本發(fā)明涉及地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多波時(shí)間域匹配方法及裝置。

背景技術(shù)：

由于多波地震數(shù)據(jù)中含有更為豐富的地下信息，在反演儲(chǔ)層物性和含油氣預(yù)測(cè)等方面顯示出了良好的應(yīng)用前景，多波地震勘探技術(shù)于上世紀(jì)90年代以來(lái)得到廣泛應(yīng)用。相對(duì)于單一的縱波勘探無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別的儲(chǔ)層信息，多波的地震資料可以保存和挖掘縱波和轉(zhuǎn)換波反射信息，在構(gòu)造成像、巖性估計(jì)、各向異性分析、流體檢測(cè)和儲(chǔ)存描述與監(jiān)測(cè)等方面有著廣泛的應(yīng)用。其中，多波地震資料中的縱橫波匹配方法研究，是目前困擾多波地震資料處理以及后續(xù)反演的一個(gè)關(guān)鍵問題。因?yàn)榭v波和橫波傳播速度的差異，轉(zhuǎn)換波傳播時(shí)間要比其對(duì)應(yīng)的縱波傳播時(shí)間要長(zhǎng)。而若想充分利用多波地震資料就必須將兩種波進(jìn)行匹配。因此，良好的縱橫波高精度匹配方法，是充分利用多波進(jìn)行聯(lián)合反演、解釋的重要基礎(chǔ)和保證，具有非常重要的意義。

在現(xiàn)有的常規(guī)的縱橫波時(shí)間匹配方法中，由于地下不均勻介質(zhì)會(huì)對(duì)入射的縱波產(chǎn)生不同的響應(yīng)，產(chǎn)生反射縱波和反射橫波。所以早期的縱、橫波匹配依賴于縱橫波剖面中相似的成像特點(diǎn)，通過(guò)處理或者解釋人員在縱橫波地震剖面中標(biāo)定出同一地層的反射軸，并壓縮轉(zhuǎn)換波剖面至對(duì)應(yīng)的縱波時(shí)間域。這種方法適用于反射特征比較明顯的地區(qū)。而層位的標(biāo)定過(guò)程可以通過(guò)兩種途徑完成：第一種是通過(guò)處理和解釋人員的觀察找出相似的反射軸；第二種方法是根據(jù)測(cè)井資料制作縱橫波合成地震記錄對(duì)縱橫波地震剖面進(jìn)行標(biāo)定。但是這種匹配方法依賴于人工的地質(zhì)經(jīng)驗(yàn)，匹配結(jié)果因人而異，具有較大的隨意性和誤差。

假設(shè)縱橫波具有相似反射系數(shù)和相同的子波頻率和波長(zhǎng)，gaiser掃描如下公式(1)所示的縱橫波相似系數(shù)對(duì)多波資料進(jìn)行時(shí)間匹配，可以得到平均縱橫波速度比，并進(jìn)而得到層間速度比，

其中pp(t1)和ps(t2)是縱波和橫波數(shù)據(jù)。fomel和backus采用最小二乘法進(jìn)行pp波和ps波時(shí)間域自動(dòng)同相軸匹配，減少了人工拾取層位的干擾。這種方法需要一個(gè)較好的初始模型，避免收斂結(jié)果陷入局部極小?；诳v橫波的最大相似性目標(biāo)函數(shù)，j.x.yuan等利用模擬退火算法對(duì)縱橫波進(jìn)行匹配。這種方法可以避免局部極小的問題，并且對(duì)初始模型誤差有一個(gè)較好的適應(yīng)性。但是基于縱橫波歸一化互相關(guān)的這種方法對(duì)于平均縱橫波速度比有一定的要求。gaiser指出，這種基于相關(guān)法的最優(yōu)化方法要求其平均速度比有一個(gè)較為平滑的變化趨勢(shì)，對(duì)縱橫波速度比較大的變化適應(yīng)性較差。所以，這種基于互相關(guān)的最優(yōu)化方法仍具有一系列的問題，一般都需要一個(gè)先驗(yàn)信息，并對(duì)數(shù)據(jù)資料的速度比變化率、信噪比等有較高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多波時(shí)間域匹配方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中縱橫波時(shí)間匹配方法對(duì)縱橫波速度比中較大的變化適應(yīng)性較差的技術(shù)問題。該方法包括：獲取縱波和轉(zhuǎn)換波的偏移剖面數(shù)據(jù)，所述偏移剖面數(shù)據(jù)為多維地震數(shù)據(jù)；在所述偏移剖面數(shù)據(jù)的每一個(gè)維向上確定預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)種子點(diǎn)，拉平縱波同相軸，計(jì)算縱波地震道的疊加道包絡(luò)，在縱向的時(shí)間維度上，縱向種子點(diǎn)是能量值達(dá)到預(yù)設(shè)值且表征地下地層信息的反射點(diǎn)；在橫向的地震道的空間維度上，相鄰橫向種子點(diǎn)之間保持預(yù)設(shè)空間間隔，使得所有橫向種子點(diǎn)組成的連線完整貫穿在地震數(shù)據(jù)中；針對(duì)縱波的偏移剖面數(shù)據(jù)，針對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)，掃描獲得該采樣點(diǎn)與自身對(duì)應(yīng)的橫波的掃描范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)之間的縱波和橫波的幅值平方差，作為該采樣點(diǎn)的掃描誤差，所述掃描范圍為縱波地震記錄時(shí)間長(zhǎng)度；針對(duì)每個(gè)縱向種子點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由小到大的方向，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與上一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該縱向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，并按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果，將該縱向種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果相加，再減去該縱向種子點(diǎn)處采樣點(diǎn)本身對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得該縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，所有縱向種子點(diǎn)的平滑誤差累積結(jié)果形成第一平滑地震數(shù)據(jù)；將第一平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置90度，針對(duì)每個(gè)橫向種子點(diǎn)，按照地震測(cè)線上地震道由小到大的方向，對(duì)該橫向種子點(diǎn)與上一個(gè)橫向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該橫向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，并按照該地震道由大到小的方向，對(duì)該橫向種子點(diǎn)與下一個(gè)橫向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該橫向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果，將該橫向種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果相加，再減去該橫向種子點(diǎn)處采樣點(diǎn)本身對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得該橫向種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，所有橫向種子點(diǎn)的平滑誤差累積結(jié)果形成第二平滑地震數(shù)據(jù)；將第二平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置90度，針對(duì)除了縱向和橫向之外的其他維向的每個(gè)種子點(diǎn)，獲得每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，直至獲得所述偏移剖面數(shù)據(jù)的所有維向的每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，并將最終得到的平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置得到與所述偏移剖面數(shù)據(jù)的排列形式一致的地震數(shù)據(jù)；對(duì)轉(zhuǎn)置得到的地震數(shù)據(jù)回追，得到各個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差，得到縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)；根據(jù)縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)計(jì)算縱波時(shí)間域的縱波和橫波的速度比場(chǎng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)每個(gè)縱向種子點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由小到大的方向，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與上一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該縱向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，包括：按照線性插值的方法得到該縱向種子點(diǎn)與上一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的不同時(shí)差的直線軌跡，對(duì)不同直線軌跡對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由小到大的方向，從第一個(gè)采樣點(diǎn)到最后一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行掃描誤差的累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果。

