一种三维地震解释中基于约束的批量拾取层位面的方法技术

一种三维地震解释中基于约束的批量拾取层位面的方法，利用通过人工拾取的或者通过其他方式拾取的上下两个层位面作为约束面，然后获取约束层位面提供的已知条件，结合将要拾取的中间层位面之间存在相互制约的关系，进行同步拾取约束层位面之间的所有层位面。本发明专利技术提供了一种新的增加约束信息的自动拾取多张层位面的方法，该方法结合给定上下约束层位面的信息，提供了对将要拾取的层位面的辅助信息。在经过滤波之后得到的样本点上进行种子地震道蔓延法来拾取层位面，可以提高精确度和时间效率。

【技术实现步骤摘要】
一种三维地震解释中基于约束的批量拾取层位面的方法
本专利技术属于计算机算法、计算机图像处理和地质建模
，是一种基于全局最优，采用约束层位面作为辅助信息结合种子地震道蔓延搜索进行的同时自动拾取多张层位面的方法。
技术介绍
地震勘探技术为油气勘探的重要技术手段。地震解释的解释效率及解释结果的精度直接影响到勘探效益，因此对地震解释算法进行研究，提高地震解释算法的计算效率，改善地震解释算法的解释精度，可以有效缩短地震勘探周期，节约勘探成本。由于人工地震波向地下传播中遇地质界面(层位)形成反射，因此利用地震波振幅、频率等信息变化能够反映地下地质结构。一般地震剖面中，振幅最大或者最小点被认为是解释层位最可信的部分，来自同一界面的反射波，在相邻的共深度点上时间十分相近，极性相同相位一致。地震记录上各道振动相位相同的极值(俗称波峰或波谷)的连线称为同相轴，同一反射波形，延续相位的同相轴彼此平行。可以说，知道地震剖面上的反射层的同相轴就知道它对应的地质层位。在时间剖面上，反射层同相轴上下两边附近的波形数据就反映地质层位的地质信息。如果想知道地质层位的地质信息，就要把包含该信息的数据提取出来，进一步进行分析和处理。要得到该数据，就提取同相轴轨迹上下两边附近的波形特征参数，现在采用的办法就是找到该同相轴的轨迹——波峰点(或者波谷点)。在追踪同相轴时，主要遵循以下准则：(1)、同相性准则(连续性准则)：同一界面的反射波在相邻记录上出现的时间是近似的，同相轴应是平滑的，且延伸较长；(2)、能量性准则：由于反射波有一定的能量，他通常大于干扰背景的能量，反射振幅越大，就越能判断反射的存在。因此确定记录的极值是最重要的；(3)、波形相似性准则：同一界面的反射在相邻记录上的波形特征是相似的。例如，反射波的视周期(或视频率)、相位数、各相位的强弱关系是相似的。当前，通过地震勘探采集的得到的地震数据量日益增加，传统的人工层位拾取方法不仅效率低下，而且容易受到人为因素及噪声的影响。为了克服传统人工拾取的弱点，许多地震层位的自动拾取方法应运而生，如神经网络方法、倾角扇形方法、模式识别方法、连匹配算法、互相关方法等。从上世纪70年代以来，国内外很多学者利用波形相似性原则研究地震层位自动拾取方法。人工神经网络是近年来发展起来的一种新技术，它具有自学习、自适应及联想等功能，可以用来解决同相轴自动拾取问题。地震剖面具有多种表示形式，可以把地震剖面看作是一个二维的数字图形，利用图像处理方法同样能够较准确的拾取地震层位，如边缘检测方法。目前存在的层位面自动拾取方法大多都是基于单张层位面的拾取，这些方法在拾取单张层位面的效率和精度上已经很高，但缺点是无法同时获得多张层位面。本专利技术对基于种子点蔓延法自动拾取同相轴的算法进行了改进，提出了一种同步拾取多张层位面的自动拾取算法。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是：传统三维地震解释的断层提取依靠手动，人工需求大，时间消耗大，因此效率低。现有的自动提取方法限于单张层位面的提取，无法同时获得多张层位面。