本发明专利技术涉及一种用于最小化感兴趣的地下区域的地震图像中的伪像的方法和系统，其中所述图像被确定为从记录的地震数据导出的数据波束集合以及至少部分地从与地下区域有关的速度模型导出的建模的波束集合。可能由周期跳跃和相干噪声产生的所述伪像导致了所述建模的波束集合与数据波束集合的未对齐。本发明专利技术利用蒙特卡洛反演技术以更新所述速度模型并且因此最小化所述地震图像中的所述伪像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及用于地震成像和地球建模的方法和系统，并且更具体地涉及最小 化周期跳跃（cycle-skipping)和与相干噪声的假对齐的影响的方法，所述影响降低先前 公开的行程时间反射层析成像方法的性能。
技术介绍
例如美国专利申请序列号12/606861 ( "所述' 861申请"）中所描述的波束层析成 像利用地震图像通过发现改善波束对齐的速度修正来改善对地震速度的估计。所述' 861 申请描述的波束层析成像方法包括确定速度模型修正的步骤，所述速度模型修正改善了由 局部操纵记录的数据而形成的波束与由使用当前速度模型和当前图像对所述记录的波束 建模而形成的波束之间的匹配。因此，速度模型更新可以通过最小化记录的数据与由前向 建模计算形成的合成数据之间的差异来获得。 所述' 861申请描述了所谓的最大相关移位法（MCS)，所述MCS包括将数据和建模 的波束互相关以确定数据和建模的波束对之间的定量匹配的步骤。所述波束对中的每一对 均对应于穿过地球的单条射线路径。完整的射线路径具有始于震源的一段和终于接收器的 另一段。所述波束是沿着它们关联的射线路径的行程时间的函数。成一对的两条波束在行 程时间移位的范围内是互相关的。最大化每个波束对的互相关的时移将被获得并用作所述 层析成像的数据值。为多条射线路径完成基于互相关的匹配，对当前应用通常是1〇 7的数 量级。 接下来，沿每条射线路径的速度必须被改变以符合所述数据与建模的波束之间测 得的时移。每条射线路径和对应的时移生成方程，所述方程将沿所述射线路径的所述速度 改变与测得的行程时间移位线性联系起来。对于波束层析成像的MCS实施方法而言，这一 大的稀疏方程组通过大的稀疏矩阵的迭代再加权的最小二乘反演来求解。用于MSC方法的 输入数据是带有单个移位值的对齐移位，所述单个移位值代表每个建模的波束和数据波束 对的恰当对齐。MCS实施方式的成功依赖于互相关提供波束对之间的未对齐的良好测量。 不幸的是，使得所述互相关歪曲正确对齐的周期跳跃可降低所述测量的质量。 在某种程度上，周期跳跃可以通过驱使再加权的最小二乘解符合L1范数来容忍， 这更好地处理了由周期跳跃导致的异常数据。然而，所述再加权过程仅能处理很小程度的 周期跳跃，这意味着所述数据必须具有低级别的噪声。 图1A和1B示出了周期跳跃问题的一个例子。图1A和1B示出了多个建模的波束 和数据波束对：深色轨迹是通过局部倾斜堆叠记录的数据而计算出的波束，而浅色轨迹是 通过使用描述地下速度结构的地球模型和描述地下反射体的地震图像对计算建模而计算 的。浅色和深色轨迹被成对示出，以使得每对波束都对应于穿过地球的一条射线路径。图 1A示出了未对齐的轨迹，而图1B示出了对齐后的轨迹。注意，穿过图1A和1B中部的水平 线是对应于射线轨迹到达时间的时间线。 参考图1A，每对波束的两条轨迹均有由地球模型和图像中的误差引起的一定量的 未对齐。大多数轨迹的恰当对齐是明确清晰的并且可通过寻找互相关最大值来容易地测 量。在图1B中，通过对轨迹移位以获得浅色与深色轨迹之间的最大互相关来对齐所述轨 迹。图1B顶部的线条（"移位"）示出了最大化所述互相关所需的时移。然而，注意图1B 中部附近的中间偏移（mid offsets)。在这里，使用时移的快速变化来对齐轨迹。这些快 速变化由周期跳跃引起，因此最大互相关对齐不同于基于波形的一个或多个周期的正确对 齐。因此，只从数据中并不清楚互相关函数中的哪个局部最大值对应于正确对齐。由于噪 声或数值近似，全局最大值可能并不正确。 此外，在数据包含由如图2A中的多个反射引起的强相干噪声的情形中，轨迹可被 移位以形成图2B中心附近所示的明显对齐好的事件。然而，互相关最大值可能并不对应于 恰当的轨迹对齐。