專利名稱：地震數(shù)據(jù)的頻譜整形反演和偏移的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說明書一般涉及地球物理勘探領(lǐng)域。特殊地，本說明書涉及基于反演 (inversion)和偏移(migration)的地震反射成像以估計(jì)地下物理性質(zhì)(例如阻抗)和/ 或生成地下區(qū)域的地球物理模型。
背景技術(shù)：
地球物理勘探中經(jīng)常利用地震、電氣和儲(chǔ)層(reservoir)性質(zhì)之間的關(guān)系，從而 對(duì)地下區(qū)域的地球物理性質(zhì)進(jìn)行建模，例如，將源自地震和/或電磁勘查的數(shù)據(jù)用于預(yù)測(cè) 地下區(qū)域的特征的范圍。然后，預(yù)測(cè)的地球物理特征用于各種勘探?jīng)Q策，例如，鉆井?dāng)?shù)量、鉆 井類型以及自儲(chǔ)層回收(recover)資源的最佳井位。地下區(qū)域的地震性質(zhì)是直接確定地下部分對(duì)地震波的反射和傳輸、且共同限定 至少縱波(compressional wave)速度、橫波(shear wave)速度以及地下區(qū)域密度的性 質(zhì)。通常采用諸如體積模量(bulk modulus)和剪切模量(shear modulus)(也稱為彈性 模量)等彈性性質(zhì)來表示地下部分的地震性質(zhì)較為方便。也可以等效地使用地下部分的 速度和密度的各種函數(shù)表示地震性質(zhì)，包括體積模量、泊松比(Possion’ s ratio), Vp/Vs 比、P波模量、阻抗和拉梅參數(shù)(Lan^parameter)。地震性質(zhì)也可包括，例如各向異性和衰減 (attenuation)。地震波速度也可以隨地震波的頻率改變，這種現(xiàn)象稱為頻散。在地震性質(zhì)中，阻抗是地震速度和密度的乘積。阻抗，也稱為聲阻抗且經(jīng)常用符號(hào) 15表示，通常在不同的巖層之間改變，例如分界面的相對(duì)兩側(cè)具有不同的阻抗。分界面的反 射系數(shù)通常取決于分界面的任一側(cè)上的巖石的聲阻抗的比差(contrast)。具體地，巖層間 聲阻抗的差異影響反射系數(shù)。地震反演是基于記錄的地震反射數(shù)據(jù)確定地下區(qū)域的阻抗結(jié) 構(gòu)的地球物理建模過程。地震反演技術(shù)依賴于地震反射數(shù)據(jù)，地震反射數(shù)據(jù)通常通過地震勘查和對(duì)勘查的 地震數(shù)據(jù)的分析獲得。地震反射技術(shù)通?；诘厍虮砻嬷械卣鸩ǖ纳梢约皩?duì)這些在地球 各層間的邊界處發(fā)生反射的地震波的部分的記錄和分析，其中地震波通過使用一個(gè)或更多 震源生成，例如，炸藥、氣槍、振動(dòng)裝置。圖1A-1B是在兩種或更多的介質(zhì)之間的一個(gè)或更多 邊界處的原始反射(primary reflection)生成的地震圖的卷積模型視圖。參考圖1A，單 邊界模型100表明在兩種介質(zhì)之間給定的邊界處反射波的振幅(強(qiáng)度)與入射波的振幅和 一個(gè)稱為反射系數(shù)的參量成比例。反射系數(shù)的值取決于兩種介質(zhì)的彈性參數(shù)，并且對(duì)于垂 直入射(normal incidence)，反射系數(shù)由方程式(1)給出。這種情況下的地震道含有單脈 沖，該脈沖的形狀為地震子波的形狀。對(duì)于垂直入射(光線垂直于反射界面)，反射系數(shù)定義為
R= (Ip2-Ip1)/(IP2+IP1)(1)在方程式(1)中，R是反射系數(shù)，并且參量Ip1和Ip2稱為縱波阻抗(compressional impedance)。術(shù)語(yǔ)P阻抗和聲阻抗通常也用于描述相同的參量。例如，縱波阻抗定義為密度和 縱波(P波)速度的乘積Ip = P Vp(2)該方程式中P是密度，并且Vp是P波速度。方程式(1)中，Ipi和Ip2分別是在反 射界面以上的地層和反射界面以下的地層的縱波阻抗。對(duì)于大量的反射邊界，記錄的地震 反射響應(yīng)是不同邊界的響應(yīng)的總和。參考圖1B，多邊界模型150表明反射事件通常在任何給定時(shí)間被記錄在每條地震 道上。然后，針對(duì)多邊界反射結(jié)構(gòu)記錄的地震圖可以視為反射率時(shí)間序列(reflectivity time series)，例如，該反射率時(shí)間序列由r(t)代表，并基于阻抗分布(prof ile) Ip (t)。如 果忽略多反射，并且由地震獲取系統(tǒng)生成的脈沖是簡(jiǎn)單的尖峰，則記錄的地震道由一系列 反射率尖峰組成，每個(gè)反射率尖峰的大小都基于方程式(1)和(2)計(jì)算。然而，入射地震波通常不是簡(jiǎn)單的尖峰，而是更寬的波形，稱為地震子波w(t)。在 這種情況下，記錄的地震圖不是r (t)。而是每個(gè)尖峰都由被適當(dāng)縮放的地震子波取代，并且 結(jié)果相加。當(dāng)反射介質(zhì)含有多反射邊界時(shí)，產(chǎn)生的地震道進(jìn)一步通過計(jì)算地震子波和反射 率時(shí)間序列的卷積來求值。根據(jù)方程式(1)，反射率時(shí)間序列是一系列尖峰，它們中的每個(gè) 都由單個(gè)邊界生成。以剛才描述的方式組合反射率時(shí)間序列r(t)和子波w(t)的數(shù)學(xué)運(yùn)算 是卷積s(t) = r(t)*w(t)(3)其中符號(hào)*表示方程式(3)中的卷積運(yùn)算。方程式(3)中，記錄的地震圖s(t)作 為反射率時(shí)間序列r(t)和子波w(t)的卷積來計(jì)算。方程式(3)表示出的卷積模型通常稱 作反射地震學(xué)的卷積模型。假設(shè)連續(xù)記錄地震反射，計(jì)算垂直入射的反射系數(shù)的方程式(方程式(1))可以概 括為以下表達(dá)式r(t) = (dlp(t)/dt)/(21p(t))(4)方程式(4)中，IP(t)代表一定深度地層的阻抗值，自該地層的反射在時(shí)間t記錄。 算子d/dt代表對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。自垂直入射地震數(shù)據(jù)的示例性地震反演問題相當(dāng)于求解方 程⑶和⑷以確定阻抗函數(shù)Ip (t)，并假定已知記錄的地震數(shù)據(jù)s (t)和地震子波w (t)。 在記錄的尖峰之間的時(shí)間間隔很小的限制下，可以將反射率序列看作時(shí)間的連續(xù)函數(shù)，對(duì) 于垂直入射，該連續(xù)函數(shù)與阻抗的關(guān)系由方程式(4)給出。對(duì)于非垂直入射，反射系數(shù)的計(jì) 算被改變，但這里針對(duì)原始反射描述的卷積模型仍然有效。地震子波w(t)的估計(jì)可以通過利用測(cè)井(well log)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。在井可用并且已 經(jīng)收集適當(dāng)?shù)穆暡ê兔芏葴y(cè)井時(shí)，阻抗IP(t)和反射率r(t)是已知的。然后給定r(t)和 地震道s(t)，方程式(3)可以用來解出w(t)。為使該估計(jì)充分起作用，通常需要在井處的 地下信息和地震事件之間建立精確的相關(guān)性。術(shù)語(yǔ)“連井(well tie)”通常用來描述建立 這種相關(guān)性的過程。所以，精確的連井是大多數(shù)反演方法的前提。上述概念也可以概括為以下情形記錄的反射對(duì)應(yīng)于入射波和反射波的傳播路徑
5之間的較大的角度，例如偏斜(oblique)入射或非垂直入射的情形。對(duì)于這種情況，卷積模 型方程式(3)仍然有效，但反射系數(shù)方程式(4)的表達(dá)式被更復(fù)雜的表達(dá)式取代，例如，含 有附加的彈性參數(shù)，例如橫波速度。多種基于卷積模型的地震反演技術(shù)已經(jīng)在通常的實(shí)踐中應(yīng)用。有色反演和頻 譜整形反演是兩種最近發(fā)展的地震反演技術(shù)，它們實(shí)施為頻譜的簡(jiǎn)單改進(jìn)。這些地震 反演技術(shù)在以下文獻(xiàn)中進(jìn)一步描述Lancaster, S.和Whitcombe，D. ,2000年，“Fast Track “Coloured” Inversion”，擴(kuò)展摘要，第 70 屆 SEG 年會(huì)，卡爾加里，1572-1575 ；以及 Lazaratos, S. ,2006, "Spectral Shaping Inversion For Elastic AndRock Property Estimation，，Research Disclosure,第 511 其月，2006 年 11 月。參考圖2，雖然兩種技術(shù)在實(shí)施上不同，但反演技術(shù)在概念上都相似。例如，通過 應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)的相位旋轉(zhuǎn)(-90° )和頻譜整形運(yùn)算的組合執(zhí)行阻抗估計(jì)。在應(yīng)用相位 旋轉(zhuǎn)和頻譜整形運(yùn)算前，地震數(shù)據(jù)通常轉(zhuǎn)換為零相位，例如，對(duì)于零相位數(shù)據(jù)，地震子波的 全部頻率分量被同步并組合以產(chǎn)生圍繞子波波峰的對(duì)稱子波。有色反演假設(shè)對(duì)數(shù)振幅頻譜 遵循指數(shù)律，而頻譜整形反演(Lazaratos)不需要該假設(shè)。另外，有色反演是嚴(yán)格的零偏移 (zero-offset)反演。頻譜整形反演也提供在生成對(duì)彈性性質(zhì)和巖石性質(zhì)的估計(jì)方面有用 的附加益處。頻譜整形運(yùn)算通過應(yīng)用濾波來實(shí)施，該濾波重整形原地震頻譜以使得地震頻譜與 在地下區(qū)域中的井記錄的測(cè)井曲線的平均頻譜相似。參考圖2，圖解視圖200表明頻譜整形 濾波如何顯著地放大地震頻譜中低頻部分中的能量。平均本地測(cè)井曲線220和原地震頻率 240的頻譜顯著不同，甚至在數(shù)據(jù)信噪比為正的頻率范圍上。頻譜整形將原頻譜重整形，使 其與對(duì)數(shù)頻譜相似。最終頻譜是整形的地震頻譜260。整形運(yùn)算意味著低頻能量的顯著放 大，如圖2所示。Lazaratos[2006]提出一種數(shù)學(xué)推導(dǎo)，該數(shù)學(xué)推導(dǎo)表明在通常滿足的假設(shè)下，上面 強(qiáng)調(diào)的頻譜整形過程提供了阻抗估計(jì)，解出方程式(3)和(4)。