本申请涉及地震数据处理技术领域,尤其是涉及一种不规则地震数据的重建方法及装置。
背景技术:
在石油地震勘探的野外数据采集中,由于受到野外采集条件的限制,往往在某些区域无法按照预设的观测系统布置激发点和接收点,从而导致采集到的地震数据中存在不规则的数据缺失。这种数据缺失会给后续的处理步骤产生严重影响,如带来成像噪音问题、偏移划弧问题及采集脚印问题等,进而导致地震成像质量的下降。因此需要利用野外采集的不规则地震数据为基础,通过一些技术手段重建出缺失位置处的地震数据。
目前对于不规则地震数据的重建常采用基于倾角扫描的重建方法、基于预测滤波的重建方法和基于波场延拓的重建方法等。然而,这些重建方法的通用性较差,只能适用于特定情况下的不规则地震数据的重建:比如基于倾角扫描的重建方法对同相轴结构复杂的地震数据不适用;基于预测滤波的重建方法只能对规则采样的数据进行加密;而基于波场延拓的重建方法在地下介质信息较少时,其重建精度会受到较大影响。
因此,目前亟需一种通用性强的不规则地震数据的重建方案,以提高不规则地震数据的成像效果。
技术实现要素:
本申请实施例的目的在于提供一种通用性强的不规则地震数据的重建方法和装置,以提高不规则地震数据的成像效果。
为达到上述目的,一方面,本申请实施例提供了一种不规则地震数据的重建方法,包括以下步骤:
获取一个OVT(Offset Vector Tile,炮检距矢量面元)道集,所述OVT道集是预先将原始地震数据进行重排后得到的多个OVT道集之一;
将当前OVT道集进行规则化处理,并将规则化处理后的OVT道集内的地震道沿时间方向做一维傅里叶变换,获得多个频率分量的地震数据;
对每个频率分量的地震数据按照预设的重建规则进行重建,获得每个频率分量的新地震数据;
将所述每个频率分量的新地震数据沿时间方向做一维傅里叶反变换,获得当前OVT道集的时域新地震数据;
重复以上步骤,以获得所有OVT道集的时域新地震数据;
将所有OVT道集的时域新地震数据与所述原始地震数据进行合并处理,获得重建结果。
本申请的不规则地震数据的重建方法,所述对每个频率分量按照预设的重建规则进行重建,具体包括:
取出一个频率分量的地震数据作为当前待重建对象;
将当前待重建对象沿空间方向做二维傅里叶变换,获取空间域地震数据;
根据预设的自适应门槛函数确定当前OVT道集的门槛值;
将所述空间域地震数据中,其样点值小于所述门槛值的样点值置零,获得新空间域地震数据;
将所述新空间域地震数据沿空间方向做二维傅里叶反变换,并用二维傅里叶反变换后获得的变换结果替换当前频率分量的地震数据中相同位置处的地震数据,从而获取当前频率分量的新地震数据;
重复上述步骤,以获得当前OVT道集的每个频率分量的新地震数据。
本申请的不规则地震数据的重建方法,在所述获取当前频率分量的新地震数据之后,还包括以下步骤:
判断当前获得的当前频率分量的新地震数据是否达到预设要求;
如果未达到,则将当前频率分量的新地震数据作为当前待重建对象,进行迭代重建,直至迭代次数达到预设的迭代次数上限为止。
本申请的不规则地震数据的重建方法,所述将当前OVT道集进行规则化处理,包括:
对当前OVT道集内的地震道,根据其所属的空间网格分别沿X方向顺序和Y方向顺序进行重排处理;
在所述重排处理后,对于当前OVT道集中的每个空间网格,判断其内是否有且仅有一个地震道;
如果有空间网格内没有地震道,则在该空间网格中生一个其内所有样点值为零的地震道;
如果有空间网格内有至少两个地震道,则根据预设的目标函数从中选择一个作为该空间网格的地震道。
本申请的不规则地震数据的重建方法,所述的目标函数包括:
