使用地震数据分析地质特征的系统和方法与流程

一般来说，本公开涉及使用地震数据分析地质特征的方法和系统，确切地说，根据地震层位的若干部位上地震振幅沿着炮检距或角度的变化分析地质特征的方法和系统。

相关申请

本申请要求2014年5月8日提交的美国临时申请序列号61/990188的优先权，其全部内容在此引用作为参考。

背景技术：

在勘探地球物理领域中，典型情况下记录地震数据是通过使用人工地震震源，比如气枪、振子单元或炸药，以及接收器，比如水听器或地震检波器。这些震源和接收器可以安排为许多构造。典型情况下，地震勘测被设计为使震源和接收器构造最优化，使得记录的地震数据可以经过处理后用于分析和/或定位所关注的地下地质特征，比如烃油藏。

在地震反射勘测中，地震能量以向外传播的波前行进通过地下地质结构。这种能量将从不同岩层之间的界面反射，再被接收器记录为地震道。地震道是地震振幅随时间变化的图形。地震振幅取决于入射角、不同岩层之间的界面两侧的密度变化以及初至波(如P波即压缩波)和续至波(如S波即剪切波)速度的改变。

在某些情况下期望分析所记录的地震振幅。这可以用许多方式进行。地震反射数据的常规处理中的一个步骤包括共享共中心点但是具有不同震源-接收器炮检距的多个地震道相加，通常称之为“叠加”。一般来说，叠加改善了信噪比，但是可能造成地震振幅的原因周围的不确定性。例如，地震高振幅可以表明或者流体的存在或者特定岩性的存在。

在岩性与流体之间，一种常规技术能够提供改进的描绘方法，它采用振幅随炮检距变化(AVO)或振幅随角度变化(AVA)，用于代表性炮检距/角度道集。本领域的技术人员会知晓，振幅随角度变化(AVA)往往与振幅随炮检距变化(AVO)互换地使用。

在处理期间，这种类型的AVA数据可以不叠加，从而保存能够用于区分流体指标和岩性指标的信息。例如，考虑某地震道，在一种情形中，在更远的震源-接收器炮检距含烃砂一般可能具有增大的地震负振幅，与之相比，在更远的震源-接收器炮检距含水砂可能由地震正振幅减小来表明。

不过，以上方法往往可能有偏差，并且可能不真实地表示地质特征。此外，在地震数据品质不高时，比如随机和/或相干噪声普遍时或者地震道集不平时，常规方法可能失败。

需要地震处理方法能够产生可以用于分析所关注的地质特征的改进的AVA信息。

技术实现要素：

本文描述的是计算机实施的方法的多种方式的实施方案，用于使用地震数据分析地质特征。

在一个实施例中，本方法可以包括接收代表所关注的地下体积的叠前地震数据，以及在所述叠前地震数据集内选定的一个或多个地震层位，其中所述叠前地震数据包括炮检距或角度轴；在所述一个或多个地震层位上识别一个或多个所关注区域；计算所述一个或多个所关注区域中每一个内部的地震振幅随所述炮检距或角度轴而变的统计数据范围；产生地震振幅随所述炮检距或角度轴而变的所述统计数据范围的图件；以及根据地震振幅的所述统计数据范围的所述图件确定所述一个或多个所关注区域的地下地质特征，从而进行流体估计、岩性鉴别和/或分析、构造整合、钻井规划以及/或者储层管理。

本方法进一步包括，在计算统计数据范围之前，通过对在两个或更多角度的每个时间或深度样点的地震数据求和来形成窄角度或炮检距叠加。

地震道位置可以用在统计数据范围的计算中，并且可以确定所用的地震道位置的数量以便提供统计上有效而可靠的数据。例如，可以选择地震道位置的数量以提供稳定的、明确的和/或可靠的数据。

所述统计数据范围可以由地震振幅的P50概率值表示。作为替代，所述统计数据范围可以由地震振幅的P50概率值以及更高和更低的概率值表示，每个更高和更低的值相似地偏离所述P50值。例如，所述更高和更低的概率值可以分别为P10和P90概率值，P20和P80概率值，P30和P70概率值，等等。典型情况下，P50概率值表示基本信号，而更高和更低的概率值指示概率范围，它表示可变的地质和/或噪声。

作为补充或者作为替代，所述统计数据范围可以由对所述一个或多个所关注区域中每一个内部的地震振幅的平均值、平均数、众数或标准差中的一个或多个呈现。这些值也可以绘出。

本方法可以进一步包括，在从所述图件确定地质特征之前，通过重复步骤b)、c)和d)中的一个或多个对所述叠前地震数据进行地震处理优化步骤，以及监视对所产生的图件的地震处理效果，以便评估所述地震数据的品质和/或所述地震处理优化步骤。