例如，基于上面建立的卷積 模型，地震道可以由卷積方程式(5)表示 在上述表達(dá)式以及下文中，下列符號(hào)約定用來描述下列特征中的一種或更多s (t)，S (f)地震道及其傅里葉變換Squad (f) iE^it (quadrature trace)的ifH卩十w(t)，ff(f)子波及其傅里葉變換r(t)反射率Ip (t)，Ip (f) P阻抗及其傅里葉變換f低通濾波的P阻抗Δ t采樣率分母中的項(xiàng)IP(t)可以由改變非常緩慢的函數(shù)取代，該函數(shù)僅含有Ip的趨勢(shì)。實(shí) 際上，這樣的函數(shù)可以通過低通濾波Ip生成，從而將頻率維持在頻譜的非常低的端(例如 0-2Hz)。然后該低頻項(xiàng)可以作為簡(jiǎn)單的乘數(shù)對(duì)待并移動(dòng)到卷積算子的左邊。然后該卷積方程式變?yōu)?方程式(6)) 如下所述，依靠弱散射假設(shè)，顯示出在數(shù)學(xué)上將卷積方程式從它的原形式變換成 方程式(6)中給出的形式的能力。P阻抗可以分解成緩慢改變的本底(background)部分 (例如低頻趨勢(shì))遠(yuǎn)低于地震帶寬的頻率以及較高頻干擾(perturbation)部分，該部分包 括在地震帶寬中的改變和地震帶寬以上的改變。所以，(i)干擾相對(duì)本底是弱的，并且(ii) 本底在地震子波長(zhǎng)度范圍內(nèi)基本恒定。基于支持這些結(jié)論的大量觀察結(jié)果，將方程式(6) 變換到頻域產(chǎn)生方程式(7)
(7)對(duì)多個(gè)井求平均值(使用 <> 來代表求平均值運(yùn)算)，得到方程式(8)
(8)其中假設(shè)地震子波在設(shè)置井的區(qū)域內(nèi)恒定。根據(jù)定義，整形濾波的頻率響應(yīng)是平均對(duì)數(shù)頻譜和平均地震頻譜的比，如方程式 (9)所示整麗波淋 ^^ τ^τ (9)并將其應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)產(chǎn)生方程式(10)整形的地震=H(f)
(10)地震數(shù)據(jù)的地震偏移是涉及地震事件重組(rearrangement)的校正技術(shù)，因此反 射標(biāo)示在其地下位置的真實(shí)圖像上。參考圖3，圖解模型300示出，在原記錄數(shù)據(jù)上，自傾 斜界面的反射記錄在表面位置，該表面部位并不直接位于發(fā)生反射的表面位置的上方。另 外，地下部分中的孤立的點(diǎn)狀不連續(xù)(點(diǎn)散射體)生成接收器在大范圍內(nèi)記錄的地震事件 (衍射)，這會(huì)使地震數(shù)據(jù)的解讀發(fā)生混亂。地震速度變化是原始記錄數(shù)據(jù)僅提供地下地質(zhì) 的失真視圖的另一原因。地震偏移技術(shù)解決了上面的問題并因此用于許多地震數(shù)據(jù)處理序 列中，從而將地震記錄中觀察到的結(jié)構(gòu)和幾何構(gòu)型精確描繪為使地震反射發(fā)生的地質(zhì)層的 仿真。正確布置傾斜反射器的需要在圖3中最佳地示出。從位于Sl的源生成、自點(diǎn)A并 且在同樣位于Sl的接收器處記錄的反射脈沖標(biāo)示在Sl下面位于點(diǎn)A’的記錄道上，選擇點(diǎn) A’使SlA和S1A’的長(zhǎng)度相等(為簡(jiǎn)便起見假設(shè)地下部分速度恒定)。相似地，自點(diǎn)B的反 射脈沖標(biāo)示在點(diǎn)B’的S2下面的記錄道上。反射器段AB標(biāo)示在錯(cuò)誤的側(cè)向位置A’ B’，并 且其偏角小于AB’的真實(shí)偏角。偏移是校正這種失真的校正技術(shù)。偏移前，地震記錄中觀 察到的結(jié)構(gòu)和幾何構(gòu)型通常不是導(dǎo)致地震反射的地質(zhì)層的精確描述。傳統(tǒng)上，地震反演局限于在偏移后應(yīng)用地震反演的應(yīng)用，因?yàn)橥ǔＰ枰_的連 井來估計(jì)地震子波。由于原“非偏移”數(shù)據(jù)形成地下部分的不精確的結(jié)構(gòu)圖像，因此精確的 連井通常在偏移后建立。本發(fā)明人確定需要地震反演技術(shù)，該技術(shù)可以在建模過程中的多 個(gè)階段中應(yīng)用，同時(shí)當(dāng)與偏移校正技術(shù)結(jié)合以建模地下區(qū)域的阻抗時(shí)在計(jì)算上仍然是高效且精確的。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，基于地震數(shù)據(jù)生成地下區(qū)域的地球物理模型的方法包括接收地震數(shù)據(jù)。 將反演應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)，例如，反演過程改變(整形)地震數(shù)據(jù)的頻譜。然后偏移反演的地 震數(shù)據(jù)。該方面的實(shí)施可包括以下特征中的一種或更多。例如，接收地震數(shù)據(jù)可包括獲得 地震反射數(shù)據(jù)。將反演應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)可包括將頻譜整形反演應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)。例如，頻 譜整形反演可包括應(yīng)用有色反演或Lazaratos頻譜整形反演。將頻譜整形反演應(yīng)用于地震 數(shù)據(jù)可包括將頻譜整形濾波應(yīng)用于原地震數(shù)據(jù)頻譜，從而生成整形的地震數(shù)據(jù)頻譜?？梢?獲得可用的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的平均頻譜和地震數(shù)據(jù)的平均頻譜。將頻譜整形反演應(yīng)用于地震數(shù)據(jù) 可包括將頻譜整形濾波應(yīng)用于原地震數(shù)據(jù)頻譜，從而生成整形的地震數(shù)據(jù)頻譜。對(duì)于不同于頻譜整形反演的反演方法，地震子波的估計(jì)可能是必需的，并且可以 基于聲波和密度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來獲得該估計(jì)。頻譜整形反演不需要基于聲波和密度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的 地震子波的估計(jì)，因此可以不在偏移整形的地震數(shù)據(jù)之前獲得該估計(jì)。偏移的數(shù)據(jù)可以疊 加(stack)和/或可以將相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于疊加的數(shù)據(jù)以生成地下阻抗的估計(jì)。相位旋轉(zhuǎn)可 以是偏移的地震數(shù)據(jù)的-90度相位旋轉(zhuǎn)，并且該估計(jì)可以是限帶的P阻抗的估計(jì)。接收的 地震反射數(shù)據(jù)可以在應(yīng)用反演前轉(zhuǎn)換為零相位，并且可以將相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于偏移的地震數(shù) 據(jù)以生成阻抗的估計(jì)。該方法可用來生成以下一種或更多種地震性質(zhì)或物理性質(zhì)的估計(jì)，包括限帶P阻 抗、限帶S阻抗、vp/vs、體積模量、剪切模量、縱波速度、橫波速度、vp/vs比、拉梅常數(shù)、各向異 性參數(shù)。另一方面，基于地震數(shù)據(jù)生成地下區(qū)域的地球物理模型的方法包括接收偏移的地 震數(shù)據(jù)和使用偏移算法和針對(duì)地下區(qū)域的簡(jiǎn)單速度模型對(duì)偏移的數(shù)據(jù)進(jìn)行反偏移。頻譜整 形反演應(yīng)用于反偏移的地震數(shù)據(jù)。整形的地震數(shù)據(jù)通過偏移算法和地下區(qū)域的簡(jiǎn)單速度模 型被偏移。該方面的實(shí)施可包括以下特征中的一種或更多。例如，地下區(qū)域的簡(jiǎn)單速度模 型可包括地下區(qū)域的恒定速度模型。地下區(qū)域的偏移算法和簡(jiǎn)單速度模型可包括地下區(qū) 域的恒定速度Stolt偏移模型。地下區(qū)域的簡(jiǎn)單速度模型可包括地下區(qū)域的橫向不變 (laterally invariant)模型。偏移的地震數(shù)據(jù)可包括地震反射數(shù)據(jù)。地震反射數(shù)據(jù)可在應(yīng) 用反演之前轉(zhuǎn)換為零相位，和/或相位旋轉(zhuǎn)可應(yīng)用于偏移的地震數(shù)據(jù)以生成阻抗的估計(jì)。 應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)的頻譜整形反演可包括將頻譜整形濾波應(yīng)用于反偏移的地震數(shù)據(jù)頻譜，從 而生成整形的地震數(shù)據(jù)頻譜。相位旋轉(zhuǎn)可應(yīng)用于重偏移的數(shù)據(jù)，從而生成地下阻抗的估計(jì)。相位旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用可 包括將-90度相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于偏移的地震數(shù)據(jù)，并且該估計(jì)可以是限帶P阻抗的估計(jì)。地 震數(shù)據(jù)可以在數(shù)據(jù)反演或偏移之前和/或之后疊加。相位旋轉(zhuǎn)可以應(yīng)用于疊加的地震數(shù)據(jù) 以生成阻抗的估計(jì)。該方法可用來生成一種或更多種以下地震性質(zhì)或物理性質(zhì)的估計(jì)，包括生成限帶 P阻抗、限帶S阻抗、Vp/Vs、體積模量、剪切模量、縱波速度、橫波速度、Vp/Vs比、拉梅常數(shù)以及各向異性參數(shù)中的一種或更多的估計(jì)。另一方面，基于地震數(shù)據(jù)生成地下區(qū)域的地球物理模型的方法包括接收地震反射 數(shù)據(jù)。地震數(shù)據(jù)被偏移。頻譜整形反演濾波應(yīng)用于偏移的地震反射數(shù)據(jù)。將相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用 于疊加的地震數(shù)據(jù)以生成地下區(qū)域的阻抗的估計(jì)。該方面的實(shí)施可包括以下特征中的一種或更多。