本专利技术的技术方案为：一种三维地震解释中基于约束的批量拾取层位面的方法，识别上下两个平滑的层位面作为约束面，利用约束面的已知条件，针对层位面之间存在相互约束的关系，同步拾取约束面之间的所有层位面，包括以下步骤：步骤1：读取三维数据体数据，用插值法获得极值点，并对得到的极值点进行滤波处理，得到样本点；步骤2：根据地质类型的分层，识别上下两个平滑的层位面作为约束面，获取约束面上每个样本点的信息，作为拾取层位面的约束信息，所述约束信息包括约束面上每个样本点的倾角信息以及振幅信息；步骤3：以步骤2的两个约束面为界，设置种子地震道，基于“种子点蔓延法”进行搜索，根据拾取标准逐步扩展拾取样本点，得到所要拾取的层位面，所述拾取标准指样本点之间的相似度在设定的阈值范围内：首先设置初始地震道，称为种子地震道，对其相邻地震道分别进行近邻搜索，以种子地震道上的样本点为基础，判断是否拾取相邻地震道的样本点，搜索的约束特征条件包括拾取类型、振幅相似度、深度相似度和倾角约束，对于当前的两个样本点，拾取类型指对两个样本点为极大值还是极小值的一致性判断，一致则进行拾取；振幅相似度指两个样本点的振幅相似度是否在设定的阈值范围内，在则拾取；深度相似度指两个样本点的深度值差异是否在设定的阈值范围内，在则拾取；倾角约束指当样本点为三维数据体中相邻的上下两个样本点时，两个样本点之间的倾角相似度是否在设定的阈值范围内，在则拾取；根据上述约束特征条件在种子地震道的相邻地震道上拾取符合条件的样本点，被拾取的样本点所在的地震道成为新的种子地震道，对新的种子地震到继续进行近邻搜索，如果一个种子地震道的邻域内的所有地震道都被搜索过了，则将这个种子地震道标记为已搜索，不再参与之后的搜索，当所有的地震道都被搜索过一次，迭代终止；在样本点的拾取过程中，样本点根据约束特征条件自动划分，构成不同的层位面；步骤4：对步骤3拾取得到的层位面进行平滑处理和补漏洞处理，使得到的层位面完整，完成约束面之间的所有层位面的批量拾取。步骤1具体为：对于给定的一块三维数据体，对每个地震道采用二次多项式插值法，每次根据地震道上三个连续数值点得到一个极值点，即波峰或波谷，对得到的极值点采用算术平均滤波法，当出现两个以上振幅值连续为正值或连续为负值的极值点时，将这几个连续的极值点合成为一个合成点，合成点的坐标为被合成的极值点的坐标平均值，振幅值为被合成的极值点的振幅平均值，对所有极值点完成滤波后，得到各地震道的样本点。步骤3基于“种子蔓延法”的搜索包括蔓延操作和拾取操作，蔓延操作首先从当前正在处理的种子地震道向相邻的未被搜索过的地震道进行遍历；拾取操作为在遍历当前某一个相邻地震道时，对所述相邻地震道根据设定的拾取标准进行样本点拾取操作，步骤3具体为：1)蔓延操作蔓延操作遍历流程基于图的广度优先搜索方法，构造一与三维数据体对应的图：三维数据体中每一个地震道构造为图中的一个点，为任意两个相邻地震道Tracei和Tracej构造一条边Eij，从种子地震道对应的顶点S开始进行广度优先遍历，直到遍历完与其相邻的所有顶点，即遍历完与其相邻的所有地震道；其中，对地震道设置三个标志数组BF、BNF和T，T记录地震道的搜索状态，若当前地震道被标记为1，表示该地震道已经被搜索过，若被标记为0，表示该地震道尚未被搜索；BF记录当前种子地震道，称为边界道，若地震道正在作为种子地震道进行近邻搜索记为1，否则为0；BNF记录从边界道出发搜索到的新的地震道，BNF被标记为1表示该地震道将作为下一次搜索的边界道；蔓延操作首先将BNF的值存储到BF中，表示将成为新边界道的地震道设置为当前边界道，由当前边界道进行蔓延搜索，即广度优先搜索，并将BNF的所有值清空为0，在后续的拾取操作中，再次记录新的将成为边界道的地震道；2)拾取操作将当前边界道称之为源道，从源道出发向其相邻方向上遍历到的地震道称为目标道，拾取操作在目标道上寻找满足拾取标准的样本点，每次处理完一个目标道就将该目标道上被拾取的样本点和与其对应的源道样本点加入同一个层位面，所述对应指满足约束特征条件，拾取操作根据约束特征条件完成样本点的自动划分，得到各个层位面；拾取操作进