确定近地表方位各向异性速度的方法及装置

摘要

一种确定近地表方位各向异性速度的方法及装置，该方法包含：采集待测区域的地震数据，根据地震数据拾取初至时间；将初至时间与预定阈值比较，根据比较结果获得有效初至；通过共中心点的有效初至获得共中心点、炮检距和方位角之间的对应关系，对有效初至进行分组；根据分组后的有效初至通过炮检距获得同一折射层的初至时间，通过同一折射层的初至时间获得炮检距范围对不同方位进行速度分析，获得不同方位的折射速度参数，对折射速度参数进行五参数椭圆拟合，获得拟合椭圆的中心点坐标数据、长轴方向数据和长短轴大小数据；根据各共中心点拟合椭圆的中心点坐标数据、长轴方向数据和长短轴大小数据计算获得待测区域的近地表方位各向异性参数。

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探领域，尤指一种确定近地表方位各向异性速度的方法及装置。

背景技术

目前的近地表建模方法都是假设近地表是各向同性的，即近地表的速度不随方位变化，经过常规的折射速度分析和延迟时校正或静校正后，初至的规律性很强，同一炮检距的初至时间不随方位变化或变化很小且无规律，这种假设可以满足大部分地区的实际情况。但是随着“两宽一高”技术，特别是宽方位地震采集技术在中国西部山地山前带的推广和应用，我们在实际地震数据上观测到越来越多的不同于以往的初至异常表现形式，具体表现为：1、不同排列的最小走时和最小炮检距不对应，发生了一定的偏移；2、同一炮检距初至随方位呈现规律性变化，表现为一正弦函数形式。引起这些异常的原因在于近地表速度的方位各向异性，采用常规近地表速度分析和近地表速度建模方法一方面无法有效地建立高精度的近地表速度模型，存在较大的误差，于此同时也无法有效地消除这些异常。为此，根据初至波走时随方位的变化特征，提出了一种近地表方位各向异性的速度确定方法，为精细的近地表速度建模，进而去除近地表方位各向异性效应提供可靠的近地表速度。

发明内容

本发明目的在于提供一种确定近地表方位各向异性速度的方法及装置，解决近地表方位各向异性区域的速度建模问题，为去除近地表方位各向异性对地震数据的影响提供高精度的速度场。

为达上述目的，本发明所提供的确定近地表方位各向异性速度的方法具体包含：采集待测区域的地震数据，并根据所述地震数据拾取对应的初至时间，然后将数据分选为共中心点数据；将共中心点的所述初至时间与预定阈值比较，根据比较结果获得共中心点的有效初至；通过所述共中心点的有效初至获得共中心点、炮检距和方位角之间的对应关系，并对共中心点的所述有效初至进行分组；根据分组后的有效初至通过炮检距获得同一折射层的初至时间，并通过同一折射层的初至时间获得每个共中心点的炮检距范围；通过所述炮检距范围对每个共中心点按不同方位进行速度分析，获得不同方位的折射速度参数，对所述折射速度参数进行五参数椭圆拟合，获得各共中心点拟合椭圆的中心点坐标数据、长轴方向数据和长短轴大小数据；根据各共中心点的所述拟合椭圆的中心点坐标数据、所述长轴方向数据和所述长短轴大小数据计算获得待测区域的近地表方位各向异性参数。

在上述确定近地表方位各向异性速度的方法中，优选的，采集待测区域的地震数据，并根据所述地震数据拾取共中心点的初至时间包含：利用宽方位观测系统采集待测区域的地震数据，根据所述地震数据通过自动拾取算法或交互拾取算法拾取初至时间，然后将拾取的初至分选为共中心点初至时间，包含：根据预设的共中心点网格尺寸对待测区域进行网格划分，生成网格及对应网格索引；根据所述地震数据计算获得所述有效初至的炮检对中点坐标及其所在的共中心点网格的网格索引；根据炮检点的中点坐标得到对应初至时间的中心点网格索引。