在一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)每個(gè)縱向種子點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的反向誤差累計(jì)結(jié)果，包括：按照線性插值的方法得到該縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的不同時(shí)差的直線軌跡，對(duì)不同直線軌跡對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向，從第一個(gè)采樣點(diǎn)到最后一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行掃描誤差的累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果。

在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)轉(zhuǎn)置得到的地震數(shù)據(jù)回追，得到各個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差，得到縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)，包括：通過(guò)以下公式回追得到各個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差：

i＝n-1,n-2,...1

其中，argmin是指在所有的搜索路徑中尋找使d[i-1,l]最小的u[i-1]的路徑；u[i-1]是在縱向種子點(diǎn)i-1處平滑誤差累積結(jié)果最小點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱波和橫波的時(shí)間誤差，是按照時(shí)間由大到小的方向逐步回追得到的；d[i-1,l]是在縱向種子點(diǎn)i-1處按照所述掃描范圍對(duì)掃描誤差進(jìn)行累計(jì)得到的平滑誤差累積結(jié)果；n是縱向種子點(diǎn)的個(gè)數(shù)；u(0:n-1)是從最后一個(gè)縱向種子點(diǎn)到第一個(gè)縱向種子點(diǎn)進(jìn)行反向求取得到的結(jié)果，代表從最后一個(gè)縱向種子點(diǎn)到第一個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)間誤差；根據(jù)在縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差進(jìn)行線性插值，得到每個(gè)采樣點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差，得到縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)以下公式根據(jù)多維偏移剖面數(shù)據(jù)的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)計(jì)算多維偏移剖面數(shù)據(jù)的速度比場(chǎng)：

其中，misfit(tpp)是縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)，γi(tpp)是縱波時(shí)間域的縱波和橫波的速度比場(chǎng)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種多波時(shí)間域匹配裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中縱橫波時(shí)間匹配方法對(duì)縱橫波速度比中較大的變化適應(yīng)性較差的技術(shù)問題。該裝置包括：數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取縱波和轉(zhuǎn)換波的偏移剖面數(shù)據(jù)，所述偏移剖面數(shù)據(jù)為多維地震數(shù)據(jù)；種子點(diǎn)確定模塊，用于在所述偏移剖面數(shù)據(jù)的每一個(gè)維向上確定預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)種子點(diǎn)，拉平縱波同相軸，計(jì)算縱波地震道的疊加道包絡(luò)，在縱向的時(shí)間維度上，縱向種子點(diǎn)是能量值達(dá)到預(yù)設(shè)值且表征地下地層信息的反射點(diǎn)；在橫向的地震道的空間維度上，相鄰橫向種子點(diǎn)之間保持預(yù)設(shè)空間間隔，使得所有橫向種子點(diǎn)組成的連線完整貫穿在地震數(shù)據(jù)中；第一誤差平滑處理模塊，用于針對(duì)縱波的偏移剖面數(shù)據(jù)，針對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)，掃描獲得該采樣點(diǎn)與自身對(duì)應(yīng)的橫波的掃描范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)之間的縱波和橫波的幅值平方差，作為該采樣點(diǎn)的掃描誤差，所述掃描范圍為縱波地震記錄時(shí)間長(zhǎng)度；針對(duì)每個(gè)縱向種子點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由小到大的方向，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與上一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該縱向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，并按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果，將該縱向種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果相加，再減去該縱向種子點(diǎn)處采樣點(diǎn)本身對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得該縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，所有縱向種子點(diǎn)的平滑誤差累積結(jié)果形成第一平滑地震數(shù)據(jù)；第二誤差平滑處理模塊，用于將第一平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置90度，針對(duì)每個(gè)橫向種子點(diǎn)，按照地震測(cè)線上地震道由小到大的方向，對(duì)該橫向種子點(diǎn)與上一個(gè)橫向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該橫向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，并按照該地震道由大到小的方向，對(duì)該橫向種子點(diǎn)與下一個(gè)橫向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該橫向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果，將該橫向種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果相加，再減去該橫向種子點(diǎn)處采樣點(diǎn)本身對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得該橫向種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，所有橫向種子點(diǎn)的平滑誤差累積結(jié)果形成第二平滑地震數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊，用于將第二平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置90度，針對(duì)除了縱向和橫向之外的其他維向的每個(gè)種子點(diǎn)，獲得每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，直至獲得所述偏移剖面數(shù)據(jù)的所有維向的每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，并將最終得到的平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置得到與所述偏移剖面數(shù)據(jù)的排列形式一致的地震數(shù)據(jù)；時(shí)差數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)轉(zhuǎn)置得到的地震數(shù)據(jù)回追，得到各個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差，得到縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)；速度比數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)計(jì)算縱波時(shí)間域的縱波和橫波的速度比場(chǎng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一誤差平滑處理模塊，包括：正向誤差平滑處理單元，用于按照線性插值的方法得到該縱向種子點(diǎn)與上一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的不同時(shí)差的直線軌跡，對(duì)不同直線軌跡對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由小到大的方向，從第一個(gè)采樣點(diǎn)到最后一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行掃描誤差的累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一誤差平滑處理模塊，還包括：反向誤差平滑處理單元，用于按照線性插值的方法得到該縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的不同時(shí)差的直線軌跡，對(duì)不同直線軌跡對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向，從第一個(gè)采樣點(diǎn)到最后一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行掃描誤差的累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)差數(shù)據(jù)處理模塊，包括：種子點(diǎn)處時(shí)差計(jì)算單元，用于通過(guò)以下公式回追得到各個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差：