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维地震解释中基于约束的批量拾取层位面的方法，其特征是识别上下两个平滑的层位面作为约束面，利用约束面的已知条件，针对层位面之间存在相互约束的关系，同步拾取约束面之间的所有层位面，包括以下步骤：步骤1：读取三维数据体数据，用插值法获得极值点，并对得到的极值点进行滤波处理，得到样本点；步骤2：根据地质类型的分层，识别上下两个平滑的层位面作为约束面，获取约束面上每个样本点的信息，作为拾取层位面的约束信息，所述约束信息包括约束面上每个样本点的倾角信息以及振幅信息；步骤3：以步骤2的两个约束面为界，设置种子地震道，基于“种子点蔓延法”进行搜索，根据拾取标准逐步扩展拾取样本点，得到所要拾取的层位面，所述拾取标准指样本点之间的相似度在设定的阈值范围内：首先设置初始地震道，称为种子地震道，对其相邻地震道分别进行近邻搜索，以种子地震道上的样本点为基础，判断是否拾取相邻地震道的样本点，搜索的约束特征条件包括拾取类型、振幅相似度、深度相似度和倾角约束，对于当前的两个样本点，拾取类型指对两个样本点为极大值还是极小值的一致性判断，一致则进行拾取；振幅相似度指两个样本点的振幅相似度是否在设定的阈值范围内，在则拾取；深度相似度指两个样本点的深度值差异是否在设定的阈值范围内，在则拾取；倾角约束指当样本点为三维数据体中相邻的上下两个样本点时，两个样本点之间的倾角相似度是否在设定的阈值范围内，在则拾取；根据上述约束特征条件在种子地震道的相邻地震道上拾取符合条件的样本点，被拾取的样本点所在的地震道成为新的种子地震道，对新的种子地震到继续进行近邻搜索，如果一个种子地震道的邻域内的所有地震道都被搜索过了，则将这个种子地震道标记为已搜索，不再参与之后的搜索，当所有的地震道都被搜索过一次，迭代终止；在样本点的拾取过程中，样本点根据约束特征条件自动划分，构成不同的层位面；步骤4：对步骤3拾取得到的层位面进行平滑处理和补漏洞处理，使得到的层位面完整，完成约束面之间的所有层位面的批量拾取。...

【技术特征摘要】
1.一种三维地震解释中基于约束的批量拾取层位面的方法，其特征是识别上下两个平滑的层位面作为约束面，利用约束面的已知条件，针对层位面之间存在相互约束的关系，同步拾取约束面之间的所有层位面，包括以下步骤：步骤1：读取三维数据体数据，用插值法获得极值点，并对得到的极值点进行滤波处理，得到样本点；步骤2：根据地质类型的分层，识别上下两个平滑的层位面作为约束面，获取约束面上每个样本点的信息，作为拾取层位面的约束信息，所述约束信息包括约束面上每个样本点的倾角信息以及振幅信息；步骤3：以步骤2的两个约束面为界，设置种子地震道，基于“种子点蔓延法”进行搜索，根据拾取标准逐步扩展拾取样本点，得到所要拾取的层位面，所述拾取标准指样本点之间的相似度在设定的阈值范围内：首先设置初始地震道，称为种子地震道，对其相邻地震道分别进行近邻搜索，以种子地震道上的样本点为基础，判断是否拾取相邻地震道的样本点，搜索的约束特征条件包括拾取类型、振幅相似度、深度相似度和倾角约束，对于当前的两个样本点，拾取类型指对两个样本点为极大值还是极小值的一致性判断，一致则进行拾取；振幅相似度指两个样本点的振幅相似度是否在设定的阈值范围内，在则拾取；深度相似度指两个样本点的深度值差异是否在设定的阈值范围内，在则拾取；倾角约束指当样本点为三维数据体中相邻的上下两个样本点时，两个样本点之间的倾角相似度是否在设定的阈值范围内，在则拾取；根据上述约束特征条件在种子地震道的相邻地震道上拾取符合条件的样本点，被拾取的样本点所在的地震道成为新的种子地震道，对新的种子地震道继续进行近邻搜索，如果一个种子地震道的邻域内的所有地震道都被搜索过了，则将这个种子地震道标记为已搜索，不再参与之后的搜索，当所有的地震道都被搜索过一次，迭代终止；在样本点的拾取过程中，样本点根据约束特征条件自动