例如，將頻譜整形反演濾波應(yīng)用 于偏移的地震反射數(shù)據(jù)可包括計(jì)算多維頻譜整形算子，執(zhí)行偏移數(shù)據(jù)的多維傅里葉變換， 將計(jì)算的多維頻譜整形算子與偏移數(shù)據(jù)的多維傅里葉變換相乘，以及應(yīng)用多維傅里葉逆變 換。計(jì)算多維頻譜整形算子可包括2-D或3-D傅里葉變換?？梢詫?duì)基于地震反射數(shù)據(jù)的頻譜的偏移脈沖響應(yīng)執(zhí)行2-D或3-D傅里葉變換，并 且可以對(duì)基于地震反射數(shù)據(jù)的整形頻譜的偏移脈沖響應(yīng)執(zhí)行2-D或3-D傅里葉變換。將頻 譜整形反演濾波應(yīng)用于地震反射數(shù)據(jù)可包括在將頻譜整形反演應(yīng)用于地震反射數(shù)據(jù)之前， 通過偏移算法和地下區(qū)域的簡(jiǎn)單速度模型將偏移的地震數(shù)據(jù)反偏移；將頻譜整形反演應(yīng)用 于反偏移的地震數(shù)據(jù)；和/或通過偏移算法和地下區(qū)域的簡(jiǎn)單速度模型將整形的地震數(shù)據(jù) 重偏移。另一方面，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備中有形地實(shí)施，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品包括指令，指令在運(yùn)行時(shí)使硬件系統(tǒng)(例如顯示裝置或其它輸出裝置)通過接收地震反 射數(shù)據(jù)、將地震反射數(shù)據(jù)偏移，并將頻譜整形反演濾波應(yīng)用于地震反射數(shù)據(jù)來基于地震數(shù) 據(jù)生成地下區(qū)域的地球物理模型。相位旋轉(zhuǎn)可以應(yīng)用于疊加的地震數(shù)據(jù)頻譜，從而生成地 下區(qū)域的阻抗的估計(jì)。頻譜整形反演濾波可以在偏移地震數(shù)據(jù)前應(yīng)用?？商鎿Q地，頻譜整 形濾波可以在偏移地震數(shù)據(jù)后應(yīng)用，例如，可以計(jì)算多維頻譜整形算子并將其與偏移數(shù)據(jù) 的傅里葉變換相乘，繼之以多維傅里葉逆變換，和/或可以在初始的偏移處理后將偏移的 數(shù)據(jù)反偏移、整形，然后重偏移。例如，有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括，在其上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序 被配置為，由處理器運(yùn)行時(shí)基于地震數(shù)據(jù)生成地下區(qū)域的地球物理模型，介質(zhì)包含一個(gè)或 更多代碼段，其被配置為接收地震反射數(shù)據(jù)；將地震數(shù)據(jù)偏移；將頻譜整形反演濾波應(yīng)用 于地震反射數(shù)據(jù)；將地震數(shù)據(jù)疊加；并將相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于疊加的地震數(shù)據(jù)頻譜，從而生成 地下區(qū)域的地球物理性質(zhì)的估計(jì)。通過以下方式中的至少一種，應(yīng)用頻譜整形反演濾波以 減小傾斜能量的放大(i)在偏移數(shù)據(jù)前應(yīng)用頻譜整形反演濾波；(ii)在應(yīng)用頻譜整形反 演濾波和將反演的數(shù)據(jù)重偏移前將偏移的數(shù)據(jù)反偏移；以及(iii)計(jì)算多維頻譜整形算子 并將多維頻譜整形算子與偏移的數(shù)據(jù)的傅里葉變換相乘。另一方面，生成地球物理性質(zhì)的估計(jì)的示例性硬件系統(tǒng)被配置為基于例如通過水 聽器和/或地震檢波器獲得的地震數(shù)據(jù)生成地下區(qū)域的地球物理模型，接收地震反射數(shù) 據(jù)，偏移地震反射數(shù)據(jù)，并將頻譜整形反演濾波應(yīng)用于地震反射數(shù)據(jù)。相位旋轉(zhuǎn)可以應(yīng)用于 疊加的地震數(shù)據(jù)頻譜，從而生成地下區(qū)域的阻抗的估計(jì)，例如，該估計(jì)可以通過系統(tǒng)的顯示 組件顯示。頻譜整形反演濾波可以在偏移地震數(shù)據(jù)前應(yīng)用?？商鎿Q地，頻譜整形濾波可以 在偏移地震數(shù)據(jù)后應(yīng)用，例如，多維頻譜整形算子可以被計(jì)算并與偏移數(shù)據(jù)的傅里葉變換 相乘，或者在初始的偏移處理之后偏移的數(shù)據(jù)可以反偏移、整形，然后重偏移。地球物理模 型可以在硬件系統(tǒng)的顯示組件上顯示。另一方面，從地下區(qū)域生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏姆椒òɑ诘卣饠?shù)據(jù)生成地下區(qū)域的地球物理模型。生成地球物理模型進(jìn)一步包括接收地震反射數(shù)據(jù)；將地震數(shù)據(jù)偏移；將頻 譜整形反演濾波應(yīng)用于地震反射數(shù)據(jù)；將地震數(shù)據(jù)疊加；將相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于疊加的地震數(shù) 據(jù)頻譜，從而生成地下區(qū)域的地球物理性質(zhì)的估計(jì)。通過以下方式中的至少一種，來應(yīng)用該 頻譜整形反演以減小傾斜能量的放大(i)在偏移數(shù)據(jù)前應(yīng)用頻譜整形反演濾波；(ii)在 應(yīng)用頻譜整形反演濾波和將反演的數(shù)據(jù)重偏移前使偏移的數(shù)據(jù)反偏移；以及(iii)計(jì)算多 維頻譜整形算子，并將多維頻譜整形算子與偏移的數(shù)據(jù)的傅里葉變換相乘。向生成的地球 物理模型中解釋為可能含碳?xì)浠衔锏牡貛r層鉆井。碳?xì)浠衔飶木挟a(chǎn)出。


圖IA是背景技術(shù)的地震圖的卷積模型，該卷積模型由兩種媒介之間的單邊界處 的原始反射生成。圖IB是背景技術(shù)的地震圖的卷積模型，該卷積模型由媒介之間的多邊界處的原 始反射生成。圖2是背景技術(shù)的地震頻譜和對(duì)數(shù)頻譜的振幅和頻率做比較的圖解視圖。圖3是標(biāo)示的背景技術(shù)的反射脈沖示意圖，其示出偏移的反射器段和失真的反射 器段。圖4是偏移脈沖響應(yīng)的時(shí)間與道號(hào)的圖解視圖。圖5A是沒有頻譜整形的限帶子波的未整形的偏移脈沖響應(yīng)的視圖。圖5B是將頻譜整形濾波應(yīng)用于圖5A的偏移脈沖響應(yīng)后產(chǎn)生的結(jié)果視圖。圖5C是將頻譜整形濾波應(yīng)用于生成圖5A的脈沖響應(yīng)的輸入脈沖并將整形的輸入 脈沖偏移所產(chǎn)生的結(jié)果視圖。圖6A是包括偏移和反演的估計(jì)地下部分的物理性質(zhì)的處理流程圖。圖6B是基于在偏移后應(yīng)用的頻譜整形反演來估計(jì)地下部分的物理性質(zhì)的處理流 程圖。圖7是基于在偏移前應(yīng)用的頻譜整形反演來估計(jì)地下部分的物理性質(zhì)的處理流 程圖。圖8是基于偏移、具有簡(jiǎn)單速度模型的反偏移、頻譜整形反演和具有簡(jiǎn)單速度模 型的重偏移來估計(jì)地下部分的物理性質(zhì)的處理流程圖。圖9A是圖解視圖，其示出沿圖5A的偏移脈沖響應(yīng)的正確的相對(duì)振幅變化和沿圖 5B的偏移脈沖響應(yīng)的相對(duì)振幅變化(頻譜整形后偏移)。圖9B是示出相對(duì)圖5A中的偏移脈沖響應(yīng)并在偏移速度范圍上的振幅變化的圖解 視圖。圖10是示出通過在偏移前或偏移后應(yīng)用頻譜整形反演所生成的頻率-波數(shù)(F-K) 頻譜的比較流程圖。圖IlA是生成偏移脈沖響應(yīng)的整形的頻率_波數(shù)(F-K)頻譜的過程視圖(后偏 移)。圖IlB是生成偏移脈沖響應(yīng)的整形的頻率_波數(shù)(F-K)頻譜的過程視圖(在偏移
、產(chǎn).\
IIJ ) °圖12是根據(jù)一維(僅頻率)整形算子來構(gòu)建二維(頻率_波數(shù))整形算子的處
10理流程圖。圖13是構(gòu)建二維整形算子的可替換的處理流程圖。圖14是估計(jì)地下部分的物理性質(zhì)的處理流程圖，該處理包括應(yīng)用多維頻譜整形 濾波以執(zhí)行地震反演。圖15A是測(cè)試地震數(shù)據(jù)的屏幕截圖。圖15B是應(yīng)用在示例性的反偏移/頻譜整形/重偏移處理后的測(cè)試地震數(shù)據(jù)的屏 幕截圖。圖15C是在應(yīng)用后偏移頻譜整形濾波后的測(cè)試地震數(shù)據(jù)的屏幕截圖。圖16A是偏移的CDP道集(gather)和對(duì)應(yīng)的速度相似面板(velocitysemblance panel)的屏幕截圖。圖16B是在偏移后應(yīng)用了頻譜整形反演的偏移的CDP道集和對(duì)應(yīng)的速度相似面板 的屏幕截圖。圖16C是在偏移前應(yīng)用了頻譜整形反演的偏移的⑶P道集和對(duì)應(yīng)的速度相似面板 的屏幕截圖。圖17是基于在偏移前應(yīng)用頻譜整形反演來生成具有一種或更多性質(zhì)的地球物理 模型的示例性處理流程圖。圖18是基于反偏移/整形/重偏移技術(shù)來生成具有一種或更多性質(zhì)的地球物理 模型的示例性處理流程圖。圖19是基于在疊加后應(yīng)用3-D或2-D頻譜整形濾波來生成具有一種或更多性質(zhì) 的地球物理模型的示例性處理流程圖。圖20是基于在疊加前應(yīng)用3-D或2-D頻譜整形濾波來生成具有一種或更多性質(zhì) 的地球物理模型的示例性處理流程圖。本發(fā)明將結(jié)合其優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。然而，就以下詳細(xì)描述具體到本發(fā)明特定 實(shí)施例或特定用途這方面來說，僅為了說明而不能理解為限制本發(fā)明的范圍。相反，本發(fā)明 意在覆蓋可以包括在權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范疇內(nèi)的所有替換、修改和等效物。