在上述确定近地表方位各向异性速度的方法中，优选的，通过所述共中心点的有效初至获得共中心点、炮检距和方位角之间的对应关系，并对共中心点的所述有效初至进行分组包含：根据所述地震数据计算获得所述炮检对对应的检波点到炮点的方位数据；根据所述网格索引、所述方位数据及炮检对对应的炮检距之间的对应关系，对所述有效初至进行分组。

在上述确定近地表方位各向异性速度的方法中，优选的，通过所述炮检距范围对每个共中心点按不同方位进行速度分析，获得不同方位的折射速度参数包含：对同一共中心点的有效初至按方位角-炮检距进行分组，并对分组后的各组数据按照互换速度分析法或共中心点拟合速度分析法分析获得各共中心点不同方位的折射速度参数。

在上述确定近地表方位各向异性速度的方法中，优选的，根据各共中心点的所述拟合椭圆的中心点坐标数据、所述长轴方向数据和所述长短轴大小数据计算获得待测区域的近地表方位各向异性参数包含：对各共中心点的所述拟合椭圆的中心点坐标数据、所述长轴方向数据和所述长短轴大小数据进行异常值剔除和平滑处理后，对待测区域的待求值进行插值和外推处理；计算获得近地表方位各向异性参数。

本发明还提供一种确定近地表方位各向异性速度的装置，所述装置包含采集模块、筛选模块、分组模块、分析模块、拟合计算模块和处理模块；所述采集模块用于采集待测区域的地震数据，并根据所述地震数据拾取对应的初至时间，然后分选为共中心点初至时间；所述筛选模块用于将共中心点的所述初至时间与预定阈值比较，根据比较结果获得共中心点的有效初至；所述分组模块用于通过所述共中心点的有效初至获得共中心点、炮检距和方位角之间的对应关系，并对共中心点的所述有效初至进行分组；所述分析模块用于根据分组后的有效初至通过炮检距获得同一折射层的初至时间，并通过同一折射层的初至时间获得每个共中心点的炮检距范围；所述拟合计算模块用于通过所述炮检距范围对每个共中心点按不同方位进行速度分析，获得不同方位的折射速度参数，对所述折射速度参数进行五参数椭圆拟合，获得各共中心点拟合椭圆的中心点坐标数据、长轴方向数据和长短轴大小数据；所述处理模块用于根据各共中心点的所述拟合椭圆的中心点坐标数据、所述长轴方向数据和所述长短轴大小数据计算获得待测区域的近地表方位各向异性参数。

在上述确定近地表方位各向异性速度的装置中，优选的，所述采集模块包含：利用宽方位观测系统采集待测区域的地震数据，根据所述地震数据通过自动拾取算法或交互拾取算法拾取初至时间，然后将拾取的初至时间分选为共中心点初至时间，包含：根据预设的共中心点网格尺寸对待测区域进行网格划分，生成网格及对应网格索引；根据所述地震数据计算获得所述有效初至的炮检对中点坐标及其所在的共中心点网格的网格索引；根据炮检点的中点坐标得到对应初至时间的中心点网格索引。

在上述确定近地表方位各向异性速度的装置中，优选的，所述分组模块包含：根据所述地震数据计算获得所述炮检对对应的检波点到炮点的方位数据；根据所述网格索引、所述方位数据及炮检对对应的炮检距之间的对应关系，对所述有效初至进行分组。

在上述确定近地表方位各向异性速度的装置中，优选的，所述拟合计算模块包含：对同一共中心点的有效初至按方位角-炮检距进行分组，并对分组后的各组数据按照互换速度分析法或共中心点拟合速度分析法分析获得各共中心点不同方位的折射速度参数。

在上述确定近地表方位各向异性速度的装置中，优选的，所述处理模块包含：对各共中心点的所述拟合椭圆的中心点坐标数据、所述长轴方向数据和所述长短轴大小数据进行异常值剔除和平滑处理后，对待测区域的待求值进行插值和外推处理；计算获得近地表方位各向异性参数。

本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。

本发明的有益技术效果在于：以初至波走时数据为基础，利用不同方位的初至数据的变化规律，采用不同方位的数据进行速度分析、数据拟合得到最大速度、最小速度以及最大速度方向等方位各向异性参数，为进一步有效去除近地表方位各向异性效应提供可靠的基础数据。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明一实施例所提供的确定近地表方位各向异性速度的方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例所提供的分组流程示意图；