划分，构成不同的层位面；所述基于“种子点蔓延法”的搜索包括蔓延操作和拾取操作，蔓延操作首先从当前正在处理的种子地震道向相邻的未被搜索过的地震道进行遍历；拾取操作为在遍历当前某一个相邻地震道时，对所述相邻地震道根据设定的拾取标准进行样本点拾取操作，具体为：1)蔓延操作蔓延操作遍历流程基于图的广度优先搜索方法，构造一与三维数据体对应的图：三维数据体中每一个地震道构造为图中的一个点，为任意两个相邻地震道Tracei和Tracej构造一条边Eij，从种子地震道对应的顶点S开始进行广度优先遍历，直到遍历完与其相邻的所有顶点，即遍历完与其相邻的所有地震道；其中，对地震道设置三个标志数组BF、BNF和T，T记录地震道的搜索状态，若当前地震道被标记为1，表示该地震道已经被搜索过，若被标记为0，表示该地震道尚未被搜索；BF记录当前种子地震道，称为边界道，若地震道正在作为种子地震道进行近邻搜索记为1，否则为0；BNF记录从边界道出发搜索到的新的地震道，BNF被标记为1表示该地震道将作为下一次搜索的边界道；蔓延操作首先将BNF的值存储到BF中，表示将成为新边界道的地震道设置为当前边界道，由当前边界道进行蔓延搜索，即广度优先搜索，并将BNF的所有值清空为0，在后续的拾取操作中，再次记录新的将成为边界道的地震道；2)拾取操作将当前边界道称之为源道，从源道出发向其相邻方向上遍历到的地震道称为目标道，拾取操作在目标道上寻找满足拾取标准的样本点，每次处理完一个目标道就将该目标道上被拾取的样本点和与其对应的源道样本点加入同一个层位面，所述对应指满足约束特征条件，拾取操作根据约束特征条件完成样本点的自动划分，得到各个层位面；拾取操作进行时，从源道出发，如果遍历到的目标道的T标记为1，则继续处理下一个邻接地震道；如果目标道的T标记为0，那么对目标道进行拾取操作，拾取满足约束特征条件的样本点，将该点加入到对应的层位面中；设置阈值t，当一个目标道中已经加入层位面的样本点的个数的百分比超过阈值t，则设置该目标道的BNF标志和T标志为1，表示该目标道已经被搜索处理过并且成为下一次搜索的边界道；源道对应的所有目标道搜索结束后，完成一次拾取操作，此时，BNF数组中记录到新的边界道；步骤4：对步骤3拾取得到的层位面进行平滑处理和补漏洞处理，使得到的层位面完整，完成约束面之间的所有层位面的批量拾取。2.根据权利要求1所述的一种三维地震解释中基于约束的批量拾取层位面的方法，其特征是步骤1具体为：对于给定的一块三维数据体，对每个地震道采用二次多项式插值法，每次根据地震道上三个连续数值点得到一个极值点，即波峰或波谷，对得到的极值点采用算术平均滤波法，当出现两个以上振幅值连续为正值或连续为负值的极值点时，将这几个连续的极值点合成为一个合成点，合成点的坐标为被合成的极值点的坐标平均值，振幅值为被合成的极值点的振幅平均值，对所有极值点完成滤波后，得到各地震道的样本点。3.根据权利要求1所述的一种三维地震解释中基于约束的批量拾取层位面的方法，其特征是拾取操作中，设计能量函数用来描述拾取标准，具体为：首先在约束面之间选取一个地震道作为源道，从源道出发，判断其周围目标道是否被搜索，设源道为Trace1，它的某一个未被搜索的目标道为Trace2，n1和n2分别表示这两个地震道上含有的样本点数量，为源道和目标道上的样本点标上序号，分别为S1l,S2g，其中l＝1,2,…,n1,g＝1,2,…,n2，设m表示拾取方式，拾取方式指拾取的样本点对集合，m＝{m1,m2,...,mk}，mp表示一个样本点对，mp＝(S1l,S2g),l∈[1,n1],g∈[1,n2],p∈[1,k]，设置拾取约束条件：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐杰，孔雪娇，武港山，魏强，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32