专利名称：同时源编码和源分离作为全波场反演的实际解决方案的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及地球物理勘探领域，更具体地涉及地球物理数据处理。具体地，本发明是得自多种地球物理源如震源的数据反演方法，包括地球物理模拟——在进行一次模拟中计算来自多个同时活动的地球物理源的数据。
背景技术：
地球物理反演[1，2]尝试找到最优解释观测数据并满足地质和地球物理限制的地下性质的模型。存在大量众所周知的地球物理反演方法。这些众所周知的方法属于两种类别即迭代反演和非迭代反演中的ー种。以下是两种类别中每ー种的普遍意义的定义:非迭代反演——通过假设一些简单的背景模型和基于输入数据更新模型实现的反演。此方法不将更新模型用作反演另一歩骤的输入。对于地震数据的情况，这些方法常被称为成象、偏移、绕射层析成象或博恩反演。迭代反演——涉及重复改进地下性质模型从而建立理想地解释观测数据的模型的反演。如果反演收敛，则最终模型将更好地解释观测数据并将更紧密地接近实际的地下性质。迭代反演通常生成比非迭代反演更准确的模型，然而计算起来昂贵得多。迭代反演总体上相对于非迭代反演是优选的，因为其生成更准确的地下參数模型。不幸地，迭代反演的计算费用如此昂贵，以致于将其应用于多种感兴趣的问题是不切实际的。这种高计算成本是源于所有反演技术均需要多个计算密集型模拟的事实。任何単独模拟的计算时间与所要反演的源数成比例，并且地球物理数据一般存在大量源，在此前述使用的术语源是指源设备的激活位置。迭代反演的问题加剧，因为必须计算的模拟数与反演的迭代数成比例，并且所需迭代数一般属于成百上千的级别。用于地球物理学的最常用迭代反演方法是成本函数优化。成本函数优化包括成本函数S (M)的数值相对于模型M的迭代最小化或最大化，该成本函数S (M)是计算数据与观测数据之间错配度的度量(其有时也被称为目标函数)，其中计算数据是通过计算机使用当前地球物理性质模型和源信号在由给定的地球物理性质模型表示的介质中的物理学支配传播(physics governing propagation)来模拟的。模拟计算可通过几种数值方法中任一种完成，该数值方法包括但不限于有限差分、有限元或射线追踪。模拟计算可在频率域或时间域中进行。成本函数优化方法是局部或全局的[3]。全局方法简单地包括计算模型群体(M1,M2, M3, -}的成本函数S (M)和从大约最小化S (M)的群体选择具有ー个或多个模型的组。如需进ー步改进，则此新选定的模型组可被用作生成新模型群体的基础，该新模型群体可关于成本函数S(M)再次进行测试。对于全局方法，测试群体中的各模型可被认为是迭代，或在较高水平上各组所测群体可被认为是迭代。公知的全局反演方法包括蒙特卡罗(MonteCar I o )、模拟退火、遗传和进化算法。不幸地，全局优化方法一般收敛极其缓慢，因此大多数地球物理反演是基于局部
成本函数优化。算法I概括了局部成本函数优化。
权利要求
1.计算机执行的同时反演来自多个编码源的測量地球物理数据的方法，从而确定地下区域的物理性质模型，所述测量地球物理数据源自同时编码源反演的固定接收器假设可能非有效的考察，所述方法包括利用计算机进行同时源分离，以減少所述测量地球物理数据不满足所述固定接收器假设的任何影响，其中同时源分离后的数据处理步骤用于使模型模拟数据符合在所述测量地球物理数据中漏测的源和接收器组合的測量地球物理数据。
2.权利要求1所述的方法，其中所述方法包括: 建立初始物理性质模型并用其模拟相应于所述测量地球物理数据的合成数据，其中所述模拟中的源和/或接收器被同时编码和模拟，从而生成模拟编码数据； 根据源分离所述模拟编码数据，生成模拟顺序源数据； 处理所述模拟顺序源数据，以使其符合在所述测量地球物理数据中所述漏测的源和接收器组合的測量地球物理数据； 计算所述处理过的模拟顺序源数据与在所述测量地球物理数据中存在的源和接收器组合的所述测量地球物理数据之间的差值，其被称为数据残差； 利用与生成所述模拟编码数据所用相同或不同的编码编码所述数据残差； 利用所述编码数据残差计算所述初始物理性质模型的更新；和 组合所述更新与所述初始模型，形成更新的物理性质模型。
3.权利要求2所述的方法，其中所述编码数据残差被用于计算目标函数的梯度，所述梯度是关于所述物理性质模型的參数的，所述梯度然后被用于选择的优化方案以更新所述物理性质模型。
