速度数据的空间面积加权比例系数、速度值及计算方法
【专利摘要】本发明提供了一种速度数据的空间面积加权比例系数、速度值及计算方法。本发明采用面积和空间结合的思路，进行速度值和比例系数的空间面积加权插值，通过分别计算出空间点的速度值和比例系数，最后获得速度数据的比例计算结果，从而达到更精确计算复杂地区速度的目的，具有计算步骤简便和处理效果好等特点。
【专利说明】
速度数据的空间面积加权比例系数、速度值及计算方法
技术领域
[0001] 本发明属于石油天然气地震勘探调查领域，具体地说，涉及一种主要应用于石油 地震勘探的地震资料处理解释的速度数据的空间面积加权比例系数和/或速度值计算方法 及速度数据空间面积加权比例计算方法。
【背景技术】
[0002] 通常，在地震数据处理，特别是偏移成像中，已有的速度数据直接用于叠加或偏移 是不合适的，常常需要进行处理，就是对速度点值乘以一个比例系数，使之更适合叠加或偏 移，这个比例系数一般是只考虑沿时间方向变化。
[0003] 然而，在时间方向上，处理中提供的比例系数常常会少于速度数据中时间方向的 采样数，处理中需采用插值的方法使得比例系数与速度样点数一一匹配。通常采用线性、反 距离加权、双线性多项式、趋势面等插值方法，但这些方法要么无法有效的刻画地震数据速 度场的空间变化特征，要么计算效率低而实际规模应用意义不大，不能为地震速度数据处 理提供高质量的成像。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的 目的之一在于提供了一种能为地震速度数据空间比例处理提供更适应速度场特征且高效 的计算方法。
[0005] 本发明的一方面提供了一种地震速度数据的平面面积加权比例系数计算方法。所 述计算方法包括计算任一地震道各样点的空间面积加权比例系数，当所述任一地震道上所 有样点计算完后进行下一地震道各样点的空间面积加权比例系数的计算，直到所有地震道 处理完毕；
[0006] 其中，计算任一地震道任一样点的空间面积加权比例系数的步骤为：
[0007] 将任一样点D和与所述任一样点D相邻且比例系数已知的点A、B和C组成三角形 A B C，计算D点在三角形A B C上的平面面积加权比例系数S c a 1 D 〇，
[0008] 在时间方向上找到与所述任一样点D空间上相邻且比例系数已知的样点Η和L。
[0009] 将样点Η和与样点Η相邻且比例系数已知的点E、F和G组成的三角形EFG，并计算样 点Η在三角形EFG上的平面面积加权比例系数Scal H0:
[0011]将样点L和与样点L相邻且比例系数已知的点I、J和K组成的三角形IJK，并计算样 点L在三角形IJK上的平面面积加权比例系数Scaluj:
[0015] 其中，拖￡[0，1]、办￡[0，1]、仉￡[0，1]且拖+办+仇=1，5。&1六、3。&18、3。&1。、3。&1 ￡、 ScalF、ScalG、Scali、Scalj和ScalK分别为厶、8、(：』、？、6、1、1和1(点处已知的比例系数，1、恥、
[0013 ]计算所述任一样点D的空间面积加权比例系数Scab: Wc、We、Wf、Wg、Wi、Wj和WK分别为A、B、C、E、F、G、I、J和K三点处的权值
Sabd、Sbcd、Sacd、Sefg、Sfgh、Segh、Sefh、S jkl、Si jk、Sikl 和 SI 几分别为二角形 ABC、二角形 ABD、二角形 BCD、三角形ACD、三角形EFG、三角形FGH、三角形EGH、三角形EFH、三角形JKL、三角形IJK、三 角形IKL和三角形UL的面积，且S ABC、SABD、SBCD和SACD根据已知的A、B、C和D点的坐标求得， Sefg、Sfgh、Segh和Sefh根据已知的E、F、6和!1点的坐标求得，Sjkl、Si jk、Sikl和Sijl根据已知的I、J、 K和L点的坐标求得。