图3为本发明一实施例所提供的某一共中心点(CMP)炮检距为1000m～1200m的初至时间经过线性动校正后的初至时间随方位角的变化示意图，其中横轴为检波点到炮点的方位角(以正北方向为零度，变化范围0～360度)，横轴为初至时间，线性动校正的速度为3150m/s；

图4为本发明一实施例所提供的某一共中心点(CMP)方位各向异性速度及椭圆拟合示意图；

图5为本发明一实施例所提供的某一数据最大速度方向平面示意图；

图6为本发明一实施例所提供的某一数据最大速度平面示意图；

图7为本发明一实施例所提供的某一数据各向异性幅度及方向平面示意图。

图8为本发明一实施例所提供的确定近地表方位各向异性速度的装置的结构示意图；

图9为本发明一实施例所提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

请参考图1所示，本发明所提供的确定近地表方位各向异性速度的方法具体包含：S101采集待测区域的地震数据，并根据所述地震数据拾取对应的初至时间，然后将数据分选为共中心点初至时间；S102将共中心点的所述初至时间与预定阈值比较，根据比较结果获得共中心点的有效初至；S103通过所述共中心点的有效初至获得共中心点、炮检距和方位角之间的对应关系，并对共中心点的所述有效初至进行分组；S104根据分组后的有效初至通过炮检距获得同一折射层的初至时间，并通过同一折射层的初至时间获得每个共中心点的炮检距范围；S105通过所述炮检距范围对每个共中心点按不同方位进行速度分析，获得不同方位的折射速度参数，对所述折射速度参数进行五参数椭圆拟合，获得各共中心点的拟合椭圆的中心点坐标数据、长轴方向数据和长短轴大小数据；S106根据各共中心点的所述拟合椭圆中心点坐标数据、所述长轴方向数据和所述长短轴大小数据计算获得待测区域的近地表方位各向异性参数。其中，上述步骤S101采集待测区域的地震数据，并根据所述地震数据拾取初至时间中可包含：利用宽方位观测系统采集待测区域的地震数据，根据所述地震数据通过自动拾取算法或交互拾取算法拾取初至时间。

请参考图2所示，在本发明一实施例中，上述步骤S103中通过所述共中心点的有效初至获得共中心点、炮检距和方位角之间的对应关系，并对共中心点的所述有效初至进行分组可包含：S201根据预设的共中心点网格尺寸对待测区域进行网格划分，生成网格及对应网格索引；S202根据所述地震数据计算获得所述有效初至的炮检对中点坐标及其所在的共中心点网格的网格索引；S203根据所述地震数据计算获得所述炮检对对应的检波点到炮点的方位数据；S204根据所述网格索引、所述方位数据及炮检对对应的炮检距之间的对应关系，对所述有效初至进行分组。在实际工作中，上述分组可按以下步骤实施：首先按照共中心点(CMP)网格尺寸(一般是处理面元网格尺寸4～8倍)对所求区域进行网格划分，按照Inline方向(一般选取检波线方向)和CrossLine方向(一般垂直于检波线方向)生成网格及对应网格索引。然后计算每一个有效初至(如初至时间大于零)的炮检对中点坐标，并计算其所在的CMP网格索引，同时计算对应炮检对的检波点到炮点的方位，循环所有有效初至，将初至按照CMP-炮检距-方位进行分组。

在上述实施例的基础上，步骤S104即可执行炮检距范围选择，该步骤中主要是将S103中分组的数据通过炮检距的选取，选择来自于同一折射层的初至时间进行后续的方位速度分析。具体包括：a)根据地表高程、CMP域的初至的变化规律和表现形式以及其他一些先验信息(如地表岩性、近地表结构的认识等),在CMP平面内选取部分点作为控制点，控制点选取的原则按照速度变化剧烈区密一些，速度变化平缓地区可以适当稀疏一些。b)对每一个控制点将初至按照炮检距-初至时间以及炮检距-方位角-初至时间进行显示，选取一定的炮检距范围作为后续方位速度分析的数据，保证所选定的炮检距范围内的初至来自于同一折射层，不同控制点选取的初至也来自与同一折射层。c)控制点平面插值得到每个CMP的炮检距范围，后续将以选取的炮检距范围内的初至进行方位速度分析。