i＝n-1,n-2,...1

其中，argmin是指在所有的搜索路徑中尋找使d[i-1,l]最小的u[i-1]的路徑；u[i-1]是在縱向種子點(diǎn)i-1處平滑誤差累積結(jié)果最小點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱波和橫波的時(shí)間誤差，是按照時(shí)間由大到小的方向逐步回追得到的；d[i-1,l]是在縱向種子點(diǎn)i-1處按照所述掃描范圍對(duì)掃描誤差進(jìn)行累計(jì)得到的平滑誤差累積結(jié)果；n是縱向種子點(diǎn)的個(gè)數(shù)；u(0:n-1)是從最后一個(gè)縱向種子點(diǎn)到第一個(gè)縱向種子點(diǎn)進(jìn)行反向求取得到的結(jié)果，代表從最后一個(gè)縱向種子點(diǎn)到第一個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)間誤差；采樣點(diǎn)處時(shí)差計(jì)算單元，用于根據(jù)在縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差進(jìn)行線性插值，得到每個(gè)采樣點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差，得到縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述速度比數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)以下公式根據(jù)多維偏移剖面數(shù)據(jù)的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)計(jì)算多維偏移剖面數(shù)據(jù)的速度比場(chǎng)：

其中，misfit(tpp)是縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)，γi(tpp)是縱波時(shí)間域的縱波和橫波的速度比場(chǎng)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，針對(duì)多維偏移剖面數(shù)據(jù)每一個(gè)維向上的種子點(diǎn)，通過(guò)掃描獲得每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的正向誤差累積結(jié)果，同時(shí)，通過(guò)掃描獲得每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的反向誤差累積結(jié)果，將每個(gè)種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果累加，再減去該種子點(diǎn)處采樣點(diǎn)本身對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，由于種子點(diǎn)的選擇是保持預(yù)設(shè)空間間隔的，且由于各種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果是通過(guò)對(duì)軌跡進(jìn)行誤差平方的累積得到的，可以增加反演時(shí)差的穩(wěn)定性；同時(shí)，根據(jù)縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)計(jì)算縱波時(shí)間域的縱波和橫波的速度比場(chǎng)，可以得到變化率較小的縱橫和橫波的速度比。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多波時(shí)間域匹配方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種一維縱波(ppwave)和橫波(pswave)模型數(shù)據(jù)；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種一維模型縱波時(shí)間域縱橫波時(shí)差的示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種一維模型縱波時(shí)間域縱橫波速度比的示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種平滑動(dòng)態(tài)時(shí)間調(diào)整法的原理示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種合成縱波和轉(zhuǎn)換波疊后剖面的示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種縱波時(shí)間域的縱橫波時(shí)差和速度比場(chǎng)的示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種含噪音的縱橫波合成地震數(shù)據(jù)的示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種采用本申請(qǐng)中的動(dòng)態(tài)平滑時(shí)差縱橫波時(shí)間匹配方法得到的縱橫波時(shí)差場(chǎng)和速度比場(chǎng)的示意圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種實(shí)際縱波疊后資料的示意圖；

圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種實(shí)際轉(zhuǎn)換波疊后資料的示意圖；

圖12是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種縱波資料中種子點(diǎn)分布情況的示意圖；

圖13是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種采用本申請(qǐng)的動(dòng)態(tài)平滑時(shí)差縱橫波時(shí)間匹配方法得到的縱橫波時(shí)差場(chǎng)和速度比場(chǎng)的示意圖；

圖14是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種時(shí)間匹配后的轉(zhuǎn)換波地震資料的示意圖。

圖15是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多波時(shí)間域匹配裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

在本發(fā)明實(shí)施例中，提供了一種多波時(shí)間域匹配方法，如圖1所示，該方法包括：

步驟101：獲取縱波和轉(zhuǎn)換波的偏移剖面數(shù)據(jù)，所述偏移剖面數(shù)據(jù)為多維地震數(shù)據(jù)；

步驟102：在所述偏移剖面數(shù)據(jù)的每一個(gè)維向上確定預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)種子點(diǎn)，拉平縱波同相軸，計(jì)算縱波地震道的疊加道包絡(luò)，在縱向的時(shí)間維度上，縱向種子點(diǎn)是能量值達(dá)到預(yù)設(shè)值且表征地下地層信息的反射點(diǎn)；在橫向的地震道的空間維度上，相鄰橫向種子點(diǎn)之間保持預(yù)設(shè)空間間隔，使得所有橫向種子點(diǎn)組成的連線完整貫穿在地震數(shù)據(jù)中；