[0016] 本发明的另一方面提供了一种地震速度数据的空间面积加权速度值计算方法。所 述计算方法包括计算任一地震道各样点的空间面积加权速度值，当所述任一地震道上所有 样点计算完后进行下一地震道各样点的空间面积加权速度值的计算，直到所有地震道处理 完毕。
[0017] 其中，计算任一共深度点任一样点的空间面积加权速度值的步骤为：
[0018] 将任一样点D和与所述任一样点D相邻且速度值已知的相邻已知点A、B和C组成三 角形，计算D点在三角形ABC上的平面面积加权速度值 VD0:
[0020]在时间方向上找到与所述任一样点D空间上相邻且速度值已知的样点Η和L。
[0021]将样点Η和与样点Η相邻且速度值已知的点E、F和G组成的三角形EFG，并计算样点Η 在三角形EFG上的平面面积加权速度值VH0:
[0023]将样点L和与样点L相邻且速度值已知的点I、J和Κ组成的三角形IJK，并计算样点L 在三角形IJK上的平面面积加权速度值VL0:
[0025]计算所述任一样点D的空间面积加权速度值VD:
[0027]其中，ZhG[0，1]、ZdG[0，1]、ZlG[0, 1 ]目.Ζη+Ζπ+Ζι.= 1，va、vb、vc、ve、vf、vg、vi、vj和 νκ分别为八、8、(^^、6、1、1和1(点处已知的速度值為、抑、1、而、％、1、11為和1分别为厶、8、
3關、3_、3肌、31;1(、3皿和31几分别为三角形48(：、三角形480、三角形8〇)、三角形八〇)、三角形 EFG、三角形FGH、三角形EGH、三角形EFH、三角形JKL、三角形IJK、三角形IKL和三角形IJL的 面积，且Sabc、Sabd、Sb⑶和Sa⑶根据已知的A、B、C和D点的坐标求得，Sefg、Sfgh、Segh和Sefh根据已 知的E、F、G和Η点的坐标求得，Sj KL、SUK、SIKL和SUL根据已知的I、J、K和L点的坐标求得。
[0028] 本发明的再一方面提供一种地震速度数据的空间面积加权比例计算方法。所述地 震速度数据的空间面积加权比例计算方法将比例系数和速度值相乘，得到新的地震速度数 据，其中，所述比例系数为上述的地震速度数据的空间面积加权比例系数计算方法得到空 间面积加权比例系数，和/或所述速度值为上述的地震速度数据的空间面积加权速度值计 算方法得到空间面积加权速度值。
[0029] 在本发明的一个示例性实施例中，所述新的地震速度数据可以直接用于叠加或偏 移处理。
[0030] 在本发明的一个示例性实施例中，所述任一地震道为共深度点道集(CDP)中的任 一地震道。即地震速度数据通过⑶P道集获取。
[0031 ]在本发明的一个示例性实施例中，按照时间顺序依次计算各地震道各样点的空间 面积加权比例系数/加权速度值。
[0032] 与现有技术相比，本申请的有益技术效果包括:本发明采用面积和空间结合的思 路，进行速度值和比例系数的空间面积加权插值，通过分别计算出空间点的速度值和比例 系数，从而达到更精确计算复杂地区速度的目的。
【附图说明】
[0033] 图1示出了本发明示例性实施的地震速度数据的空间面积加权比例系数/速度值 计算方法示意图。
[0034] 图2示出了本发明示例性实施的地震速度数据空间面积加权比例计算方法流程 图。
【具体实施方式】
[0035] 在下文中，将结合示例性实施例和附图来详细说明本发明叠加速度数据的空间面 积加权比例系数和速度值计算方法及叠加速度数据的空间面积加权比例计算方法。