所述地震处理优化步骤可以包括改变所述地震数据中地震道的数量。这可以包括改变所述一个或多个所关注区域的形状、尺寸和位置中的一个或多个。

所述地震处理优化步骤可以进一步包括对所述一个或多个所关注区域中每一个内部的地震振幅计算不同的统计数据范围。

作为补充或者作为可选，所述地震处理优化步骤可以包括调整任何角度叠加的角度限制，从而改善所述地震数据的信噪比。

对地震振幅的统计数据范围的所述图件可以包括一条或多条曲线，其中每条曲线与特定的所关注区域相关联。

地质特征的确定可以根据所述一条或多条曲线的特定特征或者所述一条或多条曲线之间的关系。

所述一条或多条曲线的所述特定特征可以与一条或多条所述曲线的过零点、信号交叉、振幅突出、形状以及相应的统计数据范围的特征相关。

本方法可以进一步包括使用所述一条或多条曲线的所述特定特征把若干角度优化到表示近、中、远震源-接收器炮检距中的一个或多个的一个或多个角度带。

确定所关注的地质特征可以包括根据表示近、中、远震源-接收器炮检距中一个或多个的所述优化的角度带产生优化的地震振幅地图，从而使地震振幅最大化。

本方法可以进一步包括使用所述优化的角度带产生所述地下内地质特征的地震正演模型。

此外，本方法可以包括使用来自所述优化的角度带的数据进行进一步的数据建模或者产生优化的地图、图形等。

可以根据特定的所关注区域中的地震振幅识别所述一个或多个所关注区域，其表现出流体、气体和岩性变化的存在。

本方法可以进一步包括，在所述一个或多个地震层位上识别一个或多个所关注区域之前，产生所述叠前地震数据的图形表达作为地震振幅地图。

所述一个或多个所关注区域的每一个都可以装入足够的道位置以确保统计上可靠的数据。

根据其它方面，提供了处理地震数据的计算机系统，包括：

a.包含代表所关注的所述地下体积的叠前地震数据集的数据源；

b.计算机处理器，被配置为执行若干计算机模块，所述计算机模块包括：

i.所关注区域模块，用于识别一个或多个所关注区域；

ii.振幅统计模块，用于对所述一个或多个所关注区域中每一个内部的地震振幅计算统计数据范围；

iii.绘图模块，产生地震振幅随所述炮检距或角度轴而变的所述统计数据范围的图件；以及

iv.分析模块，用于根据地震振幅的所述统计数据范围的所述图件确定所述一个或多个所关注区域的地下地质特性，从而进行流体估计、岩性鉴别和/或分析、构造整合、钻井规划以及/或者储层管理；以及

c.用户界面，被配置为向用户呈现信息以及从其接收输入。

本系统可以进一步包括叠加模块，在所述振幅统计模块计算统计数据范围之前通过对在两个或更多角度的每个时间或深度样点的地震数据求和来形成窄角度或炮检距叠加。所述叠加模块可以进一步在选择或识别一个或多个所关注区域之前通过共享共反射点(即，地震道位置)的多个地震道相加来进行预处理叠加。

本系统可以进一步包括优化模块，在从所述图件确定地质特征之前，通过重复步骤b)、c)和d)中的一个或多个对所述叠前地震数据进行地震处理优化步骤，以及监视对所产生的图件的地震处理效果，以便评估所述地震数据的品质和/或所述地震处理优化步骤。

本系统可以包括地震层位模块，它被配置为接收、识别和/或选择一个或多个地震层位作为在所识别的地震数据中受关注。

所述绘图模块可以形成图形发生器模块的一部分。所述图形发生器模块可以被配置为产生地震振幅地图。

根据更进一步方面，提供了一种制品，包括非暂时性计算机可读介质，上面有计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为实施处理地震数据的方法，本方法可以包括接收代表所关注的地下体积的叠前地震数据，以及在所述叠前地震数据集内选定的一个或多个地震层位，其中所述叠前地震数据包括炮检距或角度轴；在所述一个或多个地震层位上识别一个或多个所关注区域；计算所述一个或多个所关注区域中每一个内部的地震振幅按照所述炮检距或角度轴的统计数据范围；产生地震振幅按照所述炮检距或角度轴的所述统计数据范围的图件；以及根据地震振幅的所述统计数据范围的所述图件确定所述一个或多个所关注区域的地下地质特征，从而进行流体估计、岩性鉴别和/或分析、构造整合、钻井规划以及/或者储层管理。

在所述一个或多个地震层位上识别一个或多个所关注区域；

计算所述一个或多个所关注区域中每一个内部的地震振幅按照所述炮检距或角度轴的统计数据范围

在又一个实施例中，制品包括非暂时性计算机可读介质，上面有计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为实施使用地震数据分析地质特征的方法。

正如本文所用，除了语境另外要求以外，术语“包括”及其各种变形不企图排除进一步的添加物、组件、整数或步骤。

提供以上发明内容部分是为了以简化的形式引入以下具体实施方式部分中进一步描述的若干概念的选择。本发明内容不企图标识权利要求主题的关键特征或实质特征，也不企图用于限制权利要求主题的范围。不仅如此，权利要求主题也不限于解决在本公开的任何部分中指出的任何或全部缺点的实施方案。

从以下利用实例并参考附图给出的描述，本发明的进一步方面以及以上段落中描述的若干方面的进一步实施例将变得显而易见。

附图说明

关于以下描述、权利要求书和附图，本公开的这些和其他特征将变得更好理解，其中：

图1显示了根据现有技术的系统的地震反射勘测中使用的震源和接收器的一种可能结构的示意图；

图2示意地展示了根据本公开的实例实施例使用地震数据分析地质特征的系统；

图3显示的流程图展示了根据实例实施例使用地震数据分析地质特征的方法，在一个实施例中它可以由图2的系统实施；

图4显示了根据图3的方法在4°到60°之间接近完全角度范围叠加所获得的地震振幅图，上面指明了多个选定的所关注区域；

图5显示了根据图3的方法从图4所示的特定所关注区域内的地震数据产生的实例AVA曲线；

图6显示了根据图3的方法从图4所示的另一个所关注区域内的地震数据产生的实例AVA曲线；

图7显示了根据图3的方法从图4所示的又一个所关注区域内的地震数据产生的实例AVA曲线；

图8显示了根据图3的方法在同一曲线图上绘制的图5到图7的实例AVA曲线；

图9显示了根据图3的方法产生的根据图8的实例AVA曲线对于42°到54°的角度范围(远)炮检距的优化的地震振幅地图；

图10显示了图9的优化的地震振幅图上重叠的等值线；

图11显示了4°到60°的角度范围的未优化的地震振幅地图；

图12显示了图11的未优化的地震振幅地图上重叠的等值线；

图13显示了10°到23°的角度范围的不良地未优化的地震振幅地图；

图14显示了图13的不良地未优化的地震振幅地图上重叠的等值线；

图15显示的详细流程图展示了根据进一步实施例使用地震数据分析地质特征的方法。

具体实施方式

本公开涉及使用包括来自所关注区域的大量地震道位置的地震数据分析地质特征的系统和方法。大量地震道位置，也就是要处理的数据量，需要使用复杂的地震处理方法，正如以下的详细描述，要由包括至少一个计算机处理器的地震处理系统执行。为了分析地质特征，本方法和系统被配置为根据对地震振幅算出的统计数据范围(在一个实例实施例中呈现为图件)实现至少一个所关注区域的地下地质特征和特点的确定。正如以下更详细的描述，这就实现了流体估计、岩性鉴别和/或分析、构造整合、钻井规划以及/或者储层管理。

本公开的若干实施例因而在系统以及要由计算机执行的计算机方法的一般语境中描述和实施。这样的计算机可执行指令可以包括程序、例程、对象、组件、数据结构和计算机软件技术，它们能够用于执行特定任务和处理抽象数据类型。这些实施例的软件实施方案可以以不同的语言编码，用于各种各样计算平台和环境中的应用。不过应当认识到，本发明的范围和基本原理不限于任何特定的计算机软件技术。