具體實(shí)施例方式一方面，本發(fā)明人確定頻譜整形在數(shù)學(xué)上等效于實(shí)現(xiàn)相同目的其它反演方法。另 外，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)了頻譜整形反演的多個(gè)計(jì)算上的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)在以前還沒有被采用 傳統(tǒng)地震反演技術(shù)的其他人認(rèn)識(shí)到。因此，頻譜整形反演的行為可以推廣到其它類型的反 演過程，只要這些反演過程基于卷積模型。例如，頻譜整形反演的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是頻譜整形反演 不需要對(duì)地震子波w(t)的估計(jì)，這一點(diǎn)與其它反演方法不同，因此，頻譜整形反演并不依 賴于精確的連井。因此，對(duì)可用的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的平均頻譜和地震數(shù)據(jù)的平均頻譜的知識(shí)足以 執(zhí)行此反演。本發(fā)明人確定頻譜整形反演不需要對(duì)地震子波的估計(jì)，并且因此，頻譜整形反演 是可以有利地在偏移之前或之后執(zhí)行的反演技術(shù)。例如，假設(shè)沒有其它考慮因素，由于以下 原因，反演技術(shù)通常在偏移后應(yīng)用。首先，大型的現(xiàn)代3D地震數(shù)據(jù)集的偏移通常是非常耗 時(shí)且昂貴的處理。由于通常需要原始記錄數(shù)據(jù)的偏移版，所以生成頻譜整形的反演數(shù)據(jù)的 偏移版通常增加額外偏移操作的成本。因此，如果在偏移后應(yīng)用反演技術(shù)，則只需要將數(shù)據(jù)偏移一次。其次，頻譜整形濾波設(shè)計(jì)中的任何改變都需要額外的偏移操作以生成最終結(jié)果， 并且這進(jìn)一步提高了處理成本。由于這些原因，背景技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐是在偏移校正技術(shù) 應(yīng)用于數(shù)據(jù)之后應(yīng)用反演技術(shù)，特別是頻譜整形應(yīng)用。然而，如下所述，改變偏移和反演的應(yīng)用次序產(chǎn)生非常不同的最終結(jié)果，這些最終 結(jié)果可以以各種方式有利地利用。此外，本發(fā)明人也確定，應(yīng)用地震反演處理使地震事件的 相對(duì)振幅失真，例如人為地放大陡傾(steep dip)，其中地震反演處理對(duì)偏移的地震數(shù)據(jù)采 用具有單個(gè)、時(shí)間獨(dú)立的子波的卷積模型。圖4中示出針對(duì)恒定速度介質(zhì)的的典型偏移脈沖響應(yīng)400的時(shí)間與道號(hào)。參考圖 4，反演對(duì)偏移脈沖響應(yīng)的作用有益于證明偏移后應(yīng)用反演的影響。偏移處理的輸出是輸入 為局部脈沖時(shí)由脈沖響應(yīng)400定義的。由于輸入到偏移的地震數(shù)據(jù)可以被認(rèn)為恰好是這些 脈沖的重疊，因此理解單脈沖所發(fā)生的行為會(huì)充分表征針對(duì)任何給定輸入的偏移行為。如 圖4所示，子波在偏移后是傾斜依賴的(dip-dependent)，其中較低頻率的子波相應(yīng)于高傾 斜440。例如，圖4中所示的關(guān)系在以下文獻(xiàn)中進(jìn)一步描述Levin，S. Α.，1998,"Resolution In Seismic Imaging :Is It All A Matter Of Perspectives ？”，Geophysics, 63, 743-749 ；以及 Tygel，M. , Schleicher, J.，和 Hubral，P. , 1994,"Pulse Distortion inDepth Migration =Geophysics", 59,1561-1569。零傾斜子波420與輸入的頻率相同。盡管人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到偏移使地震子波失真的事實(shí)，但地震反演的含義還沒有被完 全理解。由于子波在偏移后是傾斜依賴的，因此卷積模型(方程式3)在偏移后通常無(wú)效， 例如方程式(3)假設(shè)了不依賴傾斜的子波。本發(fā)明人確定忽視此事實(shí)的后果影響偏移后應(yīng) 用的反演算法，并且這些后果在下文中更詳細(xì)地描述。圖5A是沒有頻譜整形的限帶子波的未整形的偏移脈沖響應(yīng)501A的視圖。圖5B 是將頻譜整形濾波應(yīng)用于圖5A的偏移脈沖響應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)果視圖。圖5C是將頻譜整形濾波 應(yīng)用于生成圖5A的脈沖響應(yīng)的輸入脈沖并將整形的輸入脈沖偏移產(chǎn)生的結(jié)果視圖。參考 圖5A和5B，示出應(yīng)用頻譜整形濾波之前501和之后502的偏移脈沖響應(yīng)，例如，頻譜整形濾 波通常在有色反演或頻譜整形反演中應(yīng)用。脈沖響應(yīng)502表明陡傾的側(cè)翼502A的顯著放 大，例如與原響應(yīng)501A相比。參考圖2的描述，用于反演的頻譜整形濾波顯著放大地震頻 譜低頻部分的能量。然而，脈沖響應(yīng)的陡傾部分具有比平坦部分頻率低的子波的事實(shí)不是 頻譜整形的結(jié)果。如下文中更詳細(xì)的描述，偏移脈沖響應(yīng)的陡傾部分具有比平坦部分頻率 更低的子波。這里觀察的行為的后果是，在偏移后應(yīng)用頻譜整形導(dǎo)致陡傾能量、信號(hào)或噪音 被過度放大。然而，參考圖5C，本發(fā)明人確定應(yīng)用相同的頻譜整形濾波，然后偏移，導(dǎo)致脈沖響 應(yīng)503，該脈沖響應(yīng)503具有在平坦部分和陡傾部分503A之間恰當(dāng)保持的相對(duì)振幅。因此， 沿圖5C中脈沖響應(yīng)的相對(duì)振幅變化與圖5A中沿脈沖響應(yīng)的相對(duì)振幅變化非常相似，而圖 5B中所示的相對(duì)振幅變化顯著改變。圖6A-6B是包括偏移校正技術(shù)和反演的估計(jì)地下部分的物理性質(zhì)的處理流程圖。 特別地，概括的流程圖描繪了兩個(gè)反演實(shí)踐600、650。參考圖6A，在處理600中，在偏移步驟 610后應(yīng)用反演步驟620。反演處理620通常應(yīng)用于偏移的數(shù)據(jù)，從而生成地下阻抗的估計(jì)， 和/或一種或更多其它地震性質(zhì)或物理性質(zhì)的估計(jì)，例如縱波速度、橫波速度、地下區(qū)域密 度、體積模量和/或剪切模量(也稱為彈性模量)的估計(jì)?？商鎿Q地或此外，處理600、650
12可以用來生成限帶P阻抗、限帶S阻抗、Vp/Vs、體積模量、剪切模量、縱波速度、橫波速度、Vp/ Vs比、拉梅常數(shù)以及各向異性參數(shù)的一種或更多的估計(jì)。參考圖6B，在處理650中，在偏移步驟660后應(yīng)用頻譜整形反演步驟670。另外， 相位旋轉(zhuǎn)，例如-90°，在步驟680中應(yīng)用于整形且偏移的數(shù)據(jù)，從而生成地下阻抗和/或其 它一種或更多的地震性質(zhì)或物理性質(zhì)的估計(jì)。示例性處理可含有幾個(gè)附加的處理步驟，但 在處理600、650中，反演620、670都是在偏移后應(yīng)用。如上所述，通過圖6A的流程圖，可以 在非常通用水平上總結(jié)當(dāng)前的反演實(shí)踐，其中圖6A示出偏移610后反演620，從而估計(jì)阻抗 和/或其它巖石性質(zhì)。處理650中，頻譜整形反演步驟670，例如應(yīng)用前面描述的頻譜整形 濾波(Lazaratos)或有色反演，應(yīng)用于偏移的數(shù)據(jù)660。參考圖6B，頻譜整形670通常在偏 移660后應(yīng)用，繼之以-90°的相位旋轉(zhuǎn)680和/或進(jìn)一步處理，從而估計(jì)阻抗和/或其它 巖石性質(zhì)，例如由Lazaratos (2006)概述的巖石性質(zhì)。然而，本發(fā)明人確定當(dāng)前的方法，例如處理600、650，忽略了偏移后子波的傾斜依 賴，并且因此過度放大陡斜能量、信號(hào)或噪音。所以，本發(fā)明人開發(fā)了執(zhí)行地震反演的技術(shù)， 該技術(shù)在最優(yōu)化計(jì)算效率和/或精確性的同時(shí)避免傾斜能量的放大。圖7是基于在偏移前應(yīng)用頻譜整形反演來估計(jì)地下部分的物理性質(zhì)的處理的流 程圖。參考圖7，執(zhí)行相對(duì)偏移的地震反演的第一處理700包括將頻譜整形反演710應(yīng)用于 地震數(shù)據(jù)，接下來偏移整形的數(shù)據(jù)720，以及附加處理步驟730，例如，應(yīng)用-90°相位旋轉(zhuǎn)， 從而估計(jì)地下阻抗和/或其它地震和物理性質(zhì)。另一可選步驟可包括在處理700的一個(gè)或 更多步驟之前、之后或與處理700的一個(gè)或更多步驟同時(shí)疊加數(shù)據(jù)?？傊M管通常的地震 處理工作流程可以含有幾個(gè)附加處理步驟，但當(dāng)反演710在偏移720之前執(zhí)行時(shí)處理700 是特別有利的。本發(fā)明人確定，在偏移前應(yīng)用頻譜整形濾波，例如，Lazaratos頻譜整形反演或有 色反演，進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)果。與通常需要地震子波的估計(jì)(例如經(jīng)常通過連井獲得)的其它 反演技術(shù)不同，地震數(shù)據(jù)頻譜的估計(jì)是頻譜整形所需要的全部。進(jìn)一步地，可以可靠地獲得 地震數(shù)據(jù)頻譜的估計(jì)，甚至在記錄的反射器的幾何構(gòu)型成像不精確的情況下，例如，由于幾 何構(gòu)型可以在任何校正之前，例如，通過偏移720。如果在偏移720前地震子波獨(dú)立于反射 器傾斜，則與陡傾能量的放大有關(guān)的任何問題被減少和/或消除。在頻譜整形710和偏移720后，應(yīng)用-90°相位旋轉(zhuǎn)和/或應(yīng)用附加處理。例如， Lazaratos (2006)描述了可以與頻譜整形反演技術(shù)結(jié)合應(yīng)用或確定的附加處理技術(shù)和/或 性質(zhì)?？商鎿Q地或另外，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，一個(gè)或更多的標(biāo)準(zhǔn)地震處理步驟 可以在頻譜整形與偏移之前和/或之后應(yīng)用。例如，其它處理技術(shù)可包括以下處理中的一 個(gè)或更多，例如去符號(hào)(de-signature)處理、反虛反射(de-ghosting)處理、隨機(jī)噪聲衰 減、多次波衰減(multiple attenuation)、去卷積處理和/或疊加與偏移速度的估計(jì)。