其中,obj为目标函数最小值,Off为当前地震道的炮检距,OffOVT为当前OVT道集的中心炮检距,OffInt为当前OVT道集的炮检距间隔,Azm为当前地震道的方位角,AzmOVT为当前OVT道集的中心方位角,AzmInt为当前OVT道集的方位角间隔;X和Y分别为当前地震道的东坐标和北坐标,XBin和YBin分别为当前空间网格的东坐标和北坐标,DX和DY分别为当前空间网格的东坐标方向边长和北坐标方向边长。
本申请的不规则地震数据的重建方法,所述根据预设的自适应门槛函数确定当前OVT道集的门槛值,包括:
确定当前OVT道集中每个地震道的振幅谱,并将所有地震道的振幅谱逆序排列,表示为g(j),j=1,2,...,N;
根据公式获取当前OVT道集中所有地震道的振幅谱累积量s;
根据公式获取当前OVT道集的振幅谱累积量间隔sinc,其中niter是总迭代次数;
根据公式thd(l)=g(k)获取当前OVT道集每个迭代所用的门槛值,其中k是满足的最小值,l为迭代次数索引,l=1,2,...,niter。
另一方面,本申请实施例还提供了一种不规则地震数据的重建装置,包括:
OVT道集获取模块,用于获取一个OVT道集,所述OVT道集是预先将原始地震数据进行重排后得到的多个OVT道集之一;
OVT道集规则化模块,用于将当前OVT道集进行规则化处理;
一维傅里叶变换模块,用于将规则化处理后的OVT道集内的地震道沿时间方向做一维傅里叶变换,获得多个频率分量的地震数据;
数据重建模块,用于对每个频率分量的地震数据按照预设的重建规则进行重建,获得每个频率分量的新地震数据;
一维傅里叶反变换模块,用于将所述每个频率分量的新地震数据沿时间方向做一维傅里叶反变换,获得当前OVT道集的时域新地震数据;
循环控制模块,用于控制上述各个模块的循环,以获得所有OVT道集的时域新地震数据;
重建结果获取模块,用于将所有OVT道集的时域新地震数据与所述原始地震数据进行合并处理,获得重建结果。
本申请实施例的不规则地震数据的重建装置,所述数据重建模块,具体包括:
二维傅里叶变换子模块,用于取出一个频率分量的地震数据作为当前待重建对象,并将其沿空间方向做二维傅里叶变换,获取空间域地震数据;
门槛值获取子模块,用于根据预设的自适应门槛函数确定当前OVT道集的门槛值;
样点值取舍子模块,用于将所述空间域地震数据中,其样点值小于所述门槛值的样点值置零,获得新空间域地震数据;
重建对象确定子模块,用于取出一个频率分量的地震数据作为当前待重建对象;
二维傅里叶变换子模块,用于将当前待重建对象沿空间方向做二维傅里叶变换,获取空间域地震数据;
数据替换子模块,用于将二维傅里叶反变换后获得的变换结果替换当前频率分量的地震数据中相同位置处的地震数据,从而获取当前频率分量的新地震数据;
循环控制子模块,用于控制上述各个子模块的循环,以获得当前OVT道集的每个频率分量的新地震数据。
本申请实施例的不规则地震数据的重建装置,还包括:
待重建对象迭代模块,用于在所述获取当前频率分量的新地震数据之后,判断当前获得的当前频率分量的新地震数据是否达到预设要求;如果未达到,则将当前频率分量的新地震数据作为当前待重建对象,进行迭代重建,直至迭代次数达到预设的迭代次数上限为止。
本申请实施例的不规则地震数据的重建装置,所述将OVT道集规则化模块,包括:
重排子模块,用于对当前OVT道集内的地震道,根据其所属的空间网格分别沿X方向顺序和Y方向顺序进行重排处理;
判断子模块,用于在所述重排处理后,对于当前OVT道集中的每个空间网格,判断其内是否有且仅有一个地震道;
生成子模块,用于在当前OVT道集中有空间网格内没有地震道时,在该空间网格中生一个其内所有样点值为零的地震道;
选择子模块,用于在当前OVT道集中有空间网格内有至少两个地震道时,根据预设的目标函数从中选择一个作为该空间网格的地震道。
本申请实施例的不规则地震数据的重建装置,所述的目标函数包括:
其中,obj为目标函数最小值,Off为当前地震道的炮检距,OffOVT为当前OVT道集的中心炮检距,OffInt为当前OVT道集的炮检距间隔,Azm为当前地震道的方位角,AzmOVT为当前OVT道集的中心方位角,AzmInt为当前OVT道集的方位角间隔;X和Y分别为当前地震道的东坐标和北坐标,XBin和YBin分别为当前空间网格的东坐标和北坐标,DX和DY分别为当前空间网格的东坐标方向边长和北坐标方向边长。
本申请实施例的不规则地震数据的重建装置,所述门槛值获取子模块根据预设的自适应门槛函数确定当前OVT道集的门槛值,包括:
确定当前OVT道集中每个地震道的振幅谱,并将所有地震道的振幅谱逆序排列,表示为g(j),j=1,2,...,N;
根据公式获取当前OVT道集中所有地震道的振幅谱累积量s;
根据公式获取当前OVT道集的振幅谱累积量间隔sinc,其中niter是总迭代次数;
根据公式thd(l)=g(k)获取当前OVT道集每个迭代所用的门槛值,其中k是满足的最小值,l为迭代次数索引,l=1,2,...,niter。
本申请实施例中,将原始地震数据转成规则化OVT道集,从而找出原始地震数据中各个位置处缺失的地震道,然后在频域利用预设的重建规则、傅里叶变换等数学方法重建原始地震数据中缺失的数据,最后将重建出的地震数据与原始地震数据进行合并,最终完成了原始地震数据中缺失位置处的地震数据重建。由于规则化的OVT道集是一个天然的类叠后单次剖面,其每个相邻道具有相似的炮检距和方位角,数据之间的相关性比较好,因此本申请实施例的重建提高了地震数据成像效果。并且,由于何原始地震数据都可以转换成规则化的OVT道集,因次,本申请实施例的适用范围较广,通用性强。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解,构成本申请实施例的一部分,并不构成对本申请实施例的限定。在附图中:
图1为本申请实施例的不规则地震数据的重建方法的流程图;
图2为本申请实施例的不规则地震数据的重建装置的结构框图;
图3为本申请实施例的不规则地震数据的重建装置中数据重建模块的结构框图;
图4为本申请实施例的不规则地震数据的重建装置中OVT道集规则化模块的结构框图;
图5为本申请实施例的OVT道集编号示意图,其中d是炮检距间隔,a是方位角间隔,1,2,……,8是OVT道集的编号;
图6为本申请实施例的OVT道集示意图,其中箭头指向表示炮检方向,箭头线长度表示炮检距;
图7为本申请实施例的OVT道集按照沿X方向顺序和沿Y方向顺序重排后的示意图,其中1,2,……,16是空间网格号;
图8为本申请实施例的规则化后OVT道集示意图,其中,空间网格号2、5、7、8、10、13、15中为新的地震道;
图9为本申请实施例中对规则化后的当前OVT道集进行重建示意图,其中,虚线箭头表示重建出的地震道;
图10为本申请实施例中只保留新的地震道位置处重建出的地震数据;
图11为本申请实施例中将重建出的地震数据与原始地震数据进行合并的示意图;
图12为本申请实施例中存在缺失道的原始地震数据沿主测线方向的道集示意图;
图13为图12中原始地震数据在重建后沿主测线方向的道集示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本申请实施例做进一步详细说明。在此,本申请实施例的示意性实施例及其说明用于解释本申请实施例,但并不作为对本申请实施例的限定。
下面结合附图,对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明。
参考图1所示,本申请实施例的不规则地震数据的重建方法包括以下步骤:
步骤S101、获取一个OVT道集,所述OVT道集是预先将原始地震数据进行重排后得到的多个OVT道集之一。具体的,将原始地震数据按照给定的炮检距间隔和方位角间隔的组合进行OVT道集编号(如图5所示),从而将原始地震数据重排为多个OVT道集(如图6所示),其中一个OVT道集可以表示为a0[i],i=1,2,...,N0,其中N0表示该OVT道集内地震道的总道数。