不仅如此，本领域的技术人员将认识到，实践本公开的若干实施例时可以使用硬件和软件配置的任何一种或结合，包括但是不限于具有单一和/或多个处理器计算机的系统、手持设备、平板设备、可编程消费电子产品、小型计算机、大型计算机等等。实践本公开的若干实施例时也可以在分布式计算环境中，其中若干任务由服务器或其他处理设备执行，它们通过一个或多个数据通信网络链接。在分布式计算环境中，程序模块既可以位于本地计算机存储介质中，又可以位于远程计算机存储介质中，包括内存存储设备。

同样，与计算机处理器一起使用的制成品，比如CD、预记录盘或其他等效设备，可以包括有形的计算机程序存储介质和其上记录的程序装置，用于指引计算机处理器促进本公开的若干实施例的实施和实践。这样的设备和制成品也落入本公开的实施例的实质和范围之内。

本发明能够以众多方式实施，包括例如作为包括计算机处理系统的系统、包括计算机实施的处理步骤的方法、装置、计算机可读介质、计算机程序产品、图形用户界面、门户网站或计算机可读内存中有形地固定的数据结构。以下讨论本公开的几个实施例。附图仅仅展示了本公开的典型实施例或应用，所以不应当视为限制其范围和宽度。

在本公开中，地质特征包括但是不限于地下的物理特征，比如地下构造几何形态、岩性、孔隙度和流体含量。识别地下的物理特征的能力对于识别和描绘烃油藏有用。这可能对储量估计、钻井规划和储层管理具有直接影响，可能影响涉及数百万美元的决策。

地震勘测

现在参考图1描述地震勘测。正如本领域公知以及正如已经陈述的，在反射地震勘测期间多个地震震源，例如地震震源102、104、106，被用于产生地震能量。多个接收器，例如接收器108、110、112，可以用于记录地震能量从位于两个地质层(如图1中附图标记116和118所示)之间的界面114的反射。这些震源和接收器彼此偏离如附图标记120、122、124所示并且能够用于控制地震能量冲击界面的角度(如126和128)。本领域的技术人员会认识到，有其它地震震源-接收器几何形态可用，例如，多方位角、海底节点、环绕(coil)、3维(3D)地震等等。

在接收器108、110、112的每一个记录的地震能量包括信号与噪声的组合。信号是与来自地质构造的反射相关联的地震道分量，而噪声构成了地震道的剩余部分。噪声能够进一步划分为相干噪声和随机噪声。

系统

现在参考图2，显示了使用地震数据分析所关注地质特征的系统200。系统200包括数据源/存储设备202，它可以包括数据存储设备或计算机内存等等。数据源/存储设备202可以包含从参考图1描述的地震反射勘测记录的地震数据，以及/或者合成地震数据。

使来自数据源/存储设备202的数据对于处理器204(比如可编程通用计算机)可用于地下地质特征的进一步处理、分析、建模和/或呈现。处理器204被配置为执行若干计算机模块，其实施所关注地质特征的处理、分析、建模和呈现。

在本说明书语境中“模块”将被理解为包括可识别的代码部分、可计算或可执行指令、数据或者实现特定功能、操作、处理或过程的可计算对象。由此可见，模块不需要以软件实施；模块可以用软件、硬件或者软件与硬件的结合实施。另外，这些模块不一定需要被合并进一台设备中。

现在提供形成系统200的一部分的若干计算机模块的高级别描述。从本公开的分析所关注地质特征的这些方法的描述，正如以下进一步阐述的，这些计算机模块的详细功能可以变得更加显而易见。

本系统的计算机模块可以包括地震数据模块206，被配置为从数据源/存储设备202获得地震数据。地震层位模块208被配置为接收、识别和/或选择一个或多个地震层位，也就是所识别为受关注的地震数据中的地震同相轴(如反射)。

所关注区域模块210也由处理器204执行，它是为了获得、识别和/或选择每个地震层位上的一个或多个所关注局部区域。在一个实例实施例中，所关注区域模块210可以从用户接收指令，识别和选择地震层位上的这一个或多个所关注局部区域，这样的指令基于视觉表达，形式为向用户呈现的一幅或多幅地震层位地图。该视觉表达可以由图形发生器模块212在显示设备228上向用户呈现。正如以下将更详细地描述，所关注区域也可以根据地质特征的计划分析识别或界定，例如以下更详细地描述的上倾、下倾和页岩多边形。

在一个实例实施例中，所关注区域模块210可以被配置为根据要应用到与地震层位有关的数据的预编程的规则执行自动地选择这一个或多个所关注局部区域的这个步骤，例如利用有限用户输入或没有用户输入。

由处理器204执行的其他计算机模块包括振幅统计模块214，被配置为对这一个或多个所关注区域内的地震道计算统计数据范围(如P20、P50、P80或者还有平均值、平均数、众数或标准差)从而实现这些地震道的统计分析。绘图模块216可以但是不必需形成图形发生器模块212的一部分，被配置为通过(在一个实例实施例中)把统计数据范围绘制为图形上的AVA曲线，以图形方式呈现统计数据。

处理器204可以进一步执行叠加模块218，它被配置为执行多种多样的叠加功能，其中它可以在图形发生器模块212产生绘图的地震层位之前使共享共反射点的多个地震道相加。它也可以准备窄角度叠加，它是对在两个或更多角度，例如相邻角度，的对于某时间或深度样点的若干地震道的求和，绘图模块216再把统计数据范围绘制为AVA曲线。

分析模块220被提供和配置为，在一个实例实施例中，使用绘图模块216绘制的AVA曲线，协助所关注区域中多种地质特征的分析。以下进一步更详细地描述分析模块220的操作。

取决于由分析模块220获得的和/或产生的结果的分析和品质，如噪声、选中的所关注区域、地震道位置数量等的影响，也由处理器204执行的优化模块222可以控制多种模块功能的重复，模块功能例如为所关注区域的选择、装入与某个所关注区域相关联的数据的处理中使用的多个地震道位置等等。这是为了监视和改善在下游数据处理步骤中地质特征的分析和识别。在一个实例实施例中，优化模块222可以从用户获得若干指令以重复某些处理步骤。