4.权利要求2所述的方法，进ー步包括将所述方法步骤迭代至少一次，将来自ー个迭代的所述更新的物理性质模型作为初始模型用于下ー个迭代。
5.权利要求4所述的方法，其中所述源用选定的编码函数组编码，并且其中不同的编码函数组被选择用于所述迭代中的至少ー个。
6.权利要求2所述的方法，进ー步包括在所述计算差值步骤前的任何时间: 利用与生成所述模拟编码数据所用相同或不同的源编码编码所述測量地球物理数据； 利用源分离算法根据源分离所述编码测量数据，所述源分离算法也用于根据源分离所述模拟编码数据；和 将所述分离测量数据用于计算所述数据残差。
7.权利要求2所述的方法，进ー步包括在所述分离步骤后和所述计算差值步骤前，从所述模拟顺序源数据去除源-接收器位置，以相应于在所述测量地球物理数据中具有漏测数据的源-接收器位置。
8.权利要求7所述的方法，其中从所述模拟顺序源数据去除源-接收器位置是通过一个或多个数据处理步骤实现的，所述ー个或多个数据处理步骤来自:炮检距削減，即去除近和远炮检距；基于波至类型削減，所述波至类型包括数据的透射相对于反射组分；和去除数据的弹性组分，其中正向模拟是基于声学假设。
9.权利要求2所述的方法，其中通过在时间上褶积来自集合的所有道与针对所述集合选择的编码特征来编码所述模拟编码数据的每个集合。
10.权利要求1所述的方法，其中所述方法包括:建立初始物理性质模型并用其模拟相应于所述测量地球物理数据的合成数据，其中所述模拟中的源和/或接收器被同时利用选定编码函数编码和模拟，从而生成模拟编码数据； 利用源或接收器分离算法根据源和/或接收器分离所述模拟编码数据，生成模拟顺序源和/或接收器数据； 处理所述模拟顺序源和/或接收器数据以削減相应于在所述测量地球物理数据中漏测的源和接收器组合的那些数据，其被称为漏测数据； 利用与所述选定编码函数相同或不同的编码函数编码所述漏测数据； 利用与所述编码所述漏测数据所用相同的编码函数编码所述测量地球物理数据，井根据源和接收器位置从所述模拟编码数据中将其减去，从而生成编码数据残差，所述编码数据残差由于所述測量地球物理数据中的漏测源和接收器组合将是非正确的； 从所述编码数据残差中减去所述编码漏测数据，生成校正编码数据残差； 利用所述校正编码数据残差计算所述初始物理性质模型的更新；和 组合所述更新与所述初始模型，形成更新的物理性质模型。
11.权利要求10所述的方法，进ー步包括将所述方法步骤迭代至少一次，将来自ー个迭代的所述更新的物理性质模型作为初始模型用于下ー个迭代。
12.权利要求11所述的方法，其中所述迭代中至少ー个的所述编码函数或特征被改变。
13.权利要求10所述的方法，其中所述测量地球物理数据中少于全部的源和/或接收器位置被用于所述生成模拟编码数据，从而提高所述源或接收器分离算法的准确性，其通过使所述分离适定但不便所述测量地球物理数据的采样减少至引起假频的程度而实现。
14.权利要求10所述的方法，其中所述漏测数据出现在所述测量地球物理数据炮检距范围近端和远端。
15.权利要求10所述的方法，其中通过在时间上褶积来自集合的所有道与针对所述集合选择的编码特征来编码所述模拟编码数据的每个集合。
16.权利要求10所述的方法，其中编码所述测量地球物理数据是通过从地球物理考察得到数据集合实现的，在所述地球物理考察中数据得自多个同时运行、独特编码的源设备。
17.权利要求1所述的方法，其中所述方法包括: 建立初始物理性质模型并用其模拟相应于所述测量地球物理数据的合成数据，其中所述模拟中的源和/或接收器被同时利用选定编码函数编码和模拟，从而生成模拟编码数据； 利用所述选定编码函数编码所述测量地球物理数据，井根据源和接收器位置从所述模拟编码数据中将其减去，从而生成编码数据残差，所述编码数据残差将包括由于所述測量地球物理数据中的漏测源和接收器组合造成的非正确值； 利用源或接收器分离算法根据源和/或接收器分离所述编码数据残差，生成顺序残差数据； 处理所述顺序残差数据，从而估计相应于所述測量地球物理数据中漏测的源和接收器组合的模拟数据，其被称为漏测数据； 利用所述选定编码函数编码所述漏测数据；从所述编码数据残差中减去所述编码漏测数据，生成校正编码数据残差； 利用所述校正编码数据残差计算所述初始物理性质模型的更新；和 组合所述更新与所述初始模型，形成更新的物理性质模型。
18.权利要求1所述的方法，其中所述地球物理数据是全波场被反演的地震数据。
19.权利要求1所述的方法，其中多个编码数据组用于进行所述同时源分离。