虽然图2B中部附近看起来具有令人信服的事件的对齐，但图表顶部绘出 的时移的极端不规则暗示存在由相干噪声引起的假对齐。 因此，先前公开的MCS方法存在的问题是：测量波束对的波束之间的时移的步骤 独立于用于地球模型中的速度修正的反演的步骤。只通过寻找最大互相关而执行的对齐倾 向于周期跳跃，因为没有区别基于移位是否对应于速度的合理改变，和基于此移位是否与 其他波束对之间测得的移位一致。测得的移位是固定的并随后用在速度的线性反演中。所 述线性反演没有对修正由周期跳跃引起的异常测量或对丢弃与相干噪声假对齐的移位做 出规定。 因此，需要出现一种较少受到周期跳跃和与相干噪声的假对齐影响的行程时间反 射层析成像方法。
技术实现思路
本专利技术提供了 一种用于最小化感兴趣的地下区域的地震图像中的伪像 (artifacts)的计算机实施的方法，所述图像基于从记录的地震数据导出的数据波束集合 以及至少部分地从与地下区域有关的速度模型中导出的建模的波束集合。所述方法包括以 下步骤：确定所述建模的波束集合与数据波束集合在预定时移范围内的互相关函数；使用 所述互相关函数确定在所述预定时移范围内的概率分布函数；使用所述概率分布函数确定 在所述预定时移范围内的累积分布函数；生成预定间隔内的随机数；从预定时移范围内选 择时移值以便所述随机生成的数等于所述累积分布函数；并且使用所述时移值为所述速度 模型计算速度修正。 因此，本专利技术是一种将诸如波束对齐中的周期跳跃和由于相干噪声引起的假对齐 等的某些伪像的影响最小化的蒙特卡洛方法。所述方法组合了模拟退火蒙特卡洛技术和反 向投影技术，所述模拟退火蒙特卡洛技术先前已被用于反射静力学（Rothman，1985, 1986) 和更一般的速度模型反演（Sambridge等，2002)。即，所述方法组合了移位值的蒙特卡洛概 率性选择和反向投影速度反演技术的迭代。所述组合可以在无法只通过互相关实现正确的 周期对齐并且相干噪声引起假对齐的情景中产生速度估计。【附图说明】 参照附图中描述的本专利技术的具体实施例来详细描述本专利技术。所述图仅描述本专利技术 的典型实施例，并且因此不被认为限制它的范围。图1A和1B是示出对应于第一位置的建模的波束与地震数据轨迹的未对齐的图。 图2A和2B是示出对应于第二位置的建模的波束与地震数据轨迹的未对齐的图。 图3是根据本专利技术的实施例示出波束对齐方法的流程图。图4是根据本专利技术的实施例示出蒙特卡洛反演方法的流程图。 图5A-C分别是以下的图形表示：㈧对应于方程⑴的互相关函数（时移（t)的 函数）；(B)对应于方程（2)的概率分布函数；以及（C)对应于方程（3)的累积分布函数。 图6是累积分布函数，带有生成的示例随机数R以根据方程⑷寻找时移。图7A-B分别是以下的图形表示：(A)慢度（slowness)的改变沿射线路径穿过的 单元被平滑分布，以便所述行程时间改变等于Ti;以及（B)单元内的行程时间改变作为穿 过所述单元的所有射线的贡献的加权平均值来计算。 图8A和8B分别是以下的图形表示：(A)高温处对应于方程⑵的概率分布函数； 以及（B)高温处对应于方程（3)的累积分布函数。 图9A和9B分别是以下的图形表示：(A)低温处对应于方程⑵的概率分布函数； 以及（B)低温处对应于方程（3)的累积分布函数。 图10A和10B分别是以下的图形表示：(A)在大的0值的情况下对应于方程（2) 的概率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于最小化感兴趣的地下区域的地震图像中的伪像的计算机实施的方法，所述图像基于从记录的地震数据导出的数据波束集合以及至少部分地从与地下区域和所述地震图像有关的速度模型导出的建模的波束集合，所述方法包括：确定所述建模的波束集合与数据波束集合在预定时移范围内的互相关函数；以及执行包括反向投影和全局最小化的蒙特卡洛反演以更新所述速度模型。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：N·R·希尔，
申请(专利权)人：雪佛龙美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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