以上分析模块220和优化模块222的处理输出之一，在一个实例实施例中根据绘制的AVA曲线的特征，是优化的角度范围的产生和/或选择，它们可以用于产生优化的地震振幅地图或者可以由建模模块224在进一步建模中使用。

系统200也包括用户界面模块226，它被配置为呈现用户与之互动的图形用户界面。例如，在系统200的操作期间，图形用户界面可以显示信息以及从用户获得输入。多种输入设备，比如计算机键盘、鼠标、触摸屏等，可以在从用户接收输入时采用。一台或多台显示设备228，如LCD显示器、LED显示器或触摸屏，形成系统200的一部分，可以显示图形用户界面。换言之，在数据和处理后数据产品的显示以及允许用户在实施本方法的若干方面的选项之间选择时都可以使用用户界面模块226。利用实例而不限制，输入地震数据和/或在处理器204上算出的AVA曲线可以由用户界面模块226显示，在数据存储设备或内存202上存储，或者既显示又存储。

方法

如图3所示，使用地震数据比如叠前地震数据分析所关注地质特征的方法的一个实施例由附图标记300表明。这个方法可以但是不必需由图2的系统200实施。不过，利用实例，在以下段落中本方法被描述为由图2的系统实施。

本方法对地震数据执行，地震数据可以例如从数据源/存储设备202获得，数据源/存储设备202保存着从反射地震勘测记录的数据或合成地震数据，正如以上已经描述。

在方法300的操作320，地震数据模块206从数据源或存储设备202获得叠前地震数据作为叠前地震数据集。在一个实例实施例中，叠前地震数据集可以包括表示地震震源与地震接收器之间炮检距的轴(或维)以及/或者表示在地下点的反射或张角的轴。在从众多地震道位置获得大量地震数据的一个实施例中，地震数据模块206可以对地震数据编制索引，以便缩短进行进一步分析和计算所花的时间。

另外在操作320，由地震层位模块208接收、识别和/或选择地震层位上的信息。正如已陈述，地震层位表示在一个实施例中由用户识别或选择为受关注的地震同相轴。这些地震层位可以表示单一薄岩性，比如砂层或页岩层，或者一个岩性内或两个或更多岩性之间的界面。

由用户选中或者由地震层位模块208识别的地震层位可以由图形发生器模块212以时间或深度表示，在操作320获得的地震数据由如地震层位模块208可选地拉平在一个或多个层位上。正如公知，拉平地震数据用于从数据中去除地质过程的影响，比如一个或多个岩性界面中的褶皱和断层，使从地震数据产生的图像能够处理为水平层，如为了解释更容易。拉平地震数据是可选的步骤。

在操作320中接收的地震数据和地震层位可以是二维(2D)(如水平维“x”以及时间或深度维“z”)或者三维(3D)数据集(如两个正交的水平维“x”和“y”以及时间或深度维“z”)。

在操作340，在这些地震层位上识别一个或多个所关注区域。在使用3D数据的某实施例中，所关注区域可以在一个或多个地震层位的地图视图上识别，如作为多边形，其中地图视图可以有颜色(或者阴影或等值线)以表明沿着特定层位的地震振幅。

地震层位的地图视图

图4显示了地震层位的地图视图的一个实例，包括其侧面的地震振幅图例。为了产生这幅地图视图400，已经叠加了完全范围的地震振幅数据，在这个实例实施例中是角度4°到60°之间的地震振幅数据，作为数据预处理步骤的一部分。这种类型的叠加可以由叠加模块218进行。该地图表明了与岩性以及液体和气体(如烃类)的分布主要相关的(以不同阴影表明的)地震振幅变化的不同区域。在跨所选中的角度范围的地震振幅的这些差异用于描绘特定的所关注区域。所关注区域模块210或者可以用于通过数据分析来选择所关注区域，或者可以被配置为从用户接收输入，如通过用户界面模块226。

在图4的这个实例中，在普遍负地震振幅的区域中选中了上倾多边形，参见附图标记410，并且可以例如表示向上倾斜的岩层的脊，也就是背斜(或上倾)的顶峰。在这个特定实例中，这表明了最可能发现气或油的位置。

油或水通常以及存在时会出现在来自上倾多边形410的下倾的下斜坡中。所以在图4的特定实例中，在地震振幅一般比上倾区域410高(也就是负得少)的区域中选中了下倾多边形420。

正如从图4显而易见，在某区域中也选中了页岩多边形430，其地震振幅一般比上倾多边形410和下倾多边形420都高。选择特定多边形时可能需要考虑与倾斜的趋势相关的附加信息，例如页岩多边形430可以选得离上倾多边形410最远。

本领域的技术人员应当认识到，这个实例不意味着限制，并且其它地震振幅变化可以对应于不同的构造结构以及气、油或水的位置。例如，在其他实施例中，表示气或油所在位置的上倾多边形可能被选在正(且高)地震振幅的区域中，而表示油或水的位置的下倾多边形可能被选在负(且低)地震振幅的区域中。

在某些实施例中，每个所关注区域都可以装入大量的地震道位置。按照本公开，重要的是包括足够数量的地震道位置(使得足够数量的地震道或数据集要被处理)从而确保结果AVA曲线的统计稳定性。

选定的所关注区域(也就是多边形)中包括的地质范围以及噪声影响和确定统计数据范围。地质范围可以包括例如厚度、孔隙度、粒度、胶结等的变化。数据的统计稳定性是通过使所关注区域(多边形)足够大，以确保噪声被平均掉，以及大到足以包含地质的代表性采样确保的。

再次参考图3，在操作360中对所关注区域的每一个中的地震振幅计算统计数据范围，所关注区域在图4的实例中显示为上倾多边形410、下倾多边形420和页岩多边形430。这些计算可以由振幅统计模块214进行，它读取地震角度道集，也就是所关注区域在特定角度的全部地震道，识别中心在地震层位上的时间门并且在每个角度计算合计振幅。时间门具有在时间上隔离每个选定道上所关注特征周围部分的效果。对所关注区域的每一个中的地震振幅计算统计数据范围的这个过程计算量很大。

本领域的技术人员应当认识到，统计数据范围的计算能够使用深度坐标而不是时间坐标上的叠前地震数据，并且识别中心在地震层位上的深度门来进行。

按照本公开，有利的是计算所关注区域内不同地震振幅的概率，从而允许确定地震振幅的统计数据范围。在某些实施例中，统计数据范围可以由地震振幅的P50概率值以及更高和更低的概率值表示，更高和更低的每个值类似地偏离P50值。例如，更高和更低的概率值可以分别选定为P10和P90概率值，P20和P80概率值，P30和P70概率值，等等。提供这些值仅仅是举例而不意味着限制。

