CN107329169A - 一种角度道集的提取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施方式公开了一种角度道集的提取方法及装置，其中，所述方法包括：获取地震数据以及速度数据，并基于所述地震数据和所述速度数据确定射线的入射角度；基于所述速度数据以及预设射线参数，确定所述射线的菲涅尔带宽度；对所述菲涅尔带宽度范围内的地震数据进行插值加权，并将插值加权的结果作为所述入射角度对应的角度道集。本申请提供的一种角度道集的提取方法及装置，能够提高角度道集的提取品质，从而改善角度叠加剖面的成像效果并提高AVA的分析精度。
Description
技术领域
本申请涉及地震数据处理技术领域，特别涉及一种角度道集的提取方法及装置。
背景技术
AVO(Amplitude variation with offset，振幅随偏移距的变化)技术是利用振幅随偏移距变化特征分析和识辨岩性及油气藏的地震勘探技术。进行AVO分析，关键在于叠前地震数据的精细处理和恢复以及保持相对振幅信息。常规AVO反演是在角度道集上利用反射系数近似公式获得AVO属性，该技术要求地震数据的振幅能够反演地下介质反射系数的强弱关系。现有技术中研究了不同地层倾角下角度随偏移距变化，指出AVA(Amplitudevariation with Angle，振幅随入射角度的变化)分析必须考虑地层倾角影响，当存在断层等地层横向变化产生的断面波、绕射波与目的层的反射波相互干涉时，在此基础上的AVA分析准确性较差，故不能适用在地层情况复杂的地区，而且角度计算严格限制于速度模型，准确程度较低。为了克服上述角度道集的缺陷，现有技术提出了基于叠前偏移提取角度道集算法。叠前偏移方法既是解决复杂构造成像与速度分析的重要手段，又为复杂构造区域的AVA分析、反演提供有力支撑。
叠前偏移能对复杂地质体进行成像同时使反射同相轴得以校正和归位，利用叠前偏移的CMP或CRP道集提取的角度道集进行AVA反演可以获得更高的精度。目前，一种方法提出了基于双程波方程的保幅偏移算法使偏移成像振幅得以反映反射系数强弱变化。此外，还有一种方法引入了地下偏移距共像点道集的概念，并利用倾斜叠加转换为角度道集，但更适合进行偏移速度分析。还有一种方法提出了利用双平方根方程谐波分解法提取角度道集，提高了角度道集的提取精度。
地震波在复杂介质中的传播存在多路径的特点，用炮检距域的共成像点道集无法正确确定反射***置，解决的途径是以角度域的共成像点道集代替。对于地震属性提取，角度道集上振幅的变化(AVA)比振幅随炮检距的变化(AVO)更能反映岩性的变化。随着油气勘探的不断发展，很多学者都在致力于对流体预测识别的研究。叠后资料主要有时频分析方法和基于地震资料的波阻抗反演流体识别。利用AVO技术进行含油气性检测，前人已经做了大量的研究工作，并且在不同类型的油气储层预测中取得了良好的效果，可见角度道集油气勘探中的重要作用。
角度道集求取方法主要有两类，一类是波动方程理论方法，另一类是射线理论方法。基于射线理论的角度道集提取方法效率高，是当前工业应用的主流。但是，目前基于射线理论的角度道集提取方法，提取出的角度道集的品质通常较低，从而导致角度叠加剖面的成像效果不佳。
发明内容
本申请实施方式的目的是提供一种角度道集的提取方法及装置，能够提高角度道集的提取品质，从而改善角度叠加剖面的成像效果。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种角度道集的提取方法，所述方法包括：获取地震数据以及速度数据，并基于所述地震数据和所述速度数据确定射线的入射角度；基于所述速度数据以及预设射线参数，确定所述射线的菲涅尔带宽度；对所述菲涅尔带宽度范围内的地震数据进行插值加权，并将插值加权的结果作为所述入射角度对应的角度道集。
进一步地，基于所述地震数据和所述速度数据确定射线的入射角度包括：
建立预设射线参数与入射角度之间的第一关系；其中，所述第一关系中还包括层速度；
建立所述预设射线参数与偏移距、旅行时、层均方根速度之间的第二关系；
基于所述第一关系和所述第二关系，计算射线的入射角度。
进一步地，按照下述公式确定所述第一关系：
其中，P表示所述预设射线参数，θ表示所述入射角度，Vint表示所述层速度。
进一步地，按照下述公式确定所述第二关系：
其中，P表示所述预设射线参数，X表示所述偏移距，t表示所述旅行时，Vrms表示所述层均方根速度。
进一步地，按照下述公式计算射线的入射角度：
其中，θ表示所述入射角度，X表示所述偏移距，Vint表示所述层速度，Vrms表示所述层均方根速度，t0表示零炮检距双层旅行时。
进一步地，按照下述公式确定所述射线的菲涅尔带宽度：
其中，W表示所述菲涅尔带宽度，Vrms表示所述层均方根速度，P表示所述预设射线参数，t0表示零炮检距双层旅行时，f0表示所述地震数据的主频率。
进一步地，对所述菲涅尔带宽度范围内的地震数据进行插值加权包括：
针对出射范围内所有记录道在t0时刻的振幅值，将所述记录道与出射点之间的距离的倒数作为所述记录道的振幅值对应的权重因子，并基于所述振幅值和对应的权重因子进行加权叠加。
为实现上述目的，本申请还提供一种角度道集的提取装置，所述装置包括：