關(guān)于 偏移720，處理700表明在大范圍的偏移算法上的有利結(jié)果，并且處理700因此不限于任何 特定的偏移技術(shù)。如前所述，地震反演，特別是頻譜整形，在目前的實(shí)踐中通常在偏移后應(yīng)用。特殊 地，反演通常在偏移后應(yīng)用，從而避免耗時(shí)的偏移處理的多個(gè)數(shù)據(jù)操作。然而，本發(fā)明人 確定，在偏移后應(yīng)用反演的接受實(shí)踐會(huì)導(dǎo)致一種或更多的限制。具體地，參考圖5A-5C和 6A-6B的描述，目前的地球物理技術(shù)忽略了偏移后子波的傾斜依賴，并且因此，過度放大陡傾能量、信號(hào)和/或噪聲。所以，結(jié)合圖7描述的處理700顛倒頻譜整形反演和偏移的次序， 這種方式提高了整個(gè)處理估計(jì)地下性質(zhì)(例如阻抗)的能力。圖8是基于偏移、具有簡(jiǎn)單速度模型的反偏移、頻譜整形反演以及具有簡(jiǎn)單速度 模型的重偏移估計(jì)地下部分的物理性質(zhì)的處理800的流程圖。可替換的處理800也解決偏 移后子波的傾斜依賴，并因此不過度放大陡傾能量，例如，信號(hào)和/或噪音。在處理800中， 首先偏移地震數(shù)據(jù)810。在偏移810后，反偏移技術(shù)820、頻譜整形反演技術(shù)830以及重偏 移技術(shù)840應(yīng)用于先前偏移的數(shù)據(jù)810。另外，可以在應(yīng)用反偏移820、整形830以及重偏 移840之后應(yīng)用相位旋轉(zhuǎn)和/或其它計(jì)算和/或成像處理850。與在偏移之前應(yīng)用頻譜整 形從而實(shí)現(xiàn)高精確性結(jié)果的處理700相比，處理800提供了一種改善當(dāng)前處理技術(shù)精確性 的方式同時(shí)提供了一種計(jì)算強(qiáng)度小于處理700的可替換技術(shù)。具體地，由于通常要求地震 數(shù)據(jù)集的額外偏移，因此可以認(rèn)為處理700對(duì)于一些應(yīng)用并不實(shí)用。例如，如果總是需要未 整形的原記錄數(shù)據(jù)的偏移版，則必須偏移原數(shù)據(jù)集、整形數(shù)據(jù)集以及將整形的數(shù)據(jù)集再次 偏移。在處理800中，以額外偏移的計(jì)算負(fù)載和成本的一小部分取得了基本相等的結(jié)果。處理800包括將偏移的輸入數(shù)據(jù)反偏移820，例如，使用相對(duì)快速且便宜的偏移技 術(shù)。例如，采用非常簡(jiǎn)單速度模型(例如恒定速度Stolt偏移)或橫向不變模型的偏移技 術(shù)通常產(chǎn)生快速且便宜的偏移技術(shù)。Stolt，R. H.，1978年發(fā)表的“Migration By Fourier Transform =Geophysics, ”43，23-48進(jìn)一步描述示例性的Stolt偏移。具體地，反偏移是偏 移的逆。因此，反偏移處理接收地震數(shù)據(jù)集的偏移版作為輸入，并輸出原數(shù)據(jù)集的近似。另 外，對(duì)于幾類偏移算法(例如，包括早先提到的Stolt偏移)反偏移處理被很好地理解。偏移和反偏移算法的成本主要取決于使用的速度模型，例如，通過簡(jiǎn)單模型導(dǎo)致 相對(duì)快速的計(jì)算時(shí)間并降低成本。速度模型是所研究的地下部分的模型，其中代表地震波 傳播速度的值在跨該區(qū)域的不同位置分配。因此，簡(jiǎn)單模型，例如，恒定速度模型或橫向不 變模型，以跨地下區(qū)域的相對(duì)各向同性的(isotropic)速度值應(yīng)用速度模型。在步驟830 中，頻譜整形濾波應(yīng)用于反偏移的數(shù)據(jù)。在步驟840中，頻譜整形且反偏移的數(shù)據(jù)被重偏 移，該重偏移使用的偏移算法和速度模型與反偏移步驟820中采用的偏移算法和速度模型 相同。所以，如果在步驟820中使用Stolt偏移算法和恒定速度模型，則在整形后使用Stolt 偏移算法和恒定速度模型將數(shù)據(jù)重偏移。反偏移/整形/重偏移處理800生成非常近似于處理700中實(shí)現(xiàn)的估計(jì)的結(jié)果， 例如，地下阻抗的估計(jì)。即使用于反偏移處理和重偏移處理的偏移速度與跨實(shí)際區(qū)域的真 實(shí)地球速度(earth velocity)顯著不同，本發(fā)明人確定處理800證實(shí)了有利的精確性外加 計(jì)算效率。因此，反偏移/整形/重偏移處理800的技術(shù)相對(duì)于在偏移后應(yīng)用頻譜整形運(yùn) 算的現(xiàn)有實(shí)踐有了提高，例如，甚至在以速度模型執(zhí)行時(shí)，其中該速度模型以前被看作是相 對(duì)不精確的和/或簡(jiǎn)單速度模型，例如，恒定速度模型。圖9A是圖解視圖，其示出沿圖5A的偏移脈沖響應(yīng)的相對(duì)校正振幅變化以及沿圖 5B的偏移脈沖響應(yīng)的相對(duì)校正振幅變化(頻譜整形后偏移)。圖9B是圖解視圖，其示出與 圖5A的偏移脈沖響應(yīng)有關(guān)的偏移速度范圍內(nèi)的振幅變化。參考圖9A，以正確速度(例如， 已知速度)應(yīng)用的偏移的圖解視圖900被示出具有沿圖5A的偏移脈沖響應(yīng)910的正確的 相對(duì)振幅以及沿圖5B的響應(yīng)、對(duì)應(yīng)于偏移后應(yīng)用頻譜整形920的相對(duì)振幅。參考圖9B，圖 解視圖950示出在某速度范圍內(nèi)反偏移/整形/重偏移，例如處理800，其證明沿偏移脈沖響應(yīng)的與相對(duì)幅度變化對(duì)應(yīng)的多條曲線。處理800的輸入數(shù)據(jù)是圖5A的偏移脈沖響應(yīng)。 圖9B中示出的每條曲線都與不同的速度相對(duì)應(yīng)，例如，在正確的(實(shí)際的)速度970的大 約75%到150%的范圍內(nèi)變化的一組曲線960。與正確速度相對(duì)應(yīng)的結(jié)果910、970分別在 圖9A和9B中以箭頭示出。圖9B中，由曲線組960描述的變化與圖9A中示出的在偏移后 整形所實(shí)現(xiàn)的等效結(jié)果相比魯棒性更好。因此，即使在反偏移和重偏移步驟以與實(shí)際值顯著不同的速度執(zhí)行時(shí)，偏移算子 的振幅變化與在偏移后應(yīng)用頻譜整形時(shí)實(shí)現(xiàn)的振幅變化相比更加近似于正確結(jié)果。該結(jié)果 對(duì)于偏移速度值的相對(duì)不敏感性(insensitivity)是觀察結(jié)果之一，其支持上文所述的反 偏移/整形/重偏移處理800。由于反偏移/整形/重偏移處理800甚至可應(yīng)用非常簡(jiǎn)單 的偏移算法，例如，僅用恒定速度模型或橫向不變模型，因此通過處理800實(shí)現(xiàn)了魯棒性計(jì) 算處理。由于此類算法的計(jì)算效率，反偏移/整形/重偏移處理800可以相比處理700 (在 偏移前頻譜整形)快幾個(gè)數(shù)量級(jí)且便宜幾個(gè)數(shù)量級(jí)。圖10是比較流程圖，其示出由處理1000通過在偏移前或偏移后應(yīng)用頻譜整形反 演生成的頻率-波數(shù)(F-K)頻譜。如果采用恒定速度的地下部分，則反偏移/整形/重偏 移處理800可以通過在偏移后應(yīng)用的單獨(dú)算子等效執(zhí)行。參考圖2，與頻譜整形類似的是變 換原數(shù)據(jù)的頻譜的算子。頻譜整形概念被延伸為不僅修改頻率(時(shí)間的)，而且修改數(shù)據(jù)的 波數(shù)(空間的)頻譜，例如，如處理1000所示(圖10)。地震數(shù)據(jù)的二維頻譜或三維頻譜 被整形，而不整形地震數(shù)據(jù)的一維頻譜，例如，通過沿時(shí)間維的地震道的傅里葉變換生成的 一維頻譜。對(duì)于2-D地震數(shù)據(jù)，頻譜通過沿時(shí)間和水平距離(例如沿χ軸)的地震道的二 維傅里葉變換生成。對(duì)于3-D地震數(shù)據(jù)，頻譜通過沿時(shí)間和兩個(gè)水平維度(例如沿χ軸和 y軸)的地震道的三維傅里葉變換生成。參考圖10，圖5A-5C的偏移脈沖響應(yīng)501-503，例如，與對(duì)應(yīng)的二維頻譜1010、 1040、1050 —起示出的未整形的501、偏移后整形的502和偏移前整形的503。頻譜的縱軸 是頻率(F)，橫軸是波數(shù)(K)。波數(shù)是空間變化的量度，類似于頻率是時(shí)間變化的量度。頻 譜整形后，低頻能量在很大程度上得到提高。然而，通過偏移前頻譜整形1030生成的前偏 移整形頻譜1050和通過偏移后頻譜整形1020生成的后偏移整形頻譜1040之間存在顯著 差異。偏移后整形1020增強(qiáng)了針對(duì)所有波數(shù)值的低頻能量，并且大波數(shù)的值的大幅度提高 對(duì)應(yīng)脈沖響應(yīng)的陡傾側(cè)翼的增亮。相反，在偏移前整形1030，只有小波數(shù)、二維頻譜的低頻 部分被提高。圖IlA是通過在偏移后應(yīng)用整形生成偏移脈沖響應(yīng)的頻率-波數(shù)(F-K)頻譜的處 理的視圖。圖IlB是通過在偏移前應(yīng)用整形生成偏移脈沖響應(yīng)的頻率-波數(shù)(F-K)頻譜的 處理的視圖。參考圖11A-11B，偏移后頻譜整形1100的效果和偏移前頻譜整形1150的效果 在二維傅里葉(F-K)域中表示。在這兩種情況下，都是通過將原響應(yīng)1110、1160的頻譜與 整形算子1120、1170的頻譜相乘來整形偏移脈沖響應(yīng)。然而，后偏移頻譜整形和前偏移頻譜整形情況的算子有很大不同。參考圖11A，后 偏移頻譜整形基本上是一維的，例如，整形算子僅取決于頻率，并且對(duì)于所有波數(shù)都是相同 的。參考圖11B，前偏移頻譜整形是二維的，例如，整形算子的值可以隨頻率或波數(shù)中任一 個(gè)的變化而變化。對(duì)于恒定速度，使用I-D整形算子(僅頻率)的前偏移整形等效于使用 2-D算子(頻率-波數(shù))的后偏移整形，如圖11A-11B所示。