典型情况下，P50概率值表示基本信号，而更高和更低的概率值指示概率范围，它表示可变的地质和/或噪声。也就是对于上述概率值，作为补充或者作为替代，从合计的地震振幅可以计算出各种各样的统计。例如，统计数据范围可以包括平均值或平均数(比如平均绝对振幅)、众数或标准差(比如RMS振幅)中的一个或多个。应当认识到，其他统计度量也可以使用。使用来自所关注区域的许多地震道位置可以协助获得统计上有效的数据，因为该数据可能更加稳定和不同。

此外，在另一个实施例中，窄角度叠加可以由叠加模块218产生，它计算这些窄角度叠加。这可以例如发生在操作360之前，也就是振幅统计模块214计算统计数据范围之前。正如以上陈述，应当理解，窄角度叠加是指在两个或更多角度，例如相邻角度(比如1-2°、2-3°、3-4°等)，对每个时间或深度样点的地震道求和的过程。为了获得结果的最佳呈现，可以使用基于求和道数的归一化。换言之，这些窄角度叠加在某些实例中可以稳定所产生的AVA曲线的趋势。不过应当认识到，在许多情况下可能不需要这种类型的叠加。

一旦振幅统计模块214已经计算了统计数据范围，就在方法300的操作360分析所关注的地质特征，例如由分析模块220进行。在某实施例中，此分析可以在绘图模块216对所关注区域的每一个都已经绘制了P50AVA曲线(也称为图件)后进行。在另一个实施例中，也可以绘制所关注区域内每个角度、角度叠加、炮检距或炮检距叠加的数据范围，例如P20与P80值之间的范围，从而表明多种数据范围。使用AVA曲线分析的地质特征可以包括，例如而非限制，流体估计和鉴别、岩性鉴别和分析以及构造整合。

正如从以下描述将变得显而易见，所产生的AVA曲线允许地质特征的强化分析。从AVA曲线的分析获得的信息可以例如用于使用优化的角度带(以下也称为优化的角度叠加)产生地下地质特征的地震正演模型。作为补充或者作为替代，从这样的分析获得的数据和优化的角度带可以进一步用于进行进一步的数据建模或产生优化的地图、图形等。

在本公开的多种实施例中产生的AVA曲线可以包括在统计计算期间算出的数据范围。如上所述，AVA曲线本身可以是局部地震层位的P50(如最可能的)振幅的表达。由于P50振幅从局部区域中多个地震道(例如大量地震道)合计，所以它们表示的地震振幅具有较高的信噪比并且很可能比常规的AVA方法更加稳定和稳健。例如，它可以使随机噪声和相干噪声大幅降低。

所以典型情况下，这些稳健的P50曲线在分析常规方法不能应付的地震特征时有用，比如，例如而非限制，检测表明深层勘探或识别冒泡气体(也就是与盐水或水混合的低饱和度气体，它通常对有经济价值的气储量与无经济价值的水或盐水之间常规鉴别方法造成问题)的小信号的能力。此外，数据范围本身在某些实施例中可以表明为P20-P80范围，可以包含有关地震数据品质的关键信息，比如噪声和信噪比，以及有关沿着角度或炮检距最佳叠加范围的信息。

AVA图件的解释和分析

由方法300产生的AVA曲线的目标是以几种方式超越由常规方法产生的结果。这些AVA曲线旨在具有能够被开发、分析和进一步建模的特征。作为本公开的一部分而产生的AVA曲线500、600和700的实例显示在图5、图6和图7中并且以下将进一步描述。

在地震层位上识别局部化的所关注区域时，实现了详细地在局部化的所关注区域内而不是在整个区域上界定AVA特征的AVA曲线的产生。局部AVA特征因而允许这些曲线用于选中的所关注区域的地质解释。例如，典型情况下表示湿砂层位的AVA曲线应当与表示气砂或油砂的曲线平行或近似平行，也就是曲线的平行特性表现出流体。在另一个实例中，表示砂顶和砂底的AVA曲线应当彼此镜像相反(也就是岩性变化)，如果顶部页岩和基底页岩具有相同岩石性质的话。

正如以下举例描述，在本公开的多种实施例中产生的AVA图件也可以用于全面地特征化所关注区域(也就是远景地区)或类似区域。AVA曲线的特性可以进一步用于识别任何振幅变化，比如振幅突出，表明相关联流体(气、油、盐水)的存在，以及表明孔隙度、厚度和岩性(例如，砂、页岩、煤)的任何变化。

除了这些用途，以及如上所述，在某些实施例中产生的优化的AVA曲线能够提供有关地震数据品质、地震层位的有效性/品质以及潜在烃砂上下页岩差异的信息。按照优化模块222的操作，这种信息可能有价值，因为可以进一步考虑它来优化结果。又一个潜在用途在于，这些AVA曲线可以实现确定基础振幅的空间稳定性。

这种方法使用的大量地震道位置(例如，在一个特定实例实施例中，所关注区域内多于10,000个道位置)可以引起改善的统计可靠性、数据一致性和稳定的AVA曲线。在结果表明统计不可靠、不一致和不稳定曲线的情况下，可以采用优化模块222调整某些过程，例如，可以调整界定所关注区域的多边形(例如，形状、尺寸和位置)或者可以改变从这些所关注区域使用的地震道位置的数量。

由绘图模块216产生的AVA图件可以是局部地震层位的P50(例如，最可能的)振幅的表达。由于P50振幅从局部区域中多个地震道(例如，大量地震道)合计，所以它们表示的地震振幅具有较高的信噪比并且很可能比常规的AVA方法更加稳定和稳健。例如，P50振幅可以提供随机噪声和相干噪声的大幅降低，类似于但是潜在地优于叠加的结果。

实例AVA曲线

转向图5、图6和图7的三条实例AVA曲线500、600和700，每条AVA曲线都是从图4中地震道绘制的局部层位的P50(即最可能的)振幅的表达。确切地说，图5的AVA曲线500是图4的上倾多边形410的表达，图6的AVA曲线600是图4的下倾多边形420的表达，而图7的AVA曲线700是图4的页岩多边形430的表达。形成相应AVA曲线的某些P50值分别由图5至图7的附图标记510、610和710表明。

