地球物理数据处理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种对地球物理数据进行处理以提供地球的勘测区域的地质的表示的方法，所述地球物理数据至少包括来自所述勘测区域的势场勘测的测量的势场数据，所述方法包括：通过将所述勘测区域的第一模型所预测的数据与针对指定的频率范围而测量的数据进行拟合，产生所述第一模型；使用所产生的第一模型，预测针对所有测量频率的全范围势场数据；将所述全范围预测的数据与所测量的势场数据进行比较，以提供全范围残差数据，所述全范围残差数据表示所述全范围预测的数据与全范围测量的数据之间的差异；以及对所述全范围残差数据进行解释，以提供所述勘测区域的所述地质的表示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于对地球物理数据(更具体地，来自势场勘测的重力梯度计数据) 进行处理以提供勘测区域的下层地质的表示的方法、设备和计算机程序产品。这里描述的技术的实施例具体用于对来自航空勘测(具体地，重力场勘测)的数 据进行处理。
技术介绍
通过测量针对重力勘测的势场数据来执行势场勘测，该势场数据可以包括以下一 个或多个重力计数据(测量重力场)或重力梯度计数据(测量重力场梯度)、向量磁力计 数据、真磁梯度计数据以及本领域技术人员公知的其他类型的数据。地球物理势场勘测的 共同目的是搜索潜在指示有价值矿床的识别特征。大多数势场勘测的目的是推导出地表下的地质。地球物理工业公知的是，高空间 频率势场信号由近地表异常所主导。此外，在大多数情况下，地形和近地表地质还引起实质 上较低的空间频率信号。通常，极难区分来自近地表异常的低频信号与来自更深地质的低 频信号。相应地，可以假定仅具有与测量信号相匹配的近地表质量分布的地质，这暗示着在 来自较深地质的测量信号中没有异常。幸运的是，可以使用包括地质知识、已知的典型密度 分布、现有信息、世界上其他地方的类似已知结构等一系列手段来排除大多数这种质量分 布。然而，仍需要改进的技术来处理来自这种勘测的地球物理数据，以便识别下层地质。
技术实现思路
因此，根据本专利技术的第一方面，提供了一种对地球物理数据进行处理以提供地球 的勘测区域的地质的表示的方法，所述地球物理数据至少包括来自所述勘测区域的势场勘 测的测量的势场数据，所述方法包括通过将所述勘测区域的第一模型所预测的数据与针对指定频率范围的所测量的 数据进行拟合，产生所述第一模型；使用所产生的第一模型，预测针对所有测量频率的全范围势场数据；将所述全范围预测的数据与所测量的势场数据进行比较，以提供全范围残差数 据，所述全范围残差数据表示所述全范围预测的数据与全范围测量的数据之间的差异；以 及对所述全范围残差数据进行解释，以提供所述勘测区域的所述地质的表示。通常，处理地球物理数据的目的是尝试并找到近地表地质以下的结构。相应地， 需要产生至少下至所关注并包括所关注深度的地球模型。与来自更深源的信号相比，来自 浅结构的信号相对较大，因此，特别重要的是，能够构造良好的浅地球模型(SEM，Shallow Earth Model)。SEM通常由两个元素中的任一个或这两个元素构成，这两个元素是地形学(可以假定对于高精度是已知的)和到岩床的深度(仅可以推断出)。SEM的深度取决于勘 测区域的地质，并可以是几百米到几千米。SEM可以处于IOOm到Ikm的范围内。势场数据的高空间频率由近地表源所主导，而低频信号由浅和深源产生。因此，低 频信号并不是只有近地表特征才有的。相应地，优选地，该方法包括产生针对高频的所述 第一模型，其中，所述第一模型可以是浅地球模型。指定的频率范围取决于勘测区域的特 性，并可以由第一模型的参数来确定。例如，如果第一模型是SEM并且SEM具有大约Ikm的 深度，则指定的高频范围表示波长小于Ikm的频率。所述第一模型可以通过以下操作来产生将所述第一模型所预测的数据与所测量 的数据进行比较以提供初始残差数据；在频率上对所述初始残差数据进行滤波；以及最小 化滤波后的残差数据。将第一模型的参数(例如，密度)与高频数据进行拟合将提供更精 确的浅地球模型(SEM)，该更精确的浅地球模型(SEM)没有受到任何低频信号的干扰。将参 数与给定数据集合的预定义带宽进行拟合的思想被称作聚焦反演(focused inversion) 0 如果该方法试图将SEM与信号的全带宽进行拟合，则SEM参数将具有由于它们试图表示源 自更深源的信号中的低频内容而造成的低劣质量。