偏移脈沖響應(yīng)1110、1160的整形可以在二維(F-K)傅里葉域中實(shí)施，通過將原響 應(yīng)的頻譜與整形算子的頻譜相乘來實(shí)現(xiàn)整形響應(yīng)1130、1180。兩種情況的算子的F-K頻譜 1120、1170之間的不同也是明顯的。后偏移頻譜整形1120具有對(duì)于所有波數(shù)都相同的F-K 頻譜響應(yīng)。事實(shí)上，波數(shù)軸被忽略，并且算子僅以頻率軸為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，例如，實(shí)際上的一維算 子。前偏移整形1170，實(shí)際上相當(dāng)于二維算子，其值不但取決于頻率，而且取決于波數(shù)。一 維頻譜整形提高低頻1130的小波數(shù)和大波數(shù)，而二維頻譜整形僅提高頻譜1180的小波數(shù)、 低頻部分。對(duì)于所述速度恒定的情形，頻譜整形可以用兩種方式正確地應(yīng)用(i)應(yīng)用一維 (僅頻率)頻譜整形，然后偏移；(ii)偏移，然后應(yīng)用二維(頻率_波數(shù))頻譜整形。對(duì)于 速度恒定的情形，頻率-波數(shù)頻譜獨(dú)立于算子位置(例如，峰值時(shí)間)，因此恒定速度方法是 可行的。然而，在速度可變時(shí)，這些假設(shè)不再為真。一維偏移前頻譜整形和二維偏移后頻譜 整形的等效性(在恒定速度的情況下)可以容易地解釋。眾所周知，對(duì)于恒定速度偏移，偏 移數(shù)據(jù)的F-K頻譜Pm與未偏移數(shù)據(jù)的F-K頻譜Pu通過以下關(guān)系關(guān)聯(lián)Pm [FtK)= P^-JF2 + Κ2(ν 2πΥ ,Λ)(11)其中F是頻率，K是波數(shù)，ν是偏移速度。該關(guān)系意味著F-K頻譜中的能量在偏移 后移至低頻，但保持在相同的波數(shù)。方程式(11)示出F-K頻譜如何通過偏移變換。一維 (僅頻率)整形濾波Su的F-K頻譜(例如圖IlA中所示的后偏移的情況)并不取決于K， 且符合方程式(5)，在偏移后濾波變換至符合方程式(12)的真正的二維F-K濾波SM:
(12)圖12是根據(jù)一維(僅頻率)整形算子1215來構(gòu)建二維(頻率_波數(shù))整形算子 1225的處理1200的流程圖。參考圖12，二維(頻率-波數(shù))整形算子1225的構(gòu)建1220 基于在步驟1210中設(shè)計(jì)的一維(僅頻率)整形算子1215。對(duì)于恒定速度，或者在偏移前應(yīng) 用一維算子，然后偏移，或者在偏移后應(yīng)用二維算子以實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果。在任一情況下，結(jié)果 都不受陡傾放大問題影響。參考圖13，構(gòu)建二維整形算子1380的可替換處理1300需要地震頻譜1310的估 計(jì)。采用恒定速度，可以在偏移后應(yīng)用算子1380，從而以具有作為傾斜的函數(shù)的正確振幅 變化產(chǎn)生頻譜整形的數(shù)據(jù)，例如，沒有受陡傾放大問題影響。第一，使用原估計(jì)的地震數(shù)據(jù)， 構(gòu)建偏移脈沖響應(yīng)1330。在將頻譜整形1320應(yīng)用于頻譜1310后，偏移脈沖響應(yīng)也被構(gòu)建 1340，例如，使用傳統(tǒng)的一維(僅頻率)頻譜整形算子。使用二維傅里葉變換，計(jì)算這兩個(gè) 脈沖響應(yīng)中的每個(gè)的二維(頻率(F)-波數(shù)(K))頻譜1350、1360。獲得這些二維頻譜的比 率1370，例如，比率1370定義了二維整形算子的頻率響應(yīng)。為了將偏移的地震數(shù)據(jù)頻譜整 形，二維傅里葉變換被計(jì)算，并且該變換與上文中推導(dǎo)出的二維整形算子的頻率響應(yīng)相乘。 通過逆變換(inverse transform back)生成頻譜整形的偏移的數(shù)據(jù)，其不受陡傾放大問題 的影響。圖14是估計(jì)地下部分的物理性質(zhì)的處理1400的流程圖，該處理1400包括應(yīng)用多 維頻譜整形濾波1430用于執(zhí)行地震反演。參考圖14，其示出基于多維頻譜整形的示例性的 地震反演處理1400。偏移的數(shù)據(jù)集在步驟1410中創(chuàng)建。建立地震頻譜1415，并且計(jì)算多維的、頻譜整形算子的頻譜1425。對(duì)偏移數(shù)據(jù)執(zhí)行多維傅里葉變換，(如2-D或3-D傅里葉 變換)1420。在步驟1430中，多維頻譜整形算子1425與步驟1420的結(jié)果相乘1430。多維 (2-D或3-D)傅里葉逆變換在步驟1440中執(zhí)行，并且相位旋轉(zhuǎn)(例如-90° )連同任何附 加處理被應(yīng)用1450，從而估計(jì)一種或更多地下區(qū)域的物理性質(zhì)或地震性質(zhì)，例如阻抗。處理1400可以應(yīng)用于二維數(shù)據(jù)(水平距離和時(shí)間)和/或可以容易地對(duì)3-D數(shù) 據(jù)進(jìn)行歸納。三維情況的主要不同是，例如，計(jì)算的是三維(頻率(F)-X波數(shù)(Kx)-Y波數(shù) (Ky))頻譜而不是二維(F-K)頻譜。如果采用恒定速度的地下部分，則多維頻譜整形方法與 上文所述的反偏移/整形/重偏移處理800相比計(jì)算上更加有效。圖15A是測(cè)試地震數(shù)據(jù)的截圖1500。圖15B是在應(yīng)用示例性的反偏移/整形/重 偏移處理后的測(cè)試地震數(shù)據(jù)的截圖1510。圖15C是應(yīng)用偏移后頻譜整形濾波后的試驗(yàn)地 震數(shù)據(jù)的截圖1520。參考圖15A-15C，在1510和1520中應(yīng)用了相同的整形濾波。然而，圖 15B中示出的結(jié)果1510表明原測(cè)試數(shù)據(jù)1500的信噪比顯著改善。進(jìn)一步地，結(jié)果1510明 顯優(yōu)于圖15C中實(shí)現(xiàn)的結(jié)果1520。數(shù)據(jù)的信噪比的改善是顯然的，例如，圖15C中通過簡(jiǎn)單 的偏移后頻譜整形實(shí)現(xiàn)的結(jié)果1520劣于圖15B示出的結(jié)果1510。具體地，圖15C中的噪聲 具有垂直的外觀，例如，術(shù)語(yǔ)“幕效應(yīng)”有時(shí)在實(shí)踐中用來描述該類噪聲，因?yàn)樵肼曋饕?通過偏移后頻譜整形增強(qiáng)的陡傾部分。圖16A是偏移的共深度點(diǎn)(common depth point, CDP)道集1605與對(duì)應(yīng)的速度 相似面板(velocity semblance panel) 1608 的截圖 1600。圖 16B 是偏移的 CDP 道集 1615 與對(duì)應(yīng)的速度相似面板1618的截圖1610，其在偏移后應(yīng)用頻譜整形反演。圖16C是偏移 的⑶P道集1625與對(duì)應(yīng)的速度相似面板1628的截圖1620，其在偏移前應(yīng)用頻譜整形反演。 參考圖16A-16B，地震事件1625和相似波峰1628的清晰度(clarity)明顯較為優(yōu)于頻譜整 形先于偏移應(yīng)用的時(shí)候，如圖16C中1620，1628。參考圖16A，其示出偏移的共深度點(diǎn)(⑶P) 道集1605和關(guān)聯(lián)的速度相似面板1608。CDP道集是與源自相同地下點(diǎn)但處于不同入射角 的反射相對(duì)應(yīng)的地震道的集合。速度相似性度量在不同的時(shí)間地震事件的相干性。在相似 面板內(nèi)的相似波峰(亮的振幅)的水平位置提供用于展平(flattening)和疊加產(chǎn)生地震 事件的CDP道集內(nèi)的地震事件的地震速度的度量(例如求和)。總之，相似性定義得越亮且 越好，確定速度變得更簡(jiǎn)單。參考圖16B-16C，其分別示出在偏移后應(yīng)用頻譜整形對(duì)道集與 相關(guān)相似面板的效果以及與在偏移前應(yīng)用頻譜整形相等效的結(jié)果。在頻譜整形先于偏移應(yīng) 用時(shí)，地震事件和相似波峰的清晰度是較優(yōu)的，例如圖16C(1625、1628)。上面說明了許多實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解，可以在不背離本發(fā)明的精神和范疇的情 況下做出多種變化。例如，盡管前述實(shí)施描述了頻譜整形反演濾波的應(yīng)用，但可替換的反 演算法也可以在偏移后應(yīng)用，例如，如果在偏移后應(yīng)用另一反演算法，則會(huì)出現(xiàn)通過頻譜整 形反演觀察到的同樣放大的陡傾能量。盡管本文描述的方法在地震反演的范圍內(nèi)介紹，但 這并不是該技術(shù)僅有的可能應(yīng)用。將該方法應(yīng)用于CDP道集，如同最后例子一樣，通常顯著 改善道集的信噪比。然后改善的道集可以用于更精確的速度估計(jì)和振幅對(duì)炮檢距(AVO)分 析。盡管上述處理與在與地震反演中遇到的頻譜整形濾波結(jié)合介紹，但是可以容易地?cái)U(kuò)展 相同的概念，從而改善任何應(yīng)用于偏移的地震數(shù)據(jù)的濾波處理的振幅-保持特征，例如平 坦事件對(duì)傾斜事件的比率，濾波處理所應(yīng)用的偏移地震數(shù)據(jù)例如帶通濾波、頻譜分解?？梢詫⒁环N或更多的附加處理技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)，例如，在上述一種技術(shù)中執(zhí)行頻譜整形和/或偏移之前和/或之后。例如，可以包含到上述處理的一種處理或更多處 理中的一種或更多附加的、示例性的處理技術(shù)包括去符號(hào)處理、反虛反射處理、隨機(jī)噪 聲衰減、多次波衰減、去卷積處理、疊加與偏移速度的估計(jì)或在Lazaratos的“Spectral ShapingInversion for Elastic and Rock Property Estimation，，，2006 中進(jìn)一步描述白勺 其它處理技術(shù)。一種或更多的附加處理技術(shù)可以在上文所述的處理步驟之前、之后或中間 執(zhí)行，例如，在地震數(shù)據(jù)的獲得之間，并且在將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為零相位前。數(shù)據(jù)通常在應(yīng)用任何 偏移和/或反演技術(shù)(例如頻譜整形反演)前轉(zhuǎn)換為零相位。如果需要，可以使用整形的 地震數(shù)據(jù)以及在應(yīng)用相位旋轉(zhuǎn)之前生成的一個(gè)或更多的疊加來細(xì)化(refined)偏移的數(shù) 據(jù)的疊加速度，例如，可以生成角度疊加，并且可以應(yīng)用-90°相位旋轉(zhuǎn)和適當(dāng)?shù)木€性組合 于生成的角度疊加，從而生成限帶P阻抗和限帶S阻抗、NvZNs和/或其它地震性質(zhì)或物理 性質(zhì)的估計(jì)。