20.计算机程序产品，包括非暂时性计算机可用介质，所述非暂时性计算机可用介质中包含计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码适于被执行以实施测量地球物理数据的全波场反演方法，从而确定地下区域的物理性质模型，所述方法包括: 建立或输入初始物理性质模型并用其模拟相应于所述测量地球物理数据的合成数据，其中所述模拟中的源和/或接收器被同时编码和模拟，从而生成模拟编码数据； 根据源分离所述模拟编码数据，生成模拟顺序源数据； 计算所述模拟顺序源数据与相应测量地球物理数据之间的差值，其被称为数据残差； 利用与生成所述模拟编码数据所用相同的编码根据源编码所述数据残差； 利用所述编码数据残差计算所述初始物理性质模型的更新；和 组合所述更新与所述初始模型，形成更新的物理性质模型。
21.计算机程序产品，包括非暂时性计算机可用介质，所述非暂时性计算机可用介质中包含计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码适于被执行以实施测量地球物理数据的全波场反演方法，从而确定地下区域的物理性质模型，所述方法包括: 建立或输入初始物理性质模型并用其模拟相应于所述测量地球物理数据的合成数据，其中所述模拟中的源和/或接收器被同时利用选定编码函数编码和模拟，从而生成模拟编码数据； 利用源或接收器分离算法根据源和/或接收器分离所述模拟编码数据，生成模拟顺序源和/或接收器数据； 处理所述模拟顺序源和/或接收器数据以削減相应于在所述测量地球物理数据中漏测的源和接收器组合的那些数据，其被称为漏测数据； 利用与所述选定编码函数相同或不同的编码函数编码所述漏测数据； 利用与所述编码所述漏测数据所用相同的编码函数编码所述测量地球物理数据，井根据源和接收器位置从所述模拟编码数据中将其减去，从而生成编码数据残差； 从所述编码数据残差中减去所述编码漏测数据，生成校正编码数据残差； 利用所述校正编码数据残差计算所述初始物理性质模型的更新；和 组合所述更新与所述初始模型，形成更新的物理性质模型。
22.计算机程序产品，包括非暂时性计算机可用介质，所述非暂时性计算机可用介质中包含计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码适于被执行以实施测量地球物理数据的全波场反演方法，从而确定地下区域的物理性质模型，所述方法包括: 建立或输入初始物理性质模型并用其模拟相应于所述测量地球物理数据的合成数据，其中所述模拟中的源和/或接收器被同时利用选定编码函数编码和模拟，从而生成模拟编码数据； 利用所述选定编码函数编码所述测量地球物理数据，井根据源和接收器位置从所述模拟编码数据中将其减去，从而生成编码数据残差；利用源或接收器分离算法根据源和/或接收器分离所述编码数据残差，生成顺序残差数据； 处理所述顺序残差数据，从而估计相应于所述測量地球物理数据中漏测的源和接收器组合的模拟数据，其被称为漏测数据； 利用所述选定编码函数编码所述漏测数据； 从所述编码数据残差中减去所述编码漏测数据，生成校正编码数据残差； 利用所述校正编码数据残差计算所述初始物理性质模型的更新；和 组合所述更新与所述初始模型，形成更新的物理性质模型。
23.从地下区域产烃的方法，包括: 进行所述地下区域的地球物理考察，生成測量地球物理数据； 通过权利要求1所述的方法在计算机中处理所述测量地球物理数据，生成所述地下区域的物理性质模型； 利用所述物理性质模型评估所述地下区域的烃潜カ；和 至少部分基于所述烃潜カ评估在所述地下区域中钻井，并从所述井产烃。
全文摘要
源(或接收器)编码地球物理数据集合的同时全波场反演方法，从而确定地下区域的物理性质模型(118)，特别适于固定接收器几何的条件不符合数据采集的考察。进行同时源分离(104)以减少测量地球物理数据不满足定接收器假设的任何影响。同时源分离后的数据处理步骤(106)用于使模型模拟数据(105)符合在测量地球物理数据中漏测的源和接收器组合的测量地球物理数据(108)。
文档编号G06F7/60GK103119552SQ201180046034
公开日2013年5月22日 申请日期2011年8月15日 优先权日2010年9月27日
发明者P·S·如斯, S·李, R·妮拉曼伊, J·R·克雷布斯, S·拉扎阮土斯, C·曼科库维斯 申请人:埃克森美孚上游研究公司