根据本专利技术的另一方而，提供了一种对地球物理数据进行处理以提供地球的勘测 区域的地质的表示的方法，所述地球物理数据至少包括来自所述勘测区域的势场勘测的测 量的势场数据，所述方法包括使用聚焦反演来产生所述地质的第一模型；使用所产生的第一模型来预测全范围势场数据；将所述全范围预测的数据与所测量的势场数据进行比较，以提供表示所预测的数 据与所测量的数据之间的差异的全范围残差数据；以及对所述全范围残差数据进行解释，以提供所述勘测区域的所述地质的表示。对于这两个方面，都可以使用标准技术来解释所述全范围残差数据。例如，解释步 骤可以包括通过将所述地质的第二模型所预测的数据与所述全范围残差数据进行拟合来 产生所述第二模型；以及使用所述第二模型来产生所述勘测区域的所述地质的表示。备选 地，可以不构造整个第二模型，并且所述全范围残差数据可以被解释为标识关键地质特征。可以通过最小化所述全范围残差数据与由给定了参数集合的模型预测的数据之 间的差异，例如，通过使用诸如最小二乘之类的公知拟合手段，来计算所述第二模型。如果 第一模型是浅地球模型，则第二模型可以是勘测区域的更深或下层地质的模型。对于第一和第二模型，如果所建模的地质由具有未知但恒定密度的区域构成，则 模型参数是这些密度。可以以矩阵形式来表达预测函数Pred(X)如下pred (x) = Ax其中，A是恒定数值的矩阵，χ是密度的集合。在这两个方面，优选地，势场数据包括具体用于推导SEM的重力梯度计数据。在 其最简单形式中，梯度计是以一定距离分离的两个加速度计。在两个传感器之间将存在非 常小的重力变化，并且这些差异是由所有重力梯度计测量的。然而，干扰传统重力的初始 加速度对于这两个传感器来说是公共的，并因此对于适当平衡的重力梯度计来说是不可见 的。这种基本特性意味着重力梯度计是高动态环境的理想选择，并允许记录高得多的带宽 测量。5梯度计在地球物理勘测中通常遇到的几乎所有频率上具有较好的性能，最具体的 是在较高频率处(例如，对于小于大约20000米的波长)。相应地，梯度计特别有助于推导 SEM。利用当前技术，其他测量系统执行起来与梯度计一样好或比梯度计好的交迭点似 乎在23km波长处。超过34km波长，重力梯度计仍恢复较长的波长信号，虽然是以与传统重 力相比降低了的精度。在这些更长的波长处，难以对梯度计勘测中出现的最小信号进行量 化。然而，可以使用梯度计来推导针对地表下地质的模型，尽管其他势场数据也可以用于推 导该模型。根据本专利技术的另一方面，提供了一种对地球物理数据进行处理以提供地球的勘测 区域的下层地质的表示的方法，所述地球物理数据至少包括来自所述勘测区域的势场勘测 的测量的重力梯度计数据，所述方法包括对所述重力梯度计数据进行处理，以产生浅地球模型；从所测量的重力梯度计数据中移除所述浅地球模型所预测的数据，以保留残差数 据；对所述残差数据进行处理以产生地表下地质的模型，并使用所述模型中的至少一 个来产生所述勘测区域的所述下层地质的表示。该方法还可以包括通过将所述浅地球模型所预测的数据与针对高频的所测量的 数据进行拟合，产生所述浅地球模型。所述浅地球模型所预测的数据可以包括在所测量的 数据的整个带宽上预测的数据。如上所述，这确保了 SEM是对已知SEM的改进。在每个方面，该方法可以包括通过减掉尤其是(主导功率谱的)较高频率来执行 地形校正。波长为λ的信号按照eXp(-kz)随高度Z下降，其中1 = 2π/λ (由此可见，波 长越长则衰减得越少)，并且波长标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对地球物理数据进行处理以提供地球的勘测区域的地质的表示的方法，所述地球物理数据至少包括来自所述勘测区域的势场勘测的测量的势场数据，所述方法包括：通过将所述勘测区域的第一模型所预测的数据与针对指定的频率范围而测量的数据进行拟合，产生所述第一模型；使用所产生的第一模型，预测针对所有测量频率的全范围势场数据；将所述全范围预测的数据与所测量的势场数据进行比较，以提供全范围残差数据，所述全范围残差数据表示所述全范围预测的数据与全范围测量的数据之间的差异；以及对所述全范围残差数据进行解释，以提供所述勘测区域的所述地质的表示。

【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：加里詹姆斯巴恩斯，约翰莫里斯拉姆利，约瑟夫让巴罗，马克戴维斯，
申请(专利权)人：阿克斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：GB