[0036] 总体来讲，本发明通过采用空间面积和空间结合的思路，进行速度值和比例系数 的空间面积加权插值，通过灵活方便的速度值和比例系数的空间面积加权插值思路，可以 根据实际情况进行空间三维面积加权插值计算，也可以只计算速度值或比例系数的一种， 或两种都计算，从而达到更精确计算复杂地区速度的目的。
[0037] 在本发明的一个示例性实施例中，获得速度数据空间面积加权比例的计算方法包 括以下步骤(具体处理流程图见图2):
[0038] (1)输入所有已知坐标、旧速度数据、旧比例系数数据。（即是图2中的输入速度和 输入比例系数，用于进行后续计算）
[0039 ] (2)按时间顺序依次计某CDP (空间)位置各样点的比例系数：
[0040] 为便于理解，
【申请人】先就图1中的各点含义进行简单说明：图1中E、F、G、H是在水平 地面上标记的4个位置(对应4个大地坐标），由于对应了空间坐标加以区分，所以各点对应 的速度值可以按照其对应坐标的形式记录，E、A、I就是这个位置不同时间或深度对应的速 度值，按照地震数据习惯称之为一道数据，一道数据是由一系列离散的数值来表达的，这些 离散数据称之为样点，通常一道数据有几千个样点，样点E、A、I间距可以是等长，也可以是 变长或不规则，例如〇时刻或深度的E点对应的速度是4000m/s;A点是1000毫秒或米，对应的 速度是5300m/s;同理，I点是2000毫秒或米，对应的速度是5800m/s。所以H、D、L点也是空间 中一道数据的不同样点，且默认向下是时间或深度增加的方向。
[0041] a.根据步骤（1)输入的已知坐标将需要计算点的位置D和相邻已知点组成一个三 角形AABC，且该点D位于AABC平面内，三角形顶点的坐标和对应比例系数值已知，且D的坐 标也已知，根据式1~式3计算得到AABC三个顶点的权值;再利用AABC三个顶点的比例系 数和权值，根据式4计算得到D点在AABC上的平面面积加权比例系数，
[0046] 其中，WA、WB、别为AABC三个顶点A、B、C的权值，SABC、S A⑶、SABD、SB⑶分别为Λ 系数(即步骤⑴输入的旧比例系数），ScalDQ为D点在AABC上的平面面积加权比例系数。 [0047] b.在时间方向上选择一个与D点相邻的已知坐标点H、L，再根据步骤a中组成三角 形的方法在AABC平面上方和平面下方分别组成AEFG和AIJK，且点Η位于AEFG平面内，点 L位于ΛIJK平面内，AEFG和ΛIJK顶点的坐标和对应比例系数值已知，这里，如前所述，Η、 D、L是空间一道数据上的样点，这一道数据根据实际情况，可以是已有的数据，在上面进行 样点加密，也可以是新产生的，若数据体起始位置是水平的（通常如此）、采样间隔（即样点 间的间距)是等间隔的以及样点无缺失，AEFG、AIJK与AABC之间平行，但当采样间隔不均 匀时，AEFG、AIJK与AABC之间就不平行。一般也是在同一个平面附近搜索最近的样点来 组成三角形。根据式1~4计算得到点H、L的平面面积加权比例系数S CalHQ、Scalu);
[0048] c.利用步骤a和步骤b得到H、D、L三个点的平面面积加权系数，通过式5计算可以得 到需要计算的样点的比例系数空间面积加权插值。
[0050]其中，Rh e [ 0，1 ]、rd e [ 0，1 ]、rl e [ 0，1 ]且rh、rd、rl这三个参数的值由用户按rh+r d+ Rl=1的要求自定义输入。
[0051] d.按时间顺序依次计算所有空间（CDP)位置各样点的比例系数，直到所有空间 (CDP)位置处理完毕。（3)按时间顺序依次计算所有空间(CDP)位置各样点的速度值：
[0052] e.利用三角形三个顶点的速度值和权值，根据式6计算得到该点在AABC上的平面 面积加权速度值：