在这些实例中，已经通过对在相邻角度的地震道求和使用了窄角度叠加，从而提供了大约28-30个求和的地震道(其中某些由图5至图7的附图标记520、620和720表明)作为窄角度叠加。已经计算了每个多边形410、420和430内的地震振幅的概率，对每个窄角度叠加引起了地震振幅的相应数据范围530、630、730。在图5至图7的实例中，对于窄角度叠加的每个数据范围530、630和730都显示为P20与P80范围条，它随着震源与接收器之间的角度以及在特定窄角度叠加的数据品质变化。数据噪声大时，地震信号的品质降低，造成更大的数据范围(参见例如图5中角度25-57°)。由于这个原因，可能常常在特定角度范围(典型情况下更高或更低的角度，但是也有中间角度)从AVA曲线排除数据，如果与这些角度相关联的数据变得太不可靠。

本领域的技术人员应当认识到，计算统计数据范围所用的窄角度叠加的数量会随着从勘测位置获得的地震数据而变，并且正如已经陈述的，叠加的步骤可以完全不用。在结果的优化期间，也可以调整要叠加的角度的数量。不仅如此，并且正如先前陈述，应当认识到地震振幅也可以关于炮检距绘制。

角度叠加/带的优化

一条或多条AVA曲线可以一起绘制从而协助地质特征的解释和分析。例如，正如图8所示，从图5至图7的上倾多边形410、下倾多边形420和页岩多边形430的相应AVA曲线500、600和700能够结合用于进一步解释。正如从图8显而易见，来自上倾多边形410的AVA曲线500具有与来自下倾多边形420的AVA曲线600近似平行的特性，这暗示存在着气或流体或兼而有之。与之对比，页岩多边形430的AVA曲线700与上倾多边形410的AVA曲线500和下倾多边形420的AVA曲线600近似反转的特性表现出岩性差异。

在某些实施例中本方法和系统产生的AVA曲线可以对照一条或多条参考AVA曲线对比，例如建模的AVA曲线，然后解释差异中包含的信息。

除了AVA曲线本身的解释性用途和潜在优点，所描述的方法和系统可以协助角度带的优化，正如以上简要地陈述。所关注区域内每个剖面的特定角度带都可以调整以提供多种多样的用途，比如流体鉴别最大化和岩性鉴别最大化，方式为避免或利用振幅极性随角度变化(常常称为过零点)，避免或利用信号交叉，信号最大化和/或噪声最小化。过零点的实例由图8中的附图标记830表明，而信号交叉由附图标记840表明。

一旦对特定所关注区域已经产生并绘制了一条或多条AVA曲线，就可以从这些AVA曲线的特征推断信息，单独或是相结合，以协助窄角度带或叠加的优化，从而改善地质特征的分析。分析模块220被配置为管理这个步骤。这些优化的角度带的确定和使用要与标准的预定义角度带的使用对比，也就是5-20°用于“近”，18-33°用于“中”，而31至46°用于“远”，正如本领域公知。

例如，在某些实施例中，为了通过降低噪声来优化角度带，可以把更高的角度(如7°)选为优化的“近”的低限，而可以把更低的角度(如42°)选为优化的“远”的高限。典型情况下由常规用于“近”的更低角度以及常规用于“远”的更高角度的特定的P20-P80数据范围(它们表明噪声)通知这种决策。

一个或多个优化的角度带也可以选择为不包括任何AVA曲线的过零点，从而避免与过零点相关联的不可靠信号。作为替代，优化角度带的高低限可以选择为在与特定AVA曲线相关联的过零点的每侧具有相等的角度范围。这引起特定AVA曲线的振幅降低，仅仅留下其他AVA曲线的影响。例如，在仅仅绘制上倾和下倾AVA曲线的情况下，如果优化的“中”角度带的高低限选择为在下倾AVA曲线的过零点的每侧具有相等的角度范围，那么结果会是下倾AVA曲线的振幅降低，仅仅留下上倾AVA曲线的正振幅的影响。这应当表现出气或流体的存在。

优化角度带(常常也称为优化角度叠加)的角度高低限也可以选择为在两个曲线形状的对称中点周围，从而提供更可靠的数据。同样，如果在类似的角度范围，两条曲线在其一般曲线趋势中有变化，这可能表明流体、岩性、孔隙度或厚度的变化。

返回图8的特定实例，如果在同一幅图形上绘制了至少两条AVA曲线(如图8的实例所示)，在P20-P80数据范围条不重叠(例如由附图标记850表明)的区域可以表明与数据范围条重叠(例如由附图标记860表明)的角度相比在统计上不同的数据。所以，在统计上不同的角度范围会潜在地为良好的角度范围。

在图8的实例实施例中，与使用5°-20°用于“近”，18°-33°用于“中”，而31°至46°用于“远”的标准的预定义角度带对照，使用以上步骤选择42°-54°用于“远”的非标准的优化角度带。这个优化角度带由图8中附图标记870表明。选择这个范围是由于这些角度的确定表示了统计上有效而可靠的数据，例如不同、一致而稳定，并且包括了振幅突出，因为离零最大的偏离出现在此范围内。正如从以下图10和图11的讨论将显而易见，选定的优化的非标准的角度带协助了流体估计并且在噪声最小化的同时提供了信号最大化。在使用这个角度带时，可以产生优化的AVA地图，从而更全面地特征化远景地区或类似区域并且AVA曲线的特性按照流体(例如，气对水)和岩性(例如，砂对页岩)都界定了振幅突出，如在图10和图11中可见。这可以具有改善信号强度的结果从而允许改善选中的所关注区域中流体和岩性变化的描绘。

仅仅举例而言，10°-23°用于“近”的非标准的角度带使选择这个角度带在信号过零点周围并且在数据不唯一的范围内(统计数据范围重叠)，不出现振幅突出并且P50值全都名义上相同。在图8中由附图标记880表明的10°-23°的这个特定角度带将在进一步段落中参考图14和图15显示为不佳。

又一个实施例可以包括测量AVA垂直趋势(在不同时间或深度层位算出的AVA曲线)以诊断岩石性质中的垂直趋势以及/或者把它们与在某个不同横向位置(如在两个相邻的构造高点)算出的AVA垂直趋势对比以诊断岩石性质的横向变化。