步驟103：針對(duì)縱波的偏移剖面數(shù)據(jù)，針對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)，掃描獲得該采樣點(diǎn)與自身對(duì)應(yīng)的橫波的掃描范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)之間的縱波和橫波的幅值平方差，作為該采樣點(diǎn)的掃描誤差，所述掃描范圍為縱波地震記錄時(shí)間長(zhǎng)度；針對(duì)每個(gè)縱向種子點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由小到大的方向，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與上一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該縱向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，并按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果，將該縱向種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果相加，再減去該縱向種子點(diǎn)處采樣點(diǎn)本身對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得該縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，所有縱向種子點(diǎn)的平滑誤差累積結(jié)果形成第一平滑地震數(shù)據(jù)；

步驟104：將第一平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置90度，針對(duì)每個(gè)橫向種子點(diǎn)，按照地震測(cè)線上地震道由小到大的方向，對(duì)該橫向種子點(diǎn)與上一個(gè)橫向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該橫向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，并按照該地震道由大到小的方向，對(duì)該橫向種子點(diǎn)與下一個(gè)橫向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該橫向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果，將該橫向種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果相加，再減去該橫向種子點(diǎn)處采樣點(diǎn)本身對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得該橫向種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，所有橫向種子點(diǎn)的平滑誤差累積結(jié)果形成第二平滑地震數(shù)據(jù)；

步驟105：將第二平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置90度，針對(duì)除了縱向和橫向之外的其他維向的每個(gè)種子點(diǎn)，獲得每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，直至獲得所述偏移剖面數(shù)據(jù)的所有維向的每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，并將最終得到的平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置得到與所述偏移剖面數(shù)據(jù)的排列形式一致的地震數(shù)據(jù)；

步驟106：對(duì)轉(zhuǎn)置得到的地震數(shù)據(jù)回追，得到各個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差，得到縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)；

步驟107：根據(jù)縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)計(jì)算縱波時(shí)間域的縱波和橫波的速度比場(chǎng)。

由圖1所示的流程可知，在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)掃描獲得每個(gè)采樣點(diǎn)處縱波和橫波的掃描誤差，針對(duì)多維偏移剖面數(shù)據(jù)，在每一個(gè)維向上確定預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)種子點(diǎn)，通過(guò)種子點(diǎn)線性插值確定的軌跡，按照縱波地震記錄時(shí)間由小到大的方向累積采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，同時(shí)，按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向累積采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果，將每個(gè)種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果累加并減去種子點(diǎn)本身的掃描誤差，獲得每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，這個(gè)過(guò)程稱之為雙向平滑過(guò)程，由于種子點(diǎn)的選擇是保持預(yù)設(shè)空間間隔的，且由于各種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果是通過(guò)對(duì)軌跡進(jìn)行誤差平方的累積得到的，可以增加反演時(shí)差的穩(wěn)定性；同時(shí)，根據(jù)縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)計(jì)算縱波時(shí)間域的縱波和橫波的速度比場(chǎng)，可以得到變化率較小也更穩(wěn)定的縱橫和橫波的速度比。

具體實(shí)施時(shí)，為了得到平滑的時(shí)差，本申請(qǐng)發(fā)明人在現(xiàn)有技術(shù)中的動(dòng)態(tài)時(shí)間校正法(dtw)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，得到平滑動(dòng)態(tài)時(shí)間調(diào)整法(smoothingdynamictimewarping，sdtw)。

具體的，動(dòng)態(tài)時(shí)間校正法原理如下：

對(duì)于兩個(gè)波形上存在相似性而時(shí)間上有誤差的地震信號(hào)f(i)和g(i)，我們可以使用動(dòng)態(tài)時(shí)間校正法計(jì)算地震信號(hào)f(i)和g(i)的時(shí)間誤差u(0:n-1)。

其中，u(0:n-1)代表了一個(gè)時(shí)間匹配時(shí)差的最優(yōu)解。n是地震信號(hào)f(i)和g(i)的長(zhǎng)度。當(dāng)u[j]-u[j-1]＝1，f(i)中兩個(gè)相鄰點(diǎn)對(duì)應(yīng)著g(i)中兩個(gè)不相鄰的點(diǎn)。而當(dāng)u[j]-u[j-1]＝-1，f(i)中兩個(gè)相鄰點(diǎn)對(duì)應(yīng)著g(i)中的一個(gè)點(diǎn)。因?yàn)閮蓚€(gè)相似的地震波不會(huì)變化的很劇烈，所以公式(2)的限制是具有實(shí)際的地質(zhì)意義的。下面進(jìn)行的過(guò)程都是在公式(2)的限制下進(jìn)行的。

dtw的第一步是累積。我們定義掃描誤差為：

其中，l[i]表示在第i個(gè)采樣點(diǎn)處掃描兩個(gè)地震信號(hào)的時(shí)間誤差的量，掃描范圍為l，e[i,l]是縱波的第i個(gè)采樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換波的第i+l個(gè)采樣點(diǎn)，時(shí)差為l的誤差掃描結(jié)果；

d[i,l]是從0到第i個(gè)采樣點(diǎn)的掃描誤差累積求和的量。

而將一維的dtw方法應(yīng)用到多維的數(shù)據(jù)時(shí)，如果將公式(4)稱之為從第一個(gè)采樣點(diǎn)至第n-1個(gè)采樣點(diǎn)的正向累計(jì)過(guò)程，則對(duì)應(yīng)的從最后一個(gè)采樣點(diǎn)至第一個(gè)采樣點(diǎn)的掃描誤差的反向累積過(guò)程為：

dtw的第二步是回追，

i＝n-1,n-2,...1(6)