[0054] 其中，VA、VB和vc分别为AABC三个顶点A、B、C处的速度值，VDQ为D点在AABC上的平 面面积加权速度值。
[0055] f.根据式6计算与所述任一样点D空间上相邻的Η点在与Η点相邻已知点E、F和G组 成的三角形EFG上的平面面积加权加权速度值VHQ，根据式7计算与所述任一样点D空间上相 邻的L点在与L点相邻已知点I、J和K组成的三角形IJK上的平面面积加权速度值v L0:
[0058] g.利用步骤e和步骤f得到H、D、L三个点的平面面积加权速度值，通过式8计算可以 得到需要计算的样点的速度空间面积加权插值。
[0060]其中，ZH e [ 0，1 ]、Zd e [ 0，1 ]、Zl e [ 0，1 ]且Zh+Zd+Zl = 1，这三个参数的值由用户按 Rh+Rd+Rl = 1的要求自定义输入。
[0061 ] h.按时间顺序依次计算所有空间（CDP)位置各样点的速度值，直到所有空间（CDP) 位置处理完毕。
[0062] (4)判断所有空间（CDP)位置的比例系数是否处理完毕，若"否"，则返回步骤(2)继 续，若"是"，进入下一步；同时，判断所有空间(CDP)位置的速度值是否处理完毕，若"否"，则 返回步骤(3)继续，若"是"，进入下一步。
[0063] (5)根据步骤(2)和步骤(3)得到所有空间(CDP)位置样点的比例系数和速度值，进 行新速度比例计算，即将空间面积加权比例系数和速度值相乘，得到新速度(比例计算后的 叠加速度数据）。
[0064] (6)更新新速度的道头。
[0065] (7)输出新速度数据，计算结束。
[0066] 在本实施例中采用的共深度点道集(CDP)，但本发明不限于此，当速度数据是通过 其他道集(例如CRP、CMP等)获取时，可以在其他道集上进行计算。
[0067] 在本发明的另一个示例性实施例中，采用空间面积加权的思路进行比例系数(或 速度值)空间插值计算。
[0068] 如图1所示，当需要计算的是D点的比例系数值时：
[0069] 先构建3个三角形ΛABC、ΛEFG、ΛIJK，三角形顶点的坐标和对应比例系数值已 知，且H、D、L的坐标也已知(这里，如前所述，H、D、L三点是空间某点上对应的三个样点，是同 一道数据，对应同一个空间地理坐标，他们的不同是记录不同时间或深度的速度或比例系 数值，所以是可以理解成一条直线。DH与DL之间的距离根据实际采样情况，可以相等，也可 以不相等）。在AABC中，由于A、B、C、D四点的坐标已知，可通过数学公式求出任意两点间的 距离，同样，已知三角形三个边长，也可求出Λ ABC、Λ ABD、Λ BCD、Λ ACD三角形的面积Sabc、 3480、38〇)、34〇)。根据面积加权的权值计算规则，4点的权值为：
[0071]同理，B点和C点的权值分别为：
[0074] 已知A、B、C三点处的比例系数分别为ScalA、ScalB和Scale，则D点在AABC上的平面 面积加权比例系数Scabo为：
[0076]同理，得至IjH点在AEFG上的平面面积加权比例系数SCalHQ，L点在AIJK上的平面面 积加权比例系数Scalu):
[0079]最后，综合考虑空间上相邻点，即Η点和L点对D点的影响，通过下式实现D点的空间 面积加权插值方法：
[0081 ] 其中，Rh+Rd+Rl = 1，由用户按此要求自定义输入即可。
[0082]同样原理，也可以实现速度值的空间面积加权插值。如图1所示，当需要计算的是D 点的速度值时：