入射角度确定单元，用于获取地震数据以及速度数据，并基于所述地震数据和所述速度数据确定射线的入射角度；
菲涅尔带宽度确定单元，用于基于所述速度数据以及预设射线参数，确定所述射线的菲涅尔带宽度；
角度道集确定单元，用于对所述菲涅尔带宽度范围内的地震数据进行插值加权，并将插值加权的结果作为所述入射角度对应的角度道集。
进一步地，所述入射角度确定单元包括：
第一关系建立模块，用于建立预设射线参数与入射角度之间的第一关系；其中，所述第一关系中还包括层速度；
第二关系建立模块，用于建立所述预设射线参数与偏移距、旅行时、层均方根速度之间的第二关系；
入射角度计算模块，用于基于所述第一关系和所述第二关系，计算射线的入射角度。
进一步地，所述入射角度计算模块按照下述公式计算射线的入射角度：
其中，θ表示所述入射角度，X表示所述偏移距，Vint表示所述层速度，Vrms表示所述层均方根速度，t0表示零炮检距双层旅行时。
由上可见，对于任一入射角度，可利用在菲涅尔带宽度范围内的地震数据进行插值加权，作为该入射角度的角度道集。菲涅尔带宽度是分辨地质体间隔的极限，有限角度范围内的部分叠加与菲涅尔带的宽度相对应，可保证角度道集的分辨率；同时，利用射线菲涅尔带理论，可以精确的计算射线入射角度的范围，提高角度道集的品质。模型试验和实际数据研究表明，基于菲涅尔带理论的角度道集转换方法得到的角度道集，其AVA曲线变换趋势精确，在深层的角度范围相较于现有技术中得到的角度值域更大，角度叠加剖面成像效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施方式提供的一种角度道集的提取方法流程图；；
图2(a)为本申请中去噪后的地震数据示意图；
图2(b)为本申请中提取的角度道集示意图；
图3(a)为本申请中CRP道集的叠加剖面示意图；
图3(b)为本申请中提取的角度道集叠加剖面示意图；
图4为本申请中角度道集的提取装置的功能模块图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。
请参阅图1，本申请提供一种角度道集的提取方法，所述方法包括：
S1：获取地震数据以及速度数据，并基于所述地震数据和所述速度数据确定射线的入射角度。
在本实施方式中，所述地震数据可以是CMP(Common Middle Point，共中心点)道集数据或者CRP(Common Reflection Point，共反射点)道集数据。具体地，所述CMP道集数据或所述CRP道集数据可以利用叠前偏移技术，使得振幅归位。此外，所述CMP道集数据或所述CRP道集数据还可以是经过校正非均质地层引起的振幅畸变的数据。在所述地震数据中，可以包括各个地震道的偏移距。
在本实施方式中，所述速度数据可以是预先对地震数据进行建模后得到的速度模型中的数据。具体地，可以通过层析成像等技术，由地震数据得到地层的速度模型，从而可以得到所述速度数据。所述速度数据中，可以包括地层中每一层的层速度以及到某一层的层均方根速度。
在本实施方式中，基于所述地震数据和所述速度数据确定射线的入射角度，可以包括以下步骤：
S11：建立预设射线参数与入射角度之间的第一关系；其中，所述第一关系中还包括层速度；
S12：建立所述预设射线参数与偏移距、旅行时、层均方根速度之间的第二关系；
S13：基于所述第一关系和所述第二关系，计算射线的入射角度。
具体地，在本实施方式中，可以利用Walden公式法，计算射线的入射角度。具体地，假设在多层介质情况下，可以按照下述公式确定所述第一关系：
其中，P表示所述预设射线参数，θ表示所述入射角度，Vint表示所述层速度。
在本实施方式中，可以按照下述公式建立旅行时与偏移距、层均方根速度、零炮检距双层旅行时之间的联系：
此外，预设射线参数可以按照下述微分公式来确定：
因此，可以按照下述公式确定所述第二关系：
其中，P表示所述预设射线参数，X表示所述偏移距，t表示所述旅行时，Vrms表示所述层均方根速度。
这样，将所述第一关系和第二关系进行联立，从而可以按照下述公式计算射线的入射角度：
其中，θ表示所述入射角度，X表示所述偏移距，Vint表示所述层速度，Vrms表示所述层均方根速度，t0表示零炮检距双层旅行时。
S2：基于所述速度数据以及预设射线参数，确定所述射线的菲涅尔带宽度。
在本实施方式中，由于地震波反射是一种波动现象，反射波的能量来源于一个表面而不是一个点，这个表面的宽度通常由菲涅尔带决定。为了实现以菲涅尔带为基础的部分叠加，通常需要提供角度叠加的范围。具体地，所述速度数据中可以包括地层中每一层的层均方根速度，那么可以按照下述公式确定所述射线的菲涅尔带宽度：
其中，W表示所述菲涅尔带宽度，Vrms表示所述层均方根速度，P表示所述预设射线参数，t0表示零炮检距双层旅行时，f0表示所述地震数据的主频率。
S3：对所述菲涅尔带宽度范围内的地震数据进行插值加权，并将插值加权的结果作为所述入射角度对应的角度道集。
具体地，在进行插值加权时，针对出射范围内所有记录道在t0时刻的振幅值，将所述记录道与出射点之间的距离的倒数作为所述记录道的振幅值对应的权重因子，并基于所述振幅值和对应的权重因子进行加权叠加。