其中，“argmin”代表著在所有的搜索路徑中尋找使d[i-1,l]最小的u[i-1]的路徑。這個(gè)回追過(guò)程與累積相反，從n-1到0進(jìn)行。求得的u(0:n-1)代表兩個(gè)地震信號(hào)的時(shí)間誤差的最優(yōu)解。

本申請(qǐng)發(fā)明人提出的平滑動(dòng)態(tài)時(shí)間調(diào)整法原理如下：

我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)模型，將深度域一致的隨機(jī)反射系數(shù)序列轉(zhuǎn)換到縱波和轉(zhuǎn)換波時(shí)間域，并用ricker子波褶積得到如圖2所示的合成縱波(ppwave)和轉(zhuǎn)換波(pswave)數(shù)據(jù)，其時(shí)間域的縱橫波時(shí)差和對(duì)應(yīng)的速度比如圖3和圖4所示?？梢钥吹?，縱橫波的時(shí)差在縱波時(shí)間域是一個(gè)平滑的增大過(guò)程。采用“以直代曲”思想，我們可以用分段直線來(lái)擬合這種平滑的時(shí)間差。利用dtw算法中公式(3)，得到其掃描誤差如圖5所示。如果我們擴(kuò)大dtw方法中的每一步的累積的時(shí)差范圍，從一個(gè)采樣點(diǎn)拓展到dx個(gè)采樣點(diǎn)，按照新的間隔dx采樣點(diǎn)作為分段直線的長(zhǎng)度，其兩個(gè)端點(diǎn)作為地震道中的新的“采樣點(diǎn)”，這里我們可以稱其為種子點(diǎn)。與dtw方法一致，我們可以假設(shè)時(shí)差變化幅度為1，從每個(gè)種子點(diǎn)的時(shí)差為k處，到上一個(gè)種子點(diǎn)的時(shí)差k至k-dx，由種子點(diǎn)線性插值定義的不同軌跡(如圖5中黑色實(shí)線所示)對(duì)k至k-dx范圍內(nèi)采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累積，可以得到時(shí)差為k處的種子點(diǎn)誤差累積結(jié)果。由于種子點(diǎn)處的時(shí)差為整數(shù)倍采樣間隔，而線性軌跡在非種子點(diǎn)處的采樣點(diǎn)大都位于網(wǎng)格中間，但是實(shí)踐證明，簡(jiǎn)單的相鄰網(wǎng)格的線性插值或者直接取整計(jì)算也可以滿足絕大多數(shù)的需求。最終，如將種子點(diǎn)看作重采樣的稀疏的采樣點(diǎn)，則可利用公式(6)求得對(duì)應(yīng)種子點(diǎn)的時(shí)間誤差值，并最終使用與累積過(guò)程軌跡相同的線性插值得到每個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)間誤差值。由于時(shí)間誤差的平滑性，這種直線軌跡可以作為一種規(guī)則化方法來(lái)增加反演時(shí)差的穩(wěn)定性。這種方法稱為平滑動(dòng)態(tài)時(shí)間調(diào)整法(smoothingdynamictimewarping)，簡(jiǎn)稱sdtw方法。

對(duì)于多維的地震數(shù)據(jù)，我們需要先對(duì)一維的縱波地震道和對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換波地震道做一個(gè)雙向的平滑處理，針對(duì)每個(gè)縱向種子點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由小到大的方向，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與上一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該縱向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，包括：按照線性插值的方法得到該縱向種子點(diǎn)與上一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的不同時(shí)差的直線軌跡，對(duì)不同直線軌跡對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由小到大的方向，從第一個(gè)采樣點(diǎn)到最后一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行掃描誤差的累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，即實(shí)現(xiàn)正向累計(jì)過(guò)程；

針對(duì)每個(gè)縱向種子點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的反向誤差累計(jì)結(jié)果，包括：按照線性插值的方法得到該縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的不同時(shí)差的直線軌跡，對(duì)不同直線軌跡對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向，從第一個(gè)采樣點(diǎn)到最后一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行掃描誤差的累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果，即實(shí)現(xiàn)反向累計(jì)過(guò)程。

例如，我們采用公式(4)對(duì)從第一個(gè)采樣點(diǎn)至第n-1個(gè)采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行正向累計(jì)，得到種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果則我們可以將地震數(shù)據(jù)看做一個(gè)傳播時(shí)間從大到小的逆過(guò)程，進(jìn)行一個(gè)反向的、相同種子點(diǎn)的反向平滑累積過(guò)程，即采用公式(5)對(duì)從最后一個(gè)采樣點(diǎn)至第一個(gè)采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行反向累計(jì)，得到種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果并通過(guò)以下公式(7)將種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果相加，再減去該種子點(diǎn)處采樣點(diǎn)本身對(duì)應(yīng)的掃描誤差e[i,l]，獲得該種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累計(jì)結(jié)果，即完成一個(gè)雙向平滑處理：