[0083] 先构建3个三角形ΛABC、ΛEFG、ΛIJK，三角形顶点的坐标和对应速度值已知，且 H、D、L的坐标也已知。在AABC中，由于A、B、C、D四点的坐标已知，可通过数学公式求出任意 两点间的距离，同样，已知三角形三个边长，也可求出厶六8(：、厶480、厶800、厶八邙三角形的 面积SAB(；、SABD、SBα)、SAα)。根据面积加权的权值计算规则，A点的权值为：
[0085]同理，B点和C点的权值分别为：
[0088]已知A、B、C三点处的速度值分别为VA、vdPVC，则D点在AABC上的平面面积加权速 度值VD0可由下式得到，
[0090]同理，得到Η点在AEFG上的平面面积加权速度值VHQ，L点在ΛIJK上的平面面积加 权速度值VU):
[0093]最后，综合考虑空间上相邻点，即Η点和L点对D点的影响，D点的速度值空间面积加 权插值：
[0095] 其中，Rh+RD+Rl = 1，由用户按此要求自定义输入即可。
[0096] 最后将计算得到的速度值和对应的比例系数相乘，就可得到比例计算的输出结 果。
[0097] 本发明采用面积和空间结合的思路，进行速度值和比例系数的空间面积加权插 值，通过灵活方便的速度值和比例系数的空间面积加权插值思路，可以根据实际情况进行 空间三维面积加权插值计算，也可以只计算速度值或比例系数的一种，或两种都计算，从而 达到更精确计算复杂地区速度的目的。特别适用于地表和地下情况复杂的地震速度数据处 理，具有计算步骤简便和处理效果好等特点，在目前地震资料高精度处理中具有广阔的应 用前景。
[0098] 尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员 应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
【主权项】
1. 一种地震速度数据的空间面积加权比例系数计算方法，其特征在于，所述计算方法 包括计算任一地震道各样点的空间面积加权比例系数，当所述任一地震道上所有样点计算 完后进行下一地震道各样点的空间面积加权比例系数的计算，直到所有地震道处理完毕； 其中，计算任一地震道任一样点的空间面积加权比例系数的步骤为： 将任一样点D和与所述任一样点D相邻且比例系数已知的点A、B和C组成Ξ角形ABC，计 算D点在Ξ角形ABC上的平面面积加权比例系数ScalDo，在时间方向上找到与所述任一样点D空间上相邻且比例系数已知的样点H和レ 将样点Η和与样点Η相邻且比例系数已知的点E、F和G组成的Ξ角形EFG，并计算样点Η在 Ξ角形EFG上的平面面积加权比例系数ScalHo，将样点L和与样点L相邻且比例系数已知的点I、J和K组成的Ξ角形IJK，并计算样点L在 Ξ角形IJK上的平面面积加权比例系数ScalLo，计算所述任一样点D的空间面积加权比例系数ScalD，其中，RhG [0,1]、RdE [0,1]、化E [0,1]且Rh+Rd+化=1，ScalA、Sea 1b、Scale、Scale、 ScalF、ScalG、Scah、Scalj和ScalK分别为4、8、(：、6少、6、1、1和1(点处已知的比例系数，胖4、胖6、 We、化、Wf、Wg、Wi、Wj和Wk分别为A、B、C、E、F、G、I、J和ΚΞ点处的权值Sabd、Sbcd、Sacd、Sefg、Sfgh、Segh、Sefh、S JKL、Si JK、S皿和 S 化分别为 S 角形 ABC、S 角形 ABD、S 角形 BCD、S角形ACD、S角形EFG、S角形FGH、S角形EGH、S角形EFH、S角形JKL、S角形IJK、S 角形IKL和Ξ角形1化的面积，且Sabg、Sabd、Sbgd和Sagd根据已知的A、B、C和D点的坐标求得， Sefg、Sfgh、Segh和Sefh根据已知的E、F、G和Η点的坐标求得，SjKL、Si JK、SiKL和Sul根据已知的I、J、 K和L点的坐标求得。