在实际应用中，去噪后的地震数据可以如图2(a)所示，提取的角度道集可以如图2(b)所示。此外，CRP道集的叠加剖面可以如图3(a)所示，提取的角度道集叠加剖面可以如图3(b)所示。
请参阅图4，本申请还提供一种角度道集的提取装置，所述装置包括：
入射角度确定单元100，用于获取地震数据以及速度数据，并基于所述地震数据和所述速度数据确定射线的入射角度；
菲涅尔带宽度确定单元200，用于基于所述速度数据以及预设射线参数，确定所述射线的菲涅尔带宽度；
角度道集确定单元300，用于对所述菲涅尔带宽度范围内的地震数据进行插值加权，并将插值加权的结果作为所述入射角度对应的角度道集。
在本实施方式中，所述入射角度确定单元100包括：
第一关系建立模块，用于建立预设射线参数与入射角度之间的第一关系；其中，所述第一关系中还包括层速度；
第二关系建立模块，用于建立所述预设射线参数与偏移距、旅行时、层均方根速度之间的第二关系；
入射角度计算模块，用于基于所述第一关系和所述第二关系，计算射线的入射角度。
在本实施方式中，所述第一关系建立模块可以按照下述公式确定所述第一关系：
其中，P表示所述预设射线参数，θ表示所述入射角度，Vint表示所述层速度。
在本实施方式中，所述第二关系建立模块可以按照下述公式确定所述第二关系：
其中，P表示所述预设射线参数，X表示所述偏移距，t表示所述旅行时，Vrms表示所述层均方根速度。
在本实施方式中，所述入射角度计算模块按照下述公式计算射线的入射角度：
其中，θ表示所述入射角度，X表示所述偏移距，Vint表示所述层速度，Vrms表示所述层均方根速度，t0表示零炮检距双层旅行时。
在本实施方式中，所述菲涅尔带宽度确定单元200可以按照下述公式确定所述射线的菲涅尔带宽度：
其中，W表示所述菲涅尔带宽度，Vrms表示所述层均方根速度，P表示所述预设射线参数，t0表示零炮检距双层旅行时，f0表示所述地震数据的主频率。
由上可见，对于任一入射角度，可利用在菲涅尔带宽度范围内的地震数据进行插值加权，作为该入射角度的角度道集。菲涅尔带宽度是分辨地质体间隔的极限，有限角度范围内的部分叠加与菲涅尔带的宽度相对应，可保证角度道集的分辨率；同时，利用射线菲涅尔带理论，可以精确的计算射线入射角度的范围，提高角度道集的品质。模型试验和实际数据研究表明，基于菲涅尔带理论的角度道集转换方法得到的角度道集，其AVA曲线变换趋势精确，在深层的角度范围相较于现有技术中得到的角度值域更大，角度叠加剖面成像效果更好。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字***“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。尤其，针对装置的实施方式来说，均可以参照前述方法的实施方式的介绍对照解释。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。
Claims (10)
1.一种角度道集的提取方法，其特征在于，所述方法包括：
获取地震数据以及速度数据，并基于所述地震数据和所述速度数据确定射线的入射角度；
基于所述速度数据以及预设射线参数，确定所述射线的菲涅尔带宽度；
对所述菲涅尔带宽度范围内的地震数据进行插值加权，并将插值加权的结果作为所述入射角度对应的角度道集。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述地震数据和所述速度数据确定射线的入射角度包括：
建立预设射线参数与入射角度之间的第一关系；其中，所述第一关系中还包括层速度；
建立所述预设射线参数与偏移距、旅行时、层均方根速度之间的第二关系；
基于所述第一关系和所述第二关系，计算射线的入射角度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照下述公式确定所述第一关系：
<mrow>
<mi>P</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
<mi>&theta;</mi>
</mrow>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>int</mi>
</msub>
</mfrac>
</mrow>
其中，P表示所述预设射线参数，θ表示所述入射角度，Vint表示所述层速度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照下述公式确定所述第二关系：
<mrow>
<mi>P</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>X</mi>
<mrow>
<msubsup>
<mi>tV</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，P表示所述预设射线参数，X表示所述偏移距，t表示所述旅行时，Vrms表示所述层均方根速度。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照下述公式计算射线的入射角度：