公式(7)中從累積結(jié)果中減掉種子點(diǎn)自身對(duì)應(yīng)的掃描誤差e[i,l]，是對(duì)應(yīng)于每一個(gè)采樣點(diǎn)的掃描誤差的一次求和過(guò)程，避免了在每一個(gè)采樣點(diǎn)處的兩次累積。需要注意的是，雖然公式(7)進(jìn)行了一個(gè)雙向的平滑濾波，但是對(duì)于一維數(shù)據(jù)，如果我們將平滑結(jié)果直接進(jìn)行如公式(7)所示的回追處理，我們將會(huì)發(fā)現(xiàn)并沒有對(duì)結(jié)果有任何改善。這是因?yàn)楣?7)所進(jìn)行的只是一個(gè)一維的平滑，對(duì)于sdtw這種全局尋優(yōu)方法來(lái)說(shuō)，本質(zhì)上與一個(gè)單方向的累積結(jié)果沒有區(qū)別。而在多維數(shù)據(jù)中，這種雙向的平滑方法需要在不同的維度交替進(jìn)行，這種方法對(duì)于多維數(shù)據(jù)的良好的抗噪性以及求解的精確性。

具體的，由于本申請(qǐng)?jiān)谶M(jìn)行雙向平滑處理過(guò)程中，在進(jìn)行正向累計(jì)和反向累計(jì)過(guò)程中，是先按照線性插值的方法得到該縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)(或上一個(gè))縱向種子點(diǎn)之間的不同時(shí)差的直線軌跡，進(jìn)而對(duì)不同直線軌跡對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，不是對(duì)兩個(gè)種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)逐個(gè)進(jìn)行累計(jì)，即本申請(qǐng)中的正向累計(jì)和反向累計(jì)過(guò)程添加了時(shí)差的軌跡的限定，對(duì)縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)(或上一個(gè))縱向種子點(diǎn)之間的不同直線軌跡對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，可以約束采樣點(diǎn)直接的變化趨勢(shì)保持一致。

具體實(shí)施時(shí)，獲得偏移剖面數(shù)據(jù)的所有維向的每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果后，將最終得到的平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置得到與所述偏移剖面數(shù)據(jù)的排列形式一致的地震數(shù)據(jù)，并采用上述公式(6)對(duì)轉(zhuǎn)置得到的地震數(shù)據(jù)回追，得到各個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)差，再根據(jù)在縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間差進(jìn)行線性插值，得到每個(gè)采樣點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間差，得到縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)。此時(shí)，公式(6)中的argmin是指在所有的搜索路徑中尋找使d[i-1,l]最小的u[i-1]的路徑；u[i-1]是在縱向種子點(diǎn)i-1處平滑誤差累積結(jié)果最小點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱波和橫波的時(shí)間誤差，是按照時(shí)間由大到小的方向逐步回追得到的；d[i-1,l]是在縱向種子點(diǎn)i-1處按照所述掃描范圍對(duì)掃描誤差進(jìn)行累計(jì)得到的平滑誤差累積結(jié)果；n是縱向種子點(diǎn)的個(gè)數(shù)；u(0:n-1)從最后一個(gè)縱向種子點(diǎn)到第一個(gè)縱向種子點(diǎn)進(jìn)行反向求取得到的結(jié)果，代表從最后一個(gè)縱向種子點(diǎn)到第一個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)間誤差。

具體實(shí)施時(shí)，對(duì)于二維和三維地震數(shù)據(jù)，本方法并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，因而此處我們以二維數(shù)據(jù)為例進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于具有m道和n個(gè)采樣點(diǎn)二維數(shù)據(jù)的縱波數(shù)據(jù)，我們首先對(duì)其進(jìn)行層拉平處理(該層拉平處理方法可以參照現(xiàn)有技術(shù)中的方法，例如，lomark等，2006年提出的方法；fomel，2010年提出的方法)，并進(jìn)行疊加、求取疊加道包絡(luò)，并按選取種子點(diǎn)的條件選擇疊加道的縱向種子點(diǎn)位置及其個(gè)數(shù)kz。利層拉平的逆過(guò)程，得到縱向種子點(diǎn)在整個(gè)剖面地震數(shù)據(jù)中的分布。然后，針對(duì)每個(gè)縱向種子點(diǎn)，對(duì)縱橫波地震數(shù)據(jù)中的每一對(duì)地震道數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)一維的雙向平滑處理(只進(jìn)行雙向累積，并不反向回追)，獲得每個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，所有縱向種子點(diǎn)的平滑誤差累積結(jié)果形成三維的大小為m*kz*l平滑結(jié)果數(shù)據(jù)。將平滑結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行90度轉(zhuǎn)置處理，看作一個(gè)新的kz道和m個(gè)采樣點(diǎn)的、大小為kz*m*l的地震數(shù)據(jù)誤差掃描結(jié)果，對(duì)于這個(gè)新的地震數(shù)據(jù)誤差掃描結(jié)果，參考原始數(shù)據(jù)縱向的雙向平滑處理過(guò)程，針對(duì)每個(gè)橫向種子點(diǎn)，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的橫向的雙向平滑處理過(guò)程，獲得每個(gè)橫向種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累計(jì)結(jié)果。這里需要注意的是由于疊后地震剖面構(gòu)造特征多呈橫向展布，而在垂向上連續(xù)性較差，為減少內(nèi)存需求，一般可以選取等間隔(即等地震道間隔)的橫向種子點(diǎn)分布，無(wú)需另外計(jì)算其包絡(luò)大小。我們可以將m個(gè)采樣點(diǎn)等距離的劃分為不同的線段，選取對(duì)應(yīng)的橫向種子點(diǎn)，個(gè)數(shù)為kx。最后將計(jì)算得到的平滑結(jié)果重新進(jìn)行一個(gè)-90度的轉(zhuǎn)置處理，得到一個(gè)數(shù)據(jù)大小為kx*kz*l三維平滑結(jié)果。