在本发明一实施例中，上述步骤S104中通过所述炮检距范围对每个共中心点按不同方位进行速度分析，获得不同方位的折射速度参数可包含：对同一共中心点的有效初至按方位角-炮检距进行分组，并对分组后的各组数据按照如互换速度分析法或共中心点拟合速度分析法分析获得各共中心点不同方位的折射速度参数。具体的，该处速度分析是指对每个CMP按照不同方位进行速度分析，得到不同方位的折射速度参数；实际工作中可包含：

a)对于同一CMP域的初至，按照步骤3)确定的炮检距范围，将初至按照方位角－炮检距进行分组，如按照5度为间隔，将初至时间分为72组或36组(利用互换速度分析时，可以将相反方向的数据归为一组，以便互换速度分析使用)，为保证具有一定的数据量，组间可以重叠部分数据。

b)对每组数据按照折射速度分析方法进行分析得到每个方位的折射速度参数，速度分析中可以采用常用的互换速度分析或CMP拟合速度分析方法。

在本发明一实施例中，上述步骤S105中的速度拟合过程即是对上述步骤S104中的参数进行拟合，直到获得所有有效CMP点的椭圆参数，即对所有CMP进行步骤S104循环，得到每个有效CMP的方位各向异性速度及其对应的速度椭圆参数。其后，执行上述步骤S106根据各共中心点的所述拟合椭圆的中心点坐标数据、所述长轴方向数据和所述长短轴大小数据计算获得待测区域的近地表方位各向异性参数，可包含：对各共中心点的所述拟合椭圆的中心点坐标数据(X,Y)、所述长轴方向数据(即最大速度方向)和所述长短轴大小数据(最大最小折射速度参数)进行异常值剔除和平滑处理后，对待测区域的待求值进行插值和外推处理；计算获得近地表方位各向异性参数；实际工作中，主要是对步骤S105中获得的数据进行异常值(如拟合椭圆的中心点坐标的绝对值大于面元网格尺寸、最小速度或最大速度与邻近CMP点的速度相差大于30％等)剔除，对最大速度、最小速度进行适当的平滑处理、对所求区域的无效值(面元内初至数量较少或初至的方位、炮检距分布较差)进行插值和外推处理，求取最小速度V

请参考图3所示，图3为某一共中心点(CMP)炮检距为1000m～1200m的初至时间经过线性动校正后的初至时间随方位角的变化示意图，其中，横轴为检波点到炮点的方位角(以正北方向为零度，变化范围0～360度)，横轴为初至时间，线性动校正的速度为3150m/s；由图中内容可看出

再请参考图4所示，图4为本发明一实施例所提供的某一共中心点(CMP)方位各向异性速度及椭圆拟合示意图，其中每一个散点对应该方位的折射速度，(即将求解的速度按照方位分解到直角坐标系)，然后进行采用五点椭圆拟合，即可得到实线所示的椭圆，横轴为X坐标，纵轴为Y坐标；

请参考图5和图6所示，图5为本发明一实施例所提供的某一数据最大速度方向平面示意图，其中横轴为X坐标，纵轴为Y坐标，不同颜色代表最大速度方向的方位角，以正北方向为零度，变化范围0～360度；图6为本发明一实施例所提供的某一数据最大速度平面示意图，其中横轴为X坐标，纵轴为Y坐标，不同颜色代表最大速度的数值；由此可见，图7为本发明一实施例所提供的某一数据各向异性幅度及方向平面示意图；其中横轴为X坐标，纵轴为Y坐标，图中短线的方向表示各向异性方向(即最大速度方向)，短线的长短表示各向异性幅度的大小。