2. 根据权利要求1所述的地震速度数据的空间面积加权比例系数计算方法，其特征在 于，所述计算方法按照时间顺序依次计算各地震道各样点的空间面积加权比例系数。3. 根据权利要求1所述的地震速度数据的空间面积加权比例系数计算方法，其特征在 于，所述任一地震道为共深度点道集中的任一地震道。4. 一种地震速度数据的空间面积加权速度值计算方法，其特征在于，所述计算方法包 括计算任一地震道各样点的空间面积加权速度值，当所述任一地震道上所有样点计算完后 进行下一地震道各样点的空间面积加权速度值的计算，直到所有地震道处理完毕； 其中，计算任一共深度点任一样点的空间面积加权速度值的步骤为： 将任一样点D和与所述任一样点D相邻且速度值已知的相邻已知点A、B和C组成Ξ角形， 计算D点在Ξ角形ABC上的平面面积加权速度值VDO，在时间方向上找到与所述任一样点D空间上相邻且速度值已知的样点H和レ 将样点Η和与样点財目邻且速度值已知的点E、F和G组成的Ξ角形EFG，并计算样点Η在Ξ 角形EFG上的平面面积加权速度值VHO，将样点L和与样点L相邻且速度值已知的点I、J和Κ组成的Ξ角形IJK，并计算样点L在Ξ 角形IJK上的平面面积加权速度值VLO，计算所述任一样点D的空间面积加权速度值VD，其中，ZhG [0,1]、Ζ〇ε [0,1]、孔 e [0,1]且 Zh+Zd+孔=1，￥4、￥6、￥(；、￥￡、￥。、￥。、￥1、￥巧1]￥1(分 别为4、8、(：、6立、6、1、1和1(点处已知的速度值，胖4、胖6、胖。、化、胖。、胖〇、胖1、胖巧抓1(分别为4、8、(：、6、 F、G、I、J和K Ξ点处的权值Sabc、Sabd、Sbcd、Sacd、Sefg、Sfgh、 SEGH、SEFH、SJKL、SIJK、SIKL和SIJL分别为Ξ角形ABC、Ξ角形ABD、Ξ角形BCD、Ξ角形ACD、Ξ角形 EFG、S角形FGH、S角形EGH、S角形EFH、S角形JKL、S角形IJK、S角形IKL和Ξ角形UL的 面积，且Sabc、Sabd、Sbcd和Sacd根据已知的A、B、C和D点的坐标求得，Sefg、Sfgh、Segh和Sefh根据已 知的E、F、G和H点的坐标求得，SjKL、SijK、SiKL和Sul根据已知的I、J、K和L点的坐标求得。5. 根据权利要求1所述的地震速度数据的空间面积加权速度值计算方法，其特征在于， 所述计算方法按照时间顺序依次计算各地震道各样点的空间面积加权比例系数。6. 根据权利要求1所述的地震速度数据的空间面积加权速度值计算方法，其特征在于， 所述任一地震道为共深度点道集中的任一地震道。7. -种地震速度数据的空间面积加权比例计算方法，其特征在于，所述地震速度数据 的空间面积加权比例计算方法将比例系数和速度值相乘，得到新的地震速度数据，其中，所 述比例系数为权利要求1至3中任一项所述的地震速度数据的空间面积加权比例系数计算 方法得到空间面积加权比例系数，和/或所述速度值为权利要求4至6中任一项所述的地震 速度数据的空间面积加权速度值计算方法得到空间面积加权速度值。8. 根据权利要求7所述的地震速度数据的空间面积加权比例计算方法，其特征在于，所 述新的地震速度数据直接用于叠加或偏移成像处理。
【文档编号】G01V1/30GK106094031SQ201610723772
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月25日
【发明人】罗红明, 何光明, 张恩嘉, 陈爱萍, 李忠, 张华 , 庞崇友, 金德刚, 陈立
【申请人】中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司