S保持有效，直到新的函數(shù)被選擇。因此，用戶可以檢查疊加測線形式的處理結(jié)果，并且可以決定選擇新的函數(shù)，例如通過改變速度函數(shù)或選擇不同的函數(shù)。當(dāng)新的速度函數(shù)被選擇時，控制回到步驟23，其基于新的函數(shù)執(zhí)行新的插值。
雖然圖6中所示的疊加道示例為連續(xù)的道，事實上它們被采樣并數(shù)字化，使得每個疊加包括表示在離散時間點的瞬時采樣振幅的多個數(shù)字碼。因此，3D數(shù)據(jù)體或空間有效地劃分成多個單元，每個單元是立方形的并且在它的頂點具有八個疊加樣品S(i，j，k)，...，S(i+1，j+1，k+1)，如圖7中所示。坐標軸也在圖7中顯示，公共中點(CMP)下標在水平或x維中向右增加，時間在垂直或y維中向下增加，速度函數(shù)下標在進入圖7平面的深度或z維中增加。占據(jù)單元上前左頂點的樣品標記為S(i，j，k)，而位于其它頂點的剩余七個樣品根據(jù)如上文描述的軸的約定而標記。樣品Sp在單元中位于速度面S上的一點，在該點希望對所選的速度函數(shù)計算“輸出樣品”。因此，圖7中所說明的單元是被速度面S交切的單元中的一個，并且在相應(yīng)單元中的每個樣品Sp的值由圖形卡通過插值計算。
圖8說明位置30，在該位置樣品Sp將在如圖7中所示的相同單元中計算。點30可以是單元中的任意位置，包括其面，邊和頂點，以及單元容積的內(nèi)部。不失一般性，點30的位置可以由離立方形單元各個面的距離a，...，f來表示。因此，點30離前表面距離為a并且離后表面距離為b，離頂表面距離為c并且離底表面距離為d，以及離左表面距離為e并且離右表面距離為f，其中任何距離可以為零使得點30的位置可以指定為單元中的任何位置，包括其外表面上。
圖4中所示的計算機中的圖形卡執(zhí)行線性插值，以根據(jù)可如下表示的多線性(在本情況中為三線性)插值從樣品S(i，j，k)，...，S(i+1，j+1，k+1)計算樣品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))插值對被速度面S交切的數(shù)據(jù)體的每個單元執(zhí)行，從而提供疊加測線的表示或近似。這可以對多個直線重復(fù)，以給出由地震數(shù)據(jù)表示的地球地表下結(jié)構(gòu)的3D表示。
任何適當(dāng)?shù)牟逯捣椒梢栽诓襟E23中執(zhí)行。例如，可以使用任何適當(dāng)?shù)能浖?，例如現(xiàn)有圖形卡軟件。
因此，能夠提供一種技術(shù)，允許用相對便宜的硬件和軟件相對快地獲得的疊加測線的良好表示。這可以用于，例如實時情況。而且，可以不同的速度函數(shù)相對快地嘗試，以便允許用戶選擇最佳的這種函數(shù)來擬合地震數(shù)據(jù)。當(dāng)已選擇最優(yōu)的速度函數(shù)時，它可以用于地震道的再疊加。
權(quán)利要求
1.一種地震數(shù)據(jù)處理方法，其中對被選擇以復(fù)蓋所關(guān)心的速度范圍的已知速度場，預(yù)計算多個地震疊加，然后這些疊加被排列在圖形計算機的3D存儲器中，使用時間和位置作為第一維而速度場下標作為最后維，以提供對所關(guān)心的速度場疊加的地震測線。
2.一種處理地震數(shù)據(jù)的方法，包括步驟(a)在多個位置和對復(fù)蓋所關(guān)心的一個速度范圍的多個預(yù)先確定的速度函數(shù)從地震數(shù)據(jù)預(yù)計算多個地震疊加；(b)將這些疊加排列在圖形計算機的存儲器中作為三維陣列，其中用時間，位置和速度函數(shù)下標作為陣列的三維；(c)在所關(guān)心的速度范圍中選擇速度函數(shù)；(d)使用計算機的圖形程序從疊加的陣列獲得表示對所選速度函數(shù)疊加的地震數(shù)據(jù)的地震測線。
3.如權(quán)利要求2中的方法，其中位置包括地震數(shù)據(jù)的公共中點。
4.如權(quán)利要求2或3中的方法，其中預(yù)先確定的速度函數(shù)中至少一些是任意選擇的。
5.如權(quán)利要求4中的方法，其中預(yù)先確定的速度函數(shù)包括第一函數(shù)和多個第二函數(shù)，每個第二函數(shù)等于第一函數(shù)和各個系數(shù)的乘積。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中系數(shù)基本上等間隔。
7.如權(quán)利要求2～6中任何一個的方法，其中陣列是矩形陣列。
8.如權(quán)利要求2～7中的任何一個的方法，其中步驟(d)包括執(zhí)行插值。
9.如權(quán)利要求8中的方法，其中插值包括從一組值插入所選速度函數(shù)每個點周圍的疊加中。
10.如權(quán)利要求8或9中的方法，其中插值是線性插值。
11.如權(quán)利要求10中的方法，其中插值是多線性插值。
12.如權(quán)利要求11中的方法，其中插值是三線性插值。
13.一種計算機，被編程以執(zhí)行如前面權(quán)利要求中任何一個的方法。
14.一種程序，用于編程計算機以執(zhí)行如權(quán)利要求1～12中任何一個的方法。
15.一種存儲介質(zhì)，包含如權(quán)利要求14中的程序。
全文摘要
對已知的速度場預(yù)計算多個地震疊加(20)。速度場被選擇以覆蓋所關(guān)心的速度范圍。然后這些疊加被排列在圖形計算機(10－14)的3D存儲器中(21)，使用時間和位置作為第一維而速度函數(shù)下標作為最后維。在這種3D空間中，用于疊加的任何速度場在容積中作為面(S)出現(xiàn)。將地震疊加投影到該面上提供對所關(guān)心的速度場而疊加的地震測線。
文檔編號G01V1/36GK1473275SQ0181859
公開日2004年2月4日 申請日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月9日
發(fā)明者亨里克·伯恩斯, 弗朗索瓦·杜比, 亨里克 伯恩斯, 瓦 杜比 申請人:維斯特恩格科有限公司