带有不同角度范围的地震振幅图的实例

如上所述在优化角度带的选择以使信号最大化时，可以产生改善的地震振幅地图。图9显示了42°-54°的优化角度范围的地震振幅地图的实例，它允许所关注区域内流体和岩性差异的改善的描绘。

为了清楚起见，这幅地图也显示在图10中，这次带有等值线，其中等值线间隔等于0.02。增大的地震振幅由附图标记1010至1060的增大表明。例如，附图标记1010表明-0.24地震振幅，附图标记1020表明-0.12地震振幅。类似地附图标记1040表明0.00地震振幅，而附图标记1050表明0.04地震振幅。

按照这幅图，较浅色的区域，也就是-0.24和-0.12之间的地震振幅水平的区域，表明特定区域中流体和岩性变化的存在。如果这些区域与图11和图12中显示的完全叠加对比，显然在图9和图10的地图中这些区域被更好地界定和描绘。如果这个特定角度带然后用于进一步处理等，它就可以产生增强的流体估计、岩性鉴别、钻井规划和/或储层管理。

图9和图10的地震振幅地图要与转到图11和图12的地震振幅地图对照，它是根据未优化的角度叠加4°-60°产生的。因此，图11和图12的地图对应于图4的地图，用于所关注区域的选择。未优化的角度叠加4°-60°降低了信号的品质，造成了流体和岩性变化看不清楚的地震振幅地图。图12再次显示了图11的相同地震振幅地图，以1210-1240之间增大的附图标记表明增大的地震振幅，等值线间隔再次为0.02。例如，附图标记1210表明-0.1地震振幅，附图标记1220表明-0.04地震振幅。类似地附图标记1230表明0.00地震振幅，而附图标记1240表明0.06地震振幅。

图9和图10的地图，以及图11和图12的地图然后要与图13和图14的地图对比，对其已经选择了很差的未优化的角度叠加10°-23°。从这幅图显而易见，与其它地图相比，流体或岩性都不可见。

AVA梯度-截距图

在本公开的另一个分析过程中，AVA曲线，比如图5至图7显示的曲线，能够用于产生AVA梯度-截距图，其中截距值从图5至图7显示的AVA曲线的每一条外推到零角度而获得。这些截距值然后对照梯度绘制。这样的AVA梯度-截距图的产生是从所关注区域获得的AVA地震数据集可以用于表征地下内孔隙度变化的实例。使用从本公开获得的稳健且稳定的AVA曲线可以改善所关注区域中AVA类别确定的准确度和可靠性。

如上所述的AVA梯度-截距图中数据点的趋势然后可以用于推断特定所关注区域的孔隙度变化。例如，如上所述产生的梯度-截距图可以基于梯度和截距值(也就是代表声阻抗，并且其从AVA曲线算出)划分为特定AVA类别，例如AVA类别I到IV。AVA类别I通常与正阻抗差和负梯度相关联，表明低孔隙度岩石。AVA类别II通常定义为具有负梯度和小声阻抗(正或负，但是接近零)，表示中等孔隙度。这与AVA类别III形成对照，它通常与更高的孔隙度、适度的负阻抗和更负的梯度相关联。多孔岩石通常与AVA类别IV相关联，通常认为它具有正梯度和大的负声阻抗。

通过对照深度绘制AVA类别，作为进一步的步骤，用户能够对于所关注区域中各地质层关于孔隙度随深度变化作出进一步推断，并进而推断对其形成有贡献的地质过程(例如，交替(digenesis))。例如，位于深度不大的松散的(未固结的)砂将通常与更高的孔隙度(AVA类别IV)相关联。与之对照，位于更大深度的砂岩已经经历了例如物理、化学或者生物变化，孔隙空间充满了沉积的矿物。这些过程造成了更低的孔隙度(AVA类别I)。本领域的技术人员将认识到，使用更多地震道位置允许更好地描绘不同孔隙度的两个或更多地质层之间的界面，改善岩石性质垂直趋势和不同地质层之间界面的确定。因此应当认识到，使用大量地震道位置以及从产生的AVA曲线的处理会引起地质特征的分析改善。

以上公开的示范用途和益处不意味着限制。本领域的技术人员将认识到，对本文描述的方法和系统有许多其它潜在用途。例如，在又一个实施例中，以先前描述的方法之一产生的AVA曲线可以与来自现有井的信息结合，然后用作当前远景地区的参考或用作用于没有井控制的不同远景地区的勘探的类似物。在另一个实例中，先前描述的AVA类别与深度的关系图可以与在一个或多个分析位置获得的信息结合以确定地下内岩石性质的横向和垂直趋势。这种方法可以用于预测在尚未发生分析的位置中地下岩石性质的变化。

这种描述的方法和系统也可以为进一步数据处理提供较好的输入，所述数据处理例如有岩石性质的反演，包括协助为概率AVO反演设置参数(两角度、三角度和/或四角度)或者梯度或伪梯度的计算。另外，本公开能够协助评估非拉平道集、同相轴拾取、AVA类别II同相轴，或者对比振幅门与单样点测量。

转向图15，显示了分析地质特征的方法1500的更详细的实例实施例。这个方法类似于以上描述的方法300但是显示了此方法的附加步骤(它们在某些情况下可以被视为可选的)以及与优化结果相关的步骤。也类似于方法300，方法1500可以但是不必需由图2的特定系统200执行。不过，在本发明的这个实施例中，它被描述为由系统200执行。

在操作1502，从数据源或存储设备获得包含地震道的地震数据作为叠前地震数据集。作为这个步骤的一部分，地震数据模块206能够选择许多地震道(比如数据的子集)。这些地震道可以可选地编制索引(在操作1504)以便协助数据处理。尽管在图15中编制索引被表明为跟随选择道数量的步骤，但是事实上它可以在某些实施例中在选择地震道的子集之前执行。

在操作1506，有关地震层位的信息由地震层位模块208选择或识别，它或者从用户接收选择或者根据这些地震道的分析来选择地震层位。所选定地震层位相关的数据可以被拉平从而去除地质过程的影响以便使数据的解释更容易。这由操作1508显示并且在一个实施例中可以由地震层位模块208执行。