最后，對(duì)最終的大小為kx*kz*l平滑結(jié)果數(shù)據(jù)，我們對(duì)kx個(gè)橫向種子點(diǎn)所在的每一地震道的大小為kz*l的平滑誤差累計(jì)結(jié)果，采用一維的回追方法求取其對(duì)應(yīng)的縱向種子點(diǎn)的時(shí)差值，得到二維剖面的縱向種子點(diǎn)處的時(shí)差場(chǎng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)大小為kx*kz。利用符合累積過(guò)程的雙線性插值，我們可以得到原始數(shù)據(jù)的每個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)差，數(shù)據(jù)大小為m*n。還可以根據(jù)二維剖面的縱向種子點(diǎn)處的時(shí)差場(chǎng)數(shù)據(jù)得到對(duì)應(yīng)的縱橫波速度比場(chǎng)分布。具體實(shí)施時(shí)，通過(guò)以下公式根據(jù)多維偏移剖面數(shù)據(jù)的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)計(jì)算多維偏移剖面數(shù)據(jù)的速度比場(chǎng)：

其中，misfit(tpp)是縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)，γi(tpp)是縱波時(shí)間域的縱波和橫波的速度比場(chǎng)。對(duì)于地下介質(zhì)來(lái)說(shuō)，其縱向的縱橫波速度比變化率較小，縱橫波的時(shí)差misfit(tpp)(縱波時(shí)間域)只與其對(duì)應(yīng)的縱橫波速度比γi(tpp)有關(guān)，因而其時(shí)差具有緩慢變化的趨勢(shì)。

以下結(jié)合具體的示例來(lái)說(shuō)明上述多波時(shí)間匹配方法。

示例1.我們建立深度域模型并根據(jù)縱波和橫波速度轉(zhuǎn)換到對(duì)應(yīng)的縱波和轉(zhuǎn)換波時(shí)間域，得到對(duì)應(yīng)的縱波和轉(zhuǎn)換波數(shù)據(jù)如圖6所示。對(duì)應(yīng)的縱波時(shí)間域的縱橫波時(shí)差和速度比分布如圖7所示。為驗(yàn)證本申請(qǐng)多波時(shí)間匹配方法的穩(wěn)定性，對(duì)原始數(shù)據(jù)添加隨機(jī)噪音，使信噪比為2：1，如圖8所示。應(yīng)用本申請(qǐng)的多波時(shí)間匹配方法，我們得到含噪音數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的縱橫波時(shí)差和反演速度比如圖9所示。從圖中可以看到，本方法對(duì)于含有較強(qiáng)噪音的數(shù)據(jù)具有良好的穩(wěn)定性，求得到的時(shí)差符合模型數(shù)據(jù)，并可以得到符合地下層位分布的良好的速度比場(chǎng)結(jié)果。

實(shí)例2.我們使用實(shí)際的經(jīng)過(guò)處理后的縱波數(shù)據(jù)(圖10)和轉(zhuǎn)換波數(shù)據(jù)測(cè)試本方法(圖11)。對(duì)縱波數(shù)據(jù)進(jìn)行層拉平處理，得到其種子點(diǎn)在剖面中的分布情況如圖12中白色線所示。使用本申請(qǐng)的多波時(shí)間匹配方法，可以得到其縱橫波時(shí)差和速度比場(chǎng)如圖13所示。根據(jù)縱橫波時(shí)差，對(duì)轉(zhuǎn)換波進(jìn)行時(shí)間校正，得到結(jié)果如圖14，從中可以看到，縱波和轉(zhuǎn)換波可以得到良好的自動(dòng)時(shí)間匹配，避免了人工干擾。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種多波時(shí)間匹配裝置，如下面的實(shí)施例所述。由于多波時(shí)間匹配裝置解決問題的原理與多波時(shí)間匹配方法相似，因此多波時(shí)間匹配裝置的實(shí)施可以參見多波時(shí)間匹配方法的實(shí)施，重復(fù)之處不再贅述。以下所使用的，術(shù)語(yǔ)“單元”或者“模塊”可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的軟件和/或硬件的組合。盡管以下實(shí)施例所描述的裝置較佳地以軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是硬件，或者軟件和硬件的組合的實(shí)現(xiàn)也是可能并被構(gòu)想的。

圖15是本發(fā)明實(shí)施例的多波時(shí)間域匹配裝置的一種結(jié)構(gòu)框圖，如圖15所示，該多波時(shí)間匹配裝置包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊1501，用于獲取縱波和轉(zhuǎn)換波的偏移剖面數(shù)據(jù)，所述偏移剖面數(shù)據(jù)為多維地震數(shù)據(jù)；

種子點(diǎn)確定模塊1502，用于在所述偏移剖面數(shù)據(jù)的每一個(gè)維向上確定預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)種子點(diǎn)，拉平縱波同相軸，計(jì)算縱波地震道的疊加道包絡(luò)，在縱向的時(shí)間維度上，縱向種子點(diǎn)是能量值達(dá)到預(yù)設(shè)值且表征地下地層信息的反射點(diǎn)；在橫向的地震道的空間維度上，相鄰橫向種子點(diǎn)之間保持預(yù)設(shè)空間間隔，使得所有橫向種子點(diǎn)組成的連線完整貫穿在地震數(shù)據(jù)中；

第一誤差平滑處理模塊1503，用于針對(duì)縱波的偏移剖面數(shù)據(jù)，針對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)，掃描獲得該采樣點(diǎn)與自身對(duì)應(yīng)的橫波的掃描范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)之間的縱波和橫波的幅值平方差，作為該采樣點(diǎn)的掃描誤差，所述掃描范圍為縱波地震記錄時(shí)間長(zhǎng)度；針對(duì)每個(gè)縱向種子點(diǎn)，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與上一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該縱向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，并按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向，對(duì)該縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果，將該縱向種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果相加，再減去該縱向種子點(diǎn)處采樣點(diǎn)本身對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得該縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，所有縱向種子點(diǎn)的平滑誤差累積結(jié)果形成第一平滑地震數(shù)據(jù)；