步骤S102、将当前OVT道集进行规则化处理,并将规则化处理后的OVT道集内的地震道沿时间方向做一维傅里叶变换,获得多个频率分量的地震数据。
其中,所述将当前OVT道集进行规则化处理,包括:
对当前OVT道集内的地震道,根据其所属的空间网格分别沿X方向顺序和Y方向顺序进行重排处理,得到如图7所示的处理后的OVT道集。其中,X方向、Y方向分别为东坐标方向和北坐标方向。
在所述重排处理后,对于当前OVT道集中的每个空间网格,判断其内是否有且仅有一个地震道;如果有空间网格内没有地震道,则在该空间网格中生成一个其内所有样点值为零的地震道;如果有空间网格内有至少两个地震道,则根据预设的目标函数从中选择一个作为该空间网格的地震道。规则化后的OVT道集如图8所示,其中,形成规则化的OVT道集,表示为a1={1,2,...,16}。其中,包含所有原始地震道的数据表示为:b1={1,3,4,6,9,11,1;2,包含所有新地震道的数据表示为:c1={2,5,7,8,10,13,15}。
本申请实施例中,所述的目标函数可以为:
其中,obj为目标函数最小值,Off为当前地震道的炮检距,OffOVT为当前OVT道集的中心炮检距,OffInt为当前OVT道集的炮检距间隔,Azm为当前地震道的方位角,AzmOVT为当前OVT道集的中心方位角,AzmInt为当前OVT道集的方位角间隔;X和Y分别为当前地震道的东坐标和北坐标,XBin和YBin分别为当前空间网格的东坐标和北坐标,DX和DY分别为当前空间网格的东坐标方向边长和北坐标方向边长。
本申请实施例中,在频率域中还可以将一维傅里叶变换后的数据按照频率分量进行排列,排列后的OVT道集可以表示为A1={1,2,...,16:ω},其中,ω表示频率分量索引,而包含所有原始地震道的数据可以表示为B1={1,3,4,6,9,11,12,14,16:ω},包含所有新地震道的数据可以表示为C1={2,5,7,8,10,13,15:ω}。
步骤S103、取出一个频率分量的地震数据A1={1,2,...,16:ωn}作为当前待重建对象,其中,ωn表示当前频率分量索引。
步骤S104、将当前待重建对象沿空间方向做二维傅里叶变换,获取空间域地震数据。其中,二维傅里叶变换后的OVT道集可以表示为A2={1,2,...,16:ωn},ωn表示当前频率分量索引。
步骤S105、根据预设的自适应门槛函数确定当前OVT道集的门槛值。具体包括:
确定当前OVT道集中每个地震道的振幅谱,并将所有地震道的振幅谱逆序排列,表示为g(j),j=1,2,...,N;
根据公式获取当前OVT道集中所有地震道的振幅谱累积量s;
根据公式获取当前OVT道集的振幅谱累积量间隔sinc,其中niter是总迭代次数;
根据公式thd(l)=g(k)获取当前OVT道集每个迭代所用的门槛值,其中k是满足的最小值,l为迭代次数索引,l=1,2,...,niter。
步骤S106、将所述空间域地震数据中,其样点值小于所述门槛值的样点值置零,获得新空间域地震数据。
步骤S107、将所述新空间域地震数据沿空间方向做二维傅里叶反变换,并用二维傅里叶反变换后获得的变换结果替换当前频率分量的地震数据中相同位置处的地震数据,从而获取当前频率分量的新地震数据。这样部重建后的OVT道集可以表示为A3[x,y,ωn],x=1,2,...,Nx,y=1,2,...,Ny,其中包含所有经过部分重建后的新地震道数据可以表示为C3[i,ωn],i=1,2,...,Nc。即C1[i,ωn]=C3[i,ωn],i=1,2,...,Nc。
