[发明专利]在地球物理数据集中进行异常检测的窗口统计分析

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年5月6日提交的，题目为“在地球物理数据集中进行异常检测的窗口统计分析(Windowed Statistical Analysis for Anomaly Detection in Geophysical Datasets)”的权益。美国申请号12/775,226是2009年9月30日提交的PCT国际申请号PCT/US09/059044的部分继续，其要求于2008年11月14日提交的美国临时申请61/114,806和于2009年7月31日提交的美国临时申请61/230,478的权益，它们的公开内容以其整体通过引用并入本文。

发明领域

本发明主要地和一般地涉及地球物理勘探领域，更特别地涉及处理地球物理数据的方法。具体而言，本发明是不使用先前的训练数据而突出一个或多个地质学数据集或地球物理数据集如地震数据集中的区域的方法，所述区域代表包括潜在烃聚集(hydrocarbon accumulations)的真实世界的地质特征，并且其中期望的物理特征可以仅以细微形式出现在未处理的数据中，被更突出的异常所掩盖。

发明背景

地震数据集常常包含这样的复杂图形（pattern），其是细微的并且在多种地震数据体或属性/衍生(derivative)数据体(volume)中并以多重空间尺度出现。几十年来，地质学家和地球物理学家已经研发了一系列的技术以选取指示烃存在的许多重要的图形。但是，这些方法中的大部分涉及在一个数据体或者最多两个数据体中寻找具有预先指定特征的已知的或不严格限定的图形。这些“基于模板”或“基于模型”的方法常常错过不符合这类规定的细微的或意外的异常。在此并不进一步讨论这些方法，因为除了它们致力于相同的技术问题外，它们与本发明基本没有共同之处。

这些已知方法中的大部分涉及在一个数据体或者最多两个数据体中寻找具有预先指定特征的已知的或不严格限定的图形的人类解释者。这些“基于模板”或“基于模型”的方法常常错过不符合这类规定的细微的或意外的异常。因此期望开发能够在多重空间尺度的一个或多个地震数据体中自动突出异常区域的统计分析方法，而无需它们是什么和它们在何处的在先知识。本发明满足该需要。

发明内容

在一个实施方式中，本发明是用于在代表地下区域的一个或多个地球物理数据或数据属性的离散集(每个这样的数据集被称作“原始数据体”)中鉴定地质特征的方法，包括：(a)选择数据窗口的形状和大小；(b)对于每个原始数据体，将所述窗口移动至多个位置，并为每个窗口位置形成数据窗口向量，其分量由来自该窗口内的体素值构成；(c)进行数据窗口向量的统计分析，在多个原始数据体的情况下所述统计分析共同进行；(d)使用统计分析以鉴定数据中的离群值或异常；和(e)使用所述离群值或异常预测所述地下区域的地质特征。在本发明的一种实施方式中，统计分析技术是扩散映射（diffusion mapping），在该扩散映射中计算表示数据的基础。该基础是非线性变换的结果，其提供定义尺度概念的参数。

然后使用本发明方法鉴定的所述地质特征可以被用于预测烃聚集的存在。

附图简述

由于专利法限制，图1A-C、2和6是彩色原件的黑白复印件。彩色原件已经在对应的美国申请，美国申请号12/775,226中提交。在请求并支付必要的费用后，可从美国专利和商标局获得具有彩色附图的该申请的公开复印件。

通过参考以下详述和附图，本发明及其优势将更好地被理解，在附图中：

作为本发明方法的测试实例应用，图1A显示来自合成地震数据的3D数据体的图像(2D时间切片)；图1B显示通过本发明方法生成的、由前十六个主分量限定的原始图像的残差（residual），其占信息的90%；以及图1C以30×30窗口形式图解前十六个主分量；

图2是使用残差分析的本发明方法的一个实施方式中的基本步骤的示意图；

图3是示出使用单个窗口大小对多个数据体应用本发明的窗口PCA实施方式的基本步骤的流程图；

图4A-B示出数据体(大的矩形)和该数据在窗口中不同像素样本(较小的矩形)的2D切片图，图4A显示像素(1,1)的数据样本，图4B显示第i个像素的数据样本；和

图5A-B示出不在图4A-B的用于有效计算协方差阵的2D数据集的样本中的数据的细分。

图6是显示尺度参数的两个不同值的本发明扩散映射实施方式的示意图；和

图7是显示本发明扩散映射实施方式的基础步骤的流程图。