在操作1510，地震振幅数据可以由叠加模块218叠加为一组角度，叠加的数据按照它产生为一个或多个地震层位的地图(由图形发生器模块212──参见操作1512)。该地图例如以颜色、阴影或等值线表明了沿着特定层位的地震振幅，图4显示了它的一个实例。在一个实例实施例中，这幅地图然后用于识别地震层位上一个或多个所关注区域，作为操作1514的一部分。典型情况下，这个步骤可以由所关注区域模块210执行，如上所述，它可以或者确定这一个或多个所关注区域，或者通过用户界面模块226从用户接收这样的区域的选择。

在操作1516，由以上陈述的叠加模块218对所关注区域产生窄角度叠加。在相邻角度(例如，1-2°、2-3°、3-4°等)对每个时间或深度样点，所关注区域内地震道求和，可能根据求和道数归一化以便获得结果的最佳呈现。这种类型的叠加是可选的，并且典型情况下取决于地震数据的属性。

该数据然后用于计算这一个或多个所关注区域内部的地震振幅随这些窄角度叠加而变的统计数据范围，正如操作1518所示以及以上更详细的描述。所产生的统计数据然后由绘图模块216以图形方式表示为一幅或多幅AVA图件或曲线，也就是地震振幅随角度而变的数据范围(参见操作1520)。如上所述，在一个实例实施例中，这些数据范围可以表明P20、P50和P80概率值。

在一个实施例中，在地震数据处理期间为了监视地震数据的品质而分析AVA曲线的特征和数据范围(参见操作1522)。例如，以及正如已经陈述的，P50概率值能够用于评估信号的品质，而每个角度(或角度叠加)的P20与P80数据范围之间的变化能够用于评估噪声。

在分析数据的品质时，如果判定改善地震数据的品质为可能的或必需的，就可以启动数据(和过程)的优化。例如，并且正如操作1526所示，地震道数量可以改变，方式为从操作1502再次开始此过程，从而潜在地获得表明统计上稳定的数据的P50概率值的光滑或更光滑分布。为了使数据范围的重叠最小化以获得每个地震同相轴的统计上不同的数据，也能够改变地震道数量。作为替代或者作为补充，地震数据，以及潜在的地震道数量，也可以改变，方式为改变例如步骤1514中选定的所关注区域(先前描述为多边形)的形状和尺寸，或者位置。

AVA曲线的特征分析也可以引起新的和不同的地震层位的选择(操作1506)。为了改变窄角度叠加的属性，正如操作1516所示，也可以作出决定。例如，可以决定在计算统计数据范围之前应当叠加更多的、更少的角度或者不做角度叠加。正如以上陈述，可以确定，其他概率值(比如P30或P70，或者P10和P90)可用在地震振幅的统计数据范围的计算中，正如操作1518所示。

为了最大限度地降低数据中的噪声和/或拉平道集，地震数据通过许多处理步骤日常地处理。在每个处理步骤后，本文描述的若干实施例可以用于监视信号以及噪声，尤其是其中的任何变化。典型情况下，做到这一点是通过从一个步骤到先前步骤对比由操作1520以图形方式产生的角度与振幅关系图(AVA曲线)(以上陈述为分析操作1522)。

一般来说，分析和进一步处理的目标是保持信号(也就是确保P50值变化不大或没有变化)以及降低噪声(也就是确保范围条从一个处理步骤到下一个缩短)。由此可见，不佳的处理步骤可能造成AVA图件显示出对信号的影响，例如P50值的变化，而特定处理步骤的目标本来是降低噪声。同样，旨在道集拉平的处理步骤可能疏忽地造成某些道集变得不那么平，这也表现出不佳的处理步骤。噪声降低也可能达不到本来的目标，这会潜在地造成对噪声降低时的处理参数作出进一步的改变以及相关步骤的重复，以产生AVA图形以及分析该图形。

典型情况下，为了改善信号(以及降低噪声)而对地震数据进行的处理步骤可以包括，利用非限制性实例，多次波衰减、残余多次波衰减、线性噪声去除、动校正(NMO)拉伸效应去除、道集拉平和/或随机噪声衰减。

本文描述的若干实施例对地震偏移后的地震数据找到了最好的应用，测量沿着地震同相轴。在地震偏移之前，道集一般不很平并且可能受到严重噪声的影响。在偏移后道集一般平坦并且最严重的噪声已经消除，尽管典型情况下在数据解释之前仍然需要多个处理步骤，正如以上已经描述过。

一旦通过优化已经调整地震数据和处理步骤以强化数据品质，对该数据，确切地说对产生的AVA曲线，就可以进行进一步的分析。仍然在操作1522，根据操作1520中产生的图件分析所关注的地质特征。这可以包括考虑这一条或多条曲线的特定特征或者这一条或多条曲线之间的关系，正如以上更详细的描述。例如，这一条或多条曲线的可以监视的特定特征有关过零点、信号交叉、一条或多条曲线的形状以及数据范围的特征，例如曲线是否具有近似平行的关联，P50值与角度变化是否保持光滑，振幅突出以及统计范围条之间缺乏重叠。

作为操作1522的一部分，这一条或多条曲线的特定特征可以用于把窄角度叠加优化到“近”、“中”和“远”窄带，也就是表示近、中和远震源-接收器炮检距的窄带中的一个或多个，从而使地震振幅最大化。这已经在以上关于图8描述过。

最后，在操作1524，“近”、“中”和“远”角度叠加的优化且非标准的窄带可以用于进行数据建模或产生优化的地图、图形等。例如，优化的地图可以是优化的地震振幅地图，图9和图10显示了它的一个实例。这个步骤可以由图形发生器模块212执行。这些优化的地图能够用于监视通道形态变化，以便评估流体分布和产生地下构造变化(如断裂)的有关信息。

在另一个实施例中，操作1524可以包括读取和评估时间层位、深度层位、地震道集或地震振幅地图，或者单独地或者并发地进行。然后能够利用相关联的地震道集和地震层位产生和显示选中的所关注区域的AVA曲线。也可以作出任何角度范围的垂直切片或以任何角度增量的垂直切片电影。这种方法可以提高信噪比以及改善地下内烃和地质特征的识别和评价。

虽然在以上说明书中已经关于本发明的一定的优选实施例描述了它，并且为了展示已经阐述了许多细节，但是对本领域的技术人员将显而易见，本发明易于变更并且本文描述的一定的其他细节能够在相当程度上变化而不脱离本发明的基本原理。此外，应当认识到，在本文任何一个实施例中显示或描述的结构特征或方法步骤也能够用在其他实施例中。