<mrow>
<msup>
<mi>sin</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mi>&theta;</mi>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msup>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>int</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
<msubsup>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mfrac>
<msup>
<mi>X</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mrow>
<msup>
<mi>X</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msubsup>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，θ表示所述入射角度，X表示所述偏移距，Vint表示所述层速度，Vrms表示所述层均方根速度，t0表示零炮检距双层旅行时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照下述公式确定所述射线的菲涅尔带宽度：
<mrow>
<mi>W</mi>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>P</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<msub>
<mi>f</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msup>
</mrow>
其中，W表示所述菲涅尔带宽度，Vrms表示所述层均方根速度，P表示所述预设射线参数，t0表示零炮检距双层旅行时，f0表示所述地震数据的主频率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述菲涅尔带宽度范围内的地震数据进行插值加权包括：
针对出射范围内所有记录道在t0时刻的振幅值，将所述记录道与出射点之间的距离的倒数作为所述记录道的振幅值对应的权重因子，并基于所述振幅值和对应的权重因子进行加权叠加。
8.一种角度道集的提取装置，其特征在于，所述装置包括：
入射角度确定单元，用于获取地震数据以及速度数据，并基于所述地震数据和所述速度数据确定射线的入射角度；
菲涅尔带宽度确定单元，用于基于所述速度数据以及预设射线参数，确定所述射线的菲涅尔带宽度；
角度道集确定单元，用于对所述菲涅尔带宽度范围内的地震数据进行插值加权，并将插值加权的结果作为所述入射角度对应的角度道集。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述入射角度确定单元包括：
第一关系建立模块，用于建立预设射线参数与入射角度之间的第一关系；其中，所述第一关系中还包括层速度；
第二关系建立模块，用于建立所述预设射线参数与偏移距、旅行时、层均方根速度之间的第二关系；
入射角度计算模块，用于基于所述第一关系和所述第二关系，计算射线的入射角度。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述入射角度计算模块按照下述公式计算射线的入射角度：
<mrow>
<msup>
<mi>sin</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mi>&theta;</mi>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msup>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>int</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
<msubsup>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mfrac>
<msup>
<mi>X</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mrow>
<msup>
<mi>X</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msubsup>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，θ表示所述入射角度，X表示所述偏移距，Vint表示所述层速度，Vrms表示所述层均方根速度，t0表示零炮检距双层旅行时。
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