步骤S108、判断当前获得的当前频率分量的新地震数据是否达到预设要求,如果达到预设要求,则执行步骤S111,否则执行步骤S109。通过这种循环可以进一步提高重建效果。
步骤S109、判断当前迭代次数数据达到预设的迭代次数上限,如果达到预设的迭代次数上限,则执行步骤S111,否则执行步骤S110。
步骤S110、将当前频率分量的新地震数据作为当前待重建对象,并执行步骤S104。
步骤S111、判断当前OVT道集是否剩余未处理的频率分量,如果剩余有未处理的频率分量,则执行步骤S103,否则执行步骤S112。
步骤S112、将所述每个频率分量的新地震数据沿时间方向做一维傅里叶反变换,获得当前OVT道集的时域新地震数据。
其中,当前OVT道集的时域新地震数据可以表示为a2={1,2,...,16}(如图9所示)。其中包含所有经过完全重建后的新地震道的数据表示为c2={2,5,7,8,10,13,15}(如图10所示)。
步骤S113、判断是否剩余未处理的OVT道集,如果剩余有未处理的OVT道集,则执行步骤S101,否则执行步骤S114。
步骤S114、将所有OVT道集的时域新地震数据与所述原始地震数据进行合并处理,获得重建结果。所述的合并是指将所有OVT道集的时域新地震数据中重建出的新地震道与原始地震数据进行合并,可以表示为a3={a0,c2},得到对当前存在不规则缺道的OVT道集进行重建后的数据(如图11所示)。
下面结合重建前后的对比图来说明本申请的技术效果。图12为一个原始地震数据,从该图上可以看出,其该目标勘探区在多个位置处均缺失地震数据。参考图13所示,然而经过实施本申请的重建方案后,该目标勘探区的缺失位置处的地震数据被重建出来。
本申请实施例中,将原始地震数据转成规则化OVT道集,从而找出原始地震数据中各个位置处缺失的地震道,然后在频域利用预设的重建规则、傅里叶变换等数学方法重建原始地震数据中缺失的数据,最后将重建出的地震数据与原始地震数据进行合并,最终完成了原始地震数据中缺失位置处的地震数据重建。由于规则化的OVT道集是一个天然的类叠后单次剖面,其每个相邻道具有相似的炮检距和方位角,数据之间的相关性比较好,因此本申请实施例的重建提高了地震数据成像效果。并且,由于何原始地震数据都可以转换成规则化的OVT道集,因次,本申请实施例的适用范围较广,通用性强。
虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作,但是,应当清楚了解,这些过程可以包括更多或更少的操作,这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
参考图2所示,本申请实施例的不规则地震数据的重建装置可以包括:
OVT道集获取模块21,用于获取一个OVT道集,所述OVT道集是预先将原始地震数据进行重排后得到的多个OVT道集之一;
OVT道集规则化模块22,用于将当前OVT道集进行规则化处理。
一维傅里叶变换模块23,用于将规则化处理后的OVT道集内的地震道沿时间方向做一维傅里叶变换,获得多个频率分量的地震数据。
数据重建模块24,用于对每个频率分量的地震数据按照预设的重建规则进行重建,获得每个频率分量的新地震数据。
一维傅里叶反变换模块25,用于将所述每个频率分量的新地震数据沿时间方向做一维傅里叶反变换,获得当前OVT道集的时域新地震数据。
循环控制模块26,用于控制上述各个模块的循环,以获得所有OVT道集的时域新地震数据。
重建结果获取模块27,用于将所有OVT道集的时域新地震数据与所述原始地震数据进行合并处理,获得重建结果。
结合图3所示,所述数据重建模块24,具体可以包括:
重建对象确定子模块241,用于取出一个频率分量的地震数据作为当前待重建对象。
二维傅里叶变换子模块242,用于将当前待重建对象沿空间方向做二维傅里叶变换,获取空间域地震数据。