第二誤差平滑處理模塊1504，用于將第一平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置90度，針對(duì)每個(gè)橫向種子點(diǎn)，按照地震測(cè)線上地震道由小到大的方向，對(duì)該橫向種子點(diǎn)與上一個(gè)橫向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該橫向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，并按照該地震道由大到小的方向，對(duì)該橫向種子點(diǎn)與下一個(gè)橫向種子點(diǎn)之間的采樣點(diǎn)的掃描誤差進(jìn)行累計(jì)，獲得該橫向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果，將該橫向種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果相加，再減去該橫向種子點(diǎn)處采樣點(diǎn)本身對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得該橫向種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，所有橫向種子點(diǎn)的平滑誤差累積結(jié)果形成第二平滑地震數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)處理模塊1505，用于將第二平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置90度，針對(duì)除了縱向和橫向之外的其他維向的每個(gè)種子點(diǎn)，獲得每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，直至獲得所述偏移剖面數(shù)據(jù)的所有維向的每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，并將最終得到的平滑地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置得到與所述偏移剖面數(shù)據(jù)的排列形式一致的地震數(shù)據(jù)；

時(shí)差數(shù)據(jù)處理模塊1506，用于對(duì)轉(zhuǎn)置得到的地震數(shù)據(jù)回追，得到各個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差，得到縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)；

速度比數(shù)據(jù)處理模塊1507，用于根據(jù)縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)計(jì)算縱波時(shí)間域的縱波和橫波的速度比場(chǎng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一誤差平滑處理模塊，包括：正向誤差平滑處理單元，用于按照線性插值的方法得到該縱向種子點(diǎn)與上一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的不同時(shí)差的直線軌跡，對(duì)不同直線軌跡對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由小到大的方向，從第一個(gè)采樣點(diǎn)到最后一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行掃描誤差的累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一誤差平滑處理模塊，還包括：反向誤差平滑處理單元，用于按照線性插值的方法得到該縱向種子點(diǎn)與下一個(gè)縱向種子點(diǎn)之間的不同時(shí)差的直線軌跡，對(duì)不同直線軌跡對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)，按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向，從第一個(gè)采樣點(diǎn)到最后一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行掃描誤差的累計(jì)，得到該縱向種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)差數(shù)據(jù)處理模塊，包括：種子點(diǎn)處時(shí)差計(jì)算單元，用于通過(guò)以下公式回追得到各個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差：

i＝n-1,n-2,...1

其中，argmin是指在所有的搜索路徑中尋找使d[i-1,l]最小的u[i-1]的路徑；u[i-1]是在縱向種子點(diǎn)i-1處平滑誤差累積結(jié)果最小點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱波和橫波的時(shí)間誤差；d[i-1,l]是在縱向種子點(diǎn)i-1處按照所述掃描范圍對(duì)掃描誤差進(jìn)行累計(jì)得到的平滑誤差累積結(jié)果；n是縱向種子點(diǎn)的個(gè)數(shù)；u(0:n-1)是從最后一個(gè)縱向種子點(diǎn)到第一個(gè)縱向種子點(diǎn)進(jìn)行反向求取得到的結(jié)果，代表從最后一個(gè)縱向種子點(diǎn)到第一個(gè)縱向種子點(diǎn)處縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)間誤差；采樣點(diǎn)處時(shí)差計(jì)算單元，用于根據(jù)在縱向種子點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差進(jìn)行線性插值，得到每個(gè)采樣點(diǎn)處縱波和橫波的時(shí)間誤差，得到縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述速度比數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)以下公式根據(jù)多維偏移剖面數(shù)據(jù)的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)計(jì)算多維偏移剖面數(shù)據(jù)的速度比場(chǎng)：

其中，misfit(tpp)是縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)，γi(tpp)是縱波時(shí)間域的縱波和橫波的速度比場(chǎng)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)掃描獲得每個(gè)采樣點(diǎn)處縱波和橫波的掃描誤差，針對(duì)多維偏移剖面數(shù)據(jù)，在每一個(gè)維向上確定預(yù)設(shè)數(shù)值個(gè)種子點(diǎn)，通過(guò)種子點(diǎn)線性插值確定的軌跡，按照縱波地震記錄時(shí)間由小到大的方向累積采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得種子點(diǎn)的正向誤差累積結(jié)果，同時(shí)，按照縱波地震記錄時(shí)間由大到小的方向累積采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的掃描誤差，獲得種子點(diǎn)的反向誤差累積結(jié)果，將每個(gè)種子點(diǎn)處的正向誤差累積結(jié)果和反向誤差累積結(jié)果累加并減去種子點(diǎn)本身的掃描誤差，獲得每個(gè)種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果，這個(gè)過(guò)程稱之為雙向平滑過(guò)程，由于種子點(diǎn)的選擇是保持預(yù)設(shè)空間間隔的，且由于各種子點(diǎn)處縱波和橫波的平滑誤差累積結(jié)果是通過(guò)對(duì)軌跡進(jìn)行誤差平方的累積得到的，可以增加反演時(shí)差的穩(wěn)定性；同時(shí)，根據(jù)縱波時(shí)間域的縱波和橫波的時(shí)差場(chǎng)計(jì)算縱波時(shí)間域的縱波和橫波的速度比場(chǎng)，可以得到變化率較小也更穩(wěn)定的縱橫和橫波的速度比。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明實(shí)施例的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明實(shí)施例不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。