數(shù)據(jù)可以在任何數(shù)據(jù)的頻譜整形之前或之后疊加，例如，疊加可以在偏移后且反 演后、偏移后且反演前和/或全部數(shù)據(jù)處理程序中的其它點(diǎn)執(zhí)行。例如，圖17是示例性處 理1700的流程圖，該處理1700基于在偏移前應(yīng)用頻譜整形反演生成具有一種或更多性質(zhì) 的地球物理模型。圖18是示例性處理1800的流程圖，該處理1800基于反偏移/整形/重 偏移技術(shù)生成具有一種或更多性質(zhì)的地球物理模型。圖19是示例性處理1900的流程圖， 該處理1900基于在疊加后應(yīng)用3-D或2-D頻譜整形濾波生成具有一種或更多性質(zhì)的地球 物理模型。圖20是示例性處理2000的流程圖，該處理2000基于在疊加前應(yīng)用3-D或2-D 頻譜整形濾波生成具有一種或更多性質(zhì)的地球物理模型。參考圖17，處理1700生成限帶P阻抗、限帶S阻抗、/\，和/或其它彈性性質(zhì)或 其它巖石性質(zhì)中的一個(gè)或更多的估計(jì)?？傊?，通過在偏移之前應(yīng)用頻譜整形，處理1700以 聲波反演和彈性反演為基礎(chǔ)。獲得地震數(shù)據(jù)1710，并且對(duì)地震數(shù)據(jù)執(zhí)行任何其它要求的處 理技術(shù)1720。例如，其它處理技術(shù)可包括以下處理中的一種或更多，例如去符號(hào)處理、反虛 反射處理、隨機(jī)噪聲衰減、多次波衰減、去卷積處理和/或疊加與偏移速度的估計(jì)。接下來 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為零相位1730，并且生成地震頻譜的估計(jì)1740。頻譜整形濾波應(yīng)用于數(shù)據(jù)1750， 并且偏移整形的數(shù)據(jù)1760。在步驟1770中，如果需要，則使用整形的地震數(shù)據(jù)細(xì)化疊加速 度。根據(jù)要求的地球物理模型疊加數(shù)據(jù)1780、1785。例如，如果需要估計(jì)限帶P阻抗、限帶 S阻抗、/\，和/或其它彈性性質(zhì)或其它巖石性質(zhì)，則在步驟1785中生成角度疊加，并且 應(yīng)用-90°相位旋轉(zhuǎn)和適當(dāng)?shù)木€性組合生成要求的估計(jì)。如果限帶P阻抗是要求的估計(jì)，則 疊加數(shù)據(jù)1780，并且應(yīng)用-90°相位旋轉(zhuǎn)生成限帶P阻抗的估計(jì)?；诘卣鸬乐g一些共 同標(biāo)準(zhǔn)，疊加1780、1785產(chǎn)生疊加的數(shù)據(jù)段。例如，根據(jù)具有相同或相似角度、共同的源接 收器中點(diǎn)、共同的地下成像位置和/或其它共同標(biāo)準(zhǔn)的地震道，地震數(shù)據(jù)可以疊加，例如組
I=I O參考圖18，處理1800也生成限帶P阻抗、限帶S阻抗、Vp/Vs和/或其它彈性性質(zhì) 或其它巖石性質(zhì)中的一種或更多的估計(jì)。然而，通過應(yīng)用反偏移/整形/重偏移，處理1800 以聲波反演和彈性反演為基礎(chǔ)。在處理1800中，應(yīng)用反偏移/整形/重偏移在任何疊加之 前發(fā)生，例如，疊加1890或生成角度疊加1895。具體地，獲得地震數(shù)據(jù)1810，并且對(duì)地震數(shù) 據(jù)執(zhí)行任何其它要求的處理技術(shù)1820。接下來數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為零相位1830，然后偏移1840。然 后偏移的數(shù)據(jù)以簡(jiǎn)單速度模型被反偏移1850，生成地震頻譜的估計(jì)1860，并且頻譜整形濾
18波應(yīng)用于數(shù)據(jù)1870。然后通過與反偏移步驟1850中使用的簡(jiǎn)單速度模型相同的簡(jiǎn)單速度 模型，整形的數(shù)據(jù)被重偏移1880。如果需要，則使用整形的地震數(shù)據(jù)1885細(xì)化疊加速度。 依賴要求的地球物理模型，疊加數(shù)據(jù)1890、1895，并且在1896、1898中應(yīng)用-90°相位旋轉(zhuǎn) 以及在1898中應(yīng)用適當(dāng)?shù)木€性組合以生成要求的估計(jì)。參考圖19和20，處理1900和2000都基于聲波和彈性反演通過應(yīng)用多維頻譜整 形濾波，例如2通2-D (F-K)或3-D (F-Kx-Ky)頻譜整形濾波，生成限帶P阻抗、限帶S阻抗、 Vp/Vs和/或其它彈性性質(zhì)或其它巖石性質(zhì)中的一種或更多種的估計(jì)。在處理1900中，頻 譜整形濾波在任何疊加步驟之后應(yīng)用，例如疊加1945或生成角度疊加1950。在處理2000 中，頻譜整形濾波在任何疊加步驟2085、2090之前應(yīng)用。在處理1900中，獲得數(shù)據(jù)1910，可選處理1920和轉(zhuǎn)換為零相位1930。偏移數(shù)據(jù) 1940，并且然后偏移的數(shù)據(jù)被疊加1945、1950。如果生成角度疊加1950，則針對(duì)每個(gè)角度疊 加估計(jì)地震頻譜I960。推導(dǎo)多維頻譜整形濾波的頻域響應(yīng)1970，例如，3-D (F-Kx-Ky)或2 通2-D(F-K)頻譜整形濾波，在應(yīng)用多維濾波1980時(shí)，該頻譜整形濾波將未整形的偏移脈沖 響應(yīng)轉(zhuǎn)換為頻譜整形的偏移脈沖響應(yīng)。例如，偏移脈沖響應(yīng)使用適當(dāng)?shù)暮愣ㄋ俣葋順?gòu)建，例 如平均的恒定速度。應(yīng)用-90°相位旋轉(zhuǎn)和適當(dāng)?shù)木€性組合1990以生成限帶P阻抗、限帶 S阻抗、Vp/Vs和/或其它彈性性質(zhì)或其它巖石性質(zhì)中的一種或更多的估計(jì)。如果生成限帶 P阻抗的估計(jì)1985，則疊加的數(shù)據(jù)1945用來估計(jì)地震頻譜1955，推導(dǎo)多維頻譜整形濾波的 頻域響應(yīng)1965，應(yīng)用濾波1975，并且應(yīng)用-90°相位旋轉(zhuǎn)以生成該估計(jì)。在處理2000中，獲得地震數(shù)據(jù)2010，可選處理2020，轉(zhuǎn)換為零相位2030以及偏移 2040。與處理1900相比，針對(duì)每個(gè)共炮檢距(common-offset)或共角(common-angle)數(shù) 據(jù)集估計(jì)地震頻譜2050。針對(duì)每個(gè)炮檢距或角度數(shù)據(jù)集推導(dǎo)多維頻譜整形濾波的頻域響 應(yīng)，例如3-D (F-Kx-Ky)或2通2_D(F_K)頻譜整形濾波2060。針對(duì)每個(gè)共炮檢距或共角數(shù) 據(jù)集應(yīng)用頻譜整形濾波2070，從而為每個(gè)炮檢距或角度，將未整形的偏移脈沖響應(yīng)轉(zhuǎn)換為 頻譜整形的偏移脈沖。使用適當(dāng)?shù)暮愣ㄋ俣龋缙骄俣葋順?gòu)建偏移脈沖響應(yīng)。細(xì)化疊 加速度2080，如果需要，則使用整形的地震數(shù)據(jù)。然后疊加數(shù)據(jù)2085、2090，并且應(yīng)用-90° 相位旋轉(zhuǎn)(和適當(dāng)?shù)木€性組合，如果需要)以生成限帶P阻抗、限帶S阻抗、/\和/或其 它彈性性質(zhì)或其它巖石性質(zhì)中的一種或更多的估計(jì)2095、2096。上述處理和/或技術(shù)中的一種或更多，例如整形濾波的應(yīng)用，可以在數(shù)字電子電 路中實(shí)施，或在計(jì)算機(jī)硬件、固件、軟件或其任何組合中實(shí)施。上述任何功能都可以作為計(jì) 算機(jī)程序產(chǎn)品實(shí)施，例如，在信息載體中有形實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序，例如，在機(jī)器可讀的存儲(chǔ) 裝置中實(shí)施或在傳播的信號(hào)中實(shí)施，以便由數(shù)據(jù)處理裝置，如可編程處理器、計(jì)算機(jī)或多臺(tái) 計(jì)算機(jī)執(zhí)行或控制其操作。計(jì)算機(jī)程序可以用任何形式的程序語(yǔ)言編寫，包括編譯型語(yǔ)言 和解釋型語(yǔ)言，并且可以用任何形式部署，包括作為獨(dú)立程序或作為模塊、組件、子例程，或 適合在計(jì)算機(jī)環(huán)境中使用的其它單元。計(jì)算機(jī)程序可以部署為在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行或在位 于一個(gè)地點(diǎn)或分布在多個(gè)地點(diǎn)并通過通信網(wǎng)絡(luò)互連的多臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。本發(fā)明的一個(gè)或更多的處理步驟可以通過一個(gè)或更多的執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的可編 程處理器來執(zhí)行，從而通過運(yùn)算輸入數(shù)據(jù)并生成輸出來執(zhí)行本發(fā)明的功能。一個(gè)或更多的 步驟也可以通過專用的邏輯電路來執(zhí)行，例如FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)或ASIC (專用集 成電路)。另外，數(shù)據(jù)采集和顯示可以通過專用的數(shù)據(jù)收集和/或處理系統(tǒng)實(shí)施，例如，含有數(shù)據(jù)獲取硬件，例如水聽器或地震檢波器、處理器以及各種用戶和數(shù)據(jù)輸入和輸出接口， 例如圖形顯示一個(gè)或更多生成估計(jì)的顯示組件，這些估計(jì)通過任何上述處理步驟或處理獲得。適合執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的處理器包括，例如，通用和專用微處理器以及任意種類的 數(shù)字計(jì)算機(jī)的任意一種或更多處理器。通常，處理器從只讀存儲(chǔ)器或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器接收 指令和數(shù)據(jù)或者從這兩種存儲(chǔ)器接收指令和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)的基本元件是運(yùn)行指令的處理器 與存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)的一個(gè)或更多存儲(chǔ)裝置。