门槛值获取子模块243,用于根据预设的自适应门槛函数确定当前OVT道集的门槛值。具体的,门槛值获取子模块243根据预设的自适应门槛函数确定当前OVT道集的门槛值过程如下:
确定当前OVT道集中每个地震道的振幅谱,并将所有地震道的振幅谱逆序排列,表示为g(j),j=1,2,...,N;
根据公式获取当前OVT道集中所有地震道的振幅谱累积量s;
根据公式获取当前OVT道集的振幅谱累积量间隔sinc,其中niter是总迭代次数;
根据公式thd(l)=g(k)获取当前OVT道集每个迭代所用的门槛值,其中k是满足的最小值,l为迭代次数索引,l=1,2,...,niter。
样点值取舍子模块244,用于将所述空间域地震数据中,其样点值小于所述门槛值的样点值置零,获得新空间域地震数据。
二维傅里叶反变换子模块245,用于将所述新空间域地震数据沿空间方向做二维傅里叶反变换。
数据替换子模块246,用于将二维傅里叶反变换后获得的变换结果替换当前频率分量的地震数据中相同位置处的地震数据,从而获取当前频率分量的新地震数据;
循环控制子模块247,用于控制上述各个子模块的循环,以获得当前OVT道集的每个频率分量的新地震数据。
结合图4所示,所述将OVT道集规则化模块22具体可以包括:
重排子模块221,用于对当前OVT道集内的地震道,根据其所属的空间网格分别沿X方向顺序和Y方向顺序进行重排处理。
判断子模块222,用于在所述重排处理后,对于当前OVT道集中的每个空间网格,判断其内是否有且仅有一个地震道。
生成子模块223,用于在当前OVT道集中有空间网格内没有地震道时,在该空间网格中生成一个其内所有样点值为零的地震道。
选择子模块224,用于在当前OVT道集中有空间网格内有至少两个地震道时,根据预设的目标函数从中选择一个作为该空间网格的地震道。本申请实施例中,所述的目标函数可以为:
其中,obj为目标函数最小值,Off为当前地震道的炮检距,OffOVT为当前OVT道集的中心炮检距,OffInt为当前OVT道集的炮检距间隔,Azm为当前地震道的方位角,AzmOVT为当前OVT道集的中心方位角,AzmInt为当前OVT道集的方位角间隔;X和Y分别为当前地震道的东坐标和北坐标,XBin和YBin分别为当前空间网格的东坐标和北坐标,DX和DY分别为当前空间网格的东坐标方向边长和北坐标方向边长。
在本申请的另一实施例中,所述不规则地震数据的重建装置还可以包括:
待重建对象迭代模块,用于在所述获取当前频率分量的新地震数据之后,判断当前获得的当前频率分量的新地震数据是否达到预设要求;如果未达到,则将当前频率分量的新地震数据作为当前待重建对象,进行迭代重建,直至迭代次数达到预设的迭代次数上限为止。
本申请实施例中,将原始地震数据转成规则化OVT道集,从而找出原始地震数据中各个位置处缺失的地震道,然后在频域利用预设的重建规则、傅里叶变换等数学方法重建原始地震数据中缺失的数据,最后将重建出的地震数据与原始地震数据进行合并,最终完成了原始地震数据中缺失位置处的地震数据重建。由于规则化的OVT道集是一个天然的类叠后单次剖面,其每个相邻道具有相似的炮检距和方位角,数据之间的相关性比较好,因此本申请实施例的重建提高了地震数据成像效果。并且,由于何原始地震数据都可以转换成规则化的OVT道集,因次,本申请实施例的适用范围较广,通用性强。
以上所述的具体实施例,对本申请的目的、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,以上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已,并不用于限定本申请的保护范围,凡在本申请的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。