请参考图8所示，本发明还提供一种确定近地表方位各向异性速度的装置，所述装置包含采集模块、筛选模块、分组模块、分析模块、拟合计算模块和处理模块；所述采集模块用于采集待测区域的地震数据，并根据所述地震数据拾取对应的的初至时间，然后将拾取初至分选为共中心点初至；所述筛选模块用于将共中心点的所述初至时间与预定阈值比较，根据比较结果获得共中心点的有效初至；所述分组模块用于通过所述共中心点的有效初至获得共中心点、炮检距和方位角之间的对应关系，并对共中心点的所述有效初至进行分组；所述分析模块用于根据分组后的有效初至通过炮检距获得同一折射层的初至时间，并通过同一折射层的初至时间获得每个共中心点的炮检距范围；所述拟合计算模块用于通过所述炮检距范围对每个共中心点按不同方位进行速度分析，获得不同方位的折射速度参数，对所述折射速度参数进行五参数椭圆拟合，获得各共中心点的拟合椭圆的中心点坐标数据、长轴方向数据和长短轴大小数据；所述处理模块用于根据各共中心点的所述拟合椭圆的中心点坐标数据、所述长轴方向数据和所述长短轴大小数据计算获得待测区域的近地表方位各向异性参数。

在上述实施例中，所述采集模块包含：利用宽方位观测系统采集待测区域的地震数据，根据所述地震数据通过自动拾取算法或交互拾取算法拾取初至时间，将拾取的初至时间分选为共中心点初至；所述分组模块包含：根据预设的共中心点网格尺寸对待测区域进行网格划分，生成网格及对应网格索引；根据所述地震数据计算获得所述有效初至的炮检对中点坐标及其所在的共中心点网格的网格索引；根据所述地震数据计算获得所述炮检对对应的检波点到炮点的方位数据；根据所述网格索引、所述方位数据及炮检对对应的炮检距之间的对应关系，对所述有效初至进行分组。所述拟合计算模块包含：对同一共中心点的有效初至按方位角-炮检距进行分组，并对分组后的各组数据按照互换速度分析法或共中心点拟合速度分析法分析获得各共中心点不同方位的折射速度参数。所述处理模块包含：对各共中心点的所述拟合椭圆的中心点坐标数据、所述长轴方向数据和所述长短轴大小数据进行异常值剔除和平滑处理后，对待测区域的待求值进行插值和外推处理；计算获得近地表方位各向异性参数。

本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。

本发明的有益技术效果在于：以初至波走时数据为基础，利用不同方位的初至数据的变化规律，采用不同方位的数据进行速度分析、数据拟合得到最大速度、最小速度以及最大速度方向等方位各向异性参数，为进一步有效去除近地表方位各向异性效应提供可靠的基础数据。

如图9所示，该电子设备600还可以包括：通信模块110、输入单元120、音频处理单元130、显示器160、电源170。值得注意的是，电子设备600也并不是必须要包括图9中所示的所有部件；此外，电子设备600还可以包括图9中没有示出的部件，可以参考现有技术。

如图9所示，中央处理器100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器100接收输入并控制电子设备600的各个部件的操作。

其中，存储器140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器100可执行该存储器140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。

输入单元120向中央处理器100提供输入。该输入单元120例如为按键或触摸输入装置。电源170用于向电子设备600提供电力。显示器160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为LCD显示器，但并不限于此。

该存储器140可以是固态存储器，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、SIM卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为EPROM等。存储器140还可以是某种其它类型的装置。存储器140包括缓冲存储器141(有时被称为缓冲器)。存储器140可以包括应用/功能存储部142，该应用/功能存储部142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器100执行电子设备600的操作的流程。

存储器140还可以包括数据存储部143，该数据存储部143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器140的驱动程序存储部144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。

通信模块110即为经由天线111发送和接收信号的发送机/接收机110。通信模块(发送机/接收机)110耦合到中央处理器100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。

基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)110还经由音频处理器130耦合到扬声器131和麦克风132，以经由扬声器131提供音频输出，并接收来自麦克风132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器130还耦合到中央处理器100，从而使得可以通过麦克风132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器131来播放本机上存储的声音。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。