通常，計(jì)算機(jī)也包括一個(gè)或更多存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的大 容量存儲(chǔ)器，例如磁盤、磁性光盤或光盤，或可操作地與大容量存儲(chǔ)器耦合以從大容量存儲(chǔ) 器接收數(shù)據(jù)，或向大容量存儲(chǔ)器傳送數(shù)據(jù)，或兩種情況兼有。適合包含計(jì)算機(jī)指令和數(shù)據(jù)的 信息載體包括所有形式的非易失性存儲(chǔ)器，包括例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，例如，EPR0M(可擦寫 可編程只讀存儲(chǔ)器)、EEPR0M(電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器)以及閃存裝置；磁盤，例如，內(nèi) 置硬盤或可移動(dòng)磁盤；磁性光盤；以及⑶_R0M(只讀光盤存儲(chǔ)器)和DVD-ROM(數(shù)字式多功 能只讀光盤存儲(chǔ)器)光盤。處理器和存儲(chǔ)器可以由專用邏輯電路補(bǔ)充或包含在專用邏輯電 路中。所有這些修改和變化都趨于包含在權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范疇內(nèi)。本領(lǐng)域?qū)?業(yè)技術(shù)人員也容易認(rèn)識(shí)到，在優(yōu)選實(shí)施例中，至少一些方法步驟在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，例如，方 法可以是計(jì)算機(jī)實(shí)施的。在這樣的情況下，產(chǎn)生的模型參數(shù)可以下載或保存到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ) 器中。
權(quán)利要求
一種基于地震數(shù)據(jù)生成地下區(qū)域的地球物理模型的方法，所述方法包含接收地震數(shù)據(jù)；將反演應(yīng)用于所述地震數(shù)據(jù)；以及偏移所反演的地震數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中接收地震數(shù)據(jù)包含獲得地震反射數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將反演應(yīng)用于所述地震數(shù)據(jù)包含將頻譜整形反演 應(yīng)用于所述地震數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中頻譜整形反演包含應(yīng)用有色反演或Lazaratos頻 譜整形反演。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中將頻譜整形反演應(yīng)用于所述地震數(shù)據(jù)包含將頻譜 整形濾波應(yīng)用于原地震數(shù)據(jù)頻譜，從而生成整形的地震數(shù)據(jù)頻譜。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中接收地震數(shù)據(jù)包含獲得可用的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的平均頻 譜和所述地震數(shù)據(jù)的平均頻譜。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包含將頻譜整形反演應(yīng)用于所述地震數(shù)據(jù)，將 頻譜整形反演應(yīng)用于所述地震數(shù)據(jù)包括將頻譜整形濾波應(yīng)用于原地震數(shù)據(jù)頻譜，從而生成 整形的地震數(shù)據(jù)頻譜。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包含基于聲波和密度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)獲得地震子波的 估計(jì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在偏移所述整形的地震數(shù)據(jù)之前未獲得基于聲波 和密度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的地震子波的估計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含將所偏移的數(shù)據(jù)疊加；以及將相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于疊加的數(shù)據(jù)，從而生成地下阻抗的估計(jì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中將所述相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于疊加的數(shù)據(jù)是所述偏移 的地震數(shù)據(jù)的-90度相位旋轉(zhuǎn)，并且所述估計(jì)是限帶P阻抗的估計(jì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包含在應(yīng)用反演前，將所述地震反射數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為零相位；以及將-90°相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于所述偏移的地震數(shù)據(jù)，從而生成阻抗的估計(jì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含生成限帶P阻抗、限帶S阻抗、Vp/Vs、體積 模量、剪切模量、縱波速度、橫波速度、vp/vs比、拉梅常數(shù)以及各向異性參數(shù)中的一個(gè)或更多 的估計(jì)。
14.一種基于地震數(shù)據(jù)生成地下區(qū)域的地球物理模型的方法，所述方法包含接收偏移的地震數(shù)據(jù)；利用偏移算法和針對(duì)所述地下區(qū)域的簡(jiǎn)單速度模型將所述地震數(shù)據(jù)反偏移；將頻譜整形反演應(yīng)用于所反偏移的地震數(shù)據(jù)；以及使用所述偏移算法和針對(duì)所述地下區(qū)域的所述簡(jiǎn)單速度模型，將所整形的地震數(shù)據(jù)重 偏移。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包含將相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于重偏移的數(shù)據(jù)，從而 生成地下阻抗的估計(jì)，并且其中針對(duì)所述地下區(qū)域的簡(jiǎn)單速度模型包含針對(duì)地下區(qū)域的恒定速度模型。
16.一種基于地震數(shù)據(jù)生成地下區(qū)域的地球物理模型的方法，所述方法包含 接收地震反射數(shù)據(jù)；偏移所述地震數(shù)據(jù)；將頻譜整形反演濾波應(yīng)用于偏移的地震反射數(shù)據(jù)； 疊加所述地震數(shù)據(jù)；以及將相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于所疊加的地震數(shù)據(jù)頻譜，從而生成所述地下區(qū)域的阻抗的估計(jì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中將所述頻譜整形反演濾波應(yīng)用于所述偏移的地 震反射數(shù)據(jù)包含計(jì)算多維頻譜整形算子；執(zhí)行所述偏移的數(shù)據(jù)的多維傅里葉變換；將計(jì)算的多維頻譜整形算子與所述偏移的數(shù)據(jù)的傅里葉變換相乘；以及 執(zhí)行多維傅里葉逆變換。
18.一種從地下區(qū)域生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏姆椒?，包含基于地震?shù)據(jù)生成地下區(qū)域的地球物理模型，其中生成所述地球物理模型包含 接收地震反射數(shù)據(jù)； 偏移所述地震數(shù)據(jù)；將頻譜整形反演濾波應(yīng)用于所述地震反射數(shù)據(jù)； 將所述地震數(shù)據(jù)疊加；以及將相位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于所疊加的地震數(shù)據(jù)頻譜，從而生成所述地下區(qū)域的地球物理性質(zhì)的 估計(jì)，其中通過以下操作中的至少一種來應(yīng)用所述頻譜整形反演，從而減少傾斜能量的放 大(i)在將數(shù)據(jù)偏移前應(yīng)用所述頻譜整形反演濾波；(ii)在應(yīng)用所述頻譜整形反演濾波 和將反演的數(shù)據(jù)重偏移前，將偏移的數(shù)據(jù)反偏移；以及(iii)計(jì)算多維頻譜整形算子，和將 所述多維頻譜整形算子與偏移的數(shù)據(jù)的傅里葉變換相乘；向在生成的地球物理模型中解釋為可能含碳?xì)浠衔锏牡貛r層鉆井；以及 從所述井中生產(chǎn)碳?xì)浠衔铩?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種地下區(qū)域的地球物理模型，該地球物理模型基于地震數(shù)據(jù)，例如地震反射數(shù)據(jù)生成。偏移和地震反演應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)，從而生成地下區(qū)域的物理性質(zhì)或地震性質(zhì)中的一種或更多的估計(jì)。在通過各種技術(shù)將地震數(shù)據(jù)偏移之前或之后應(yīng)用地震反演，例如頻譜整形反演，其中每種技術(shù)都在最優(yōu)化計(jì)算效率和/或精確性時(shí)避免傾斜能量的放大。
文檔編號(hào)G01V1/28GK101910871SQ200880124287
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者R·L·大衛(wèi), S·拉扎拉妥思 申請(qǐng)人:?？松梨谏嫌窝芯抗?br>