[发明专利]处理和探测地震信号的方法及装置

说明书

本发明总体上涉及一种地震信号探测方面的内容，尤其涉及一种通过在三维空间中识辨地层的结构和特点来对石油和气体进行探测和开发的方法和装置。

在地震探测中，沿着由陆地检波器组合或水上射光横向地震检波器组成的按线获取地震数据。地震检波器和水中地震检波器作为接收传递到地面并从地表下岩石的介面反射到表面的能量的传感器。能量通常由通过以一预定的间隔和频率摇动大地来把脉冲传递到表面的Vibroseis^传运器提供到岸上。在水上的情况，通常采用气枪源。返回表面的能量的细微改变通常反映储库的地层、结构和流量。

在进行三维(3-D)地震探测中，原理是类似的，但是按线和阵列排的越密，就可提供越详细的地下覆盖面。对于这种高密度的覆盖，在最后的数据结果分析之前需要记录、储存和处理大量的数字数据。处理需要广泛的计算机资源和复杂的软件以加强从地下接收到的信号并抑制掩遮信号的伴随噪声。

一旦数据被处理，地球物理工作者以能够有效地表示地下结构显示的3-D数据立方(见图1)的形式汇编并分析地震信息。利用计算机工作站，解译员还可以将地层切片以不同的地震层研究库区问题。利用地震或信息源的数据还可以在任何方向进行竖直切片或分区。可把时间图转换成深度，以在特定的水平上提供结构的分析。

传统上为了用图象表示地震回波而去获取并处理地震数据。但是，由于在截面上显示的地层特点信息量有限，地层上的变化通常很难用传统的地震显示来探测。虽然这些观点提供了一个观察这些结构的绝大部分的机会，但要在没有记录到断层回波的3-D空间内识辨断层面是很困难的。

相关和相似(一种多波道相关测量)是两个地震轨迹相似性或相异性测量。当两个地震轨迹的相关性增加，它们就越相似。在一个由0到1的尺度上指定一种相关测量时，“0”表示最大的缺少相似性，而值“1”表示全部或完全的相似性(即两个理想轨迹)。多于两个轨迹相关性可类似定义。

计算相关性的一种方法是由Bahorich和Farmer(Amoco公司指定)在以序号08/353,934和1994年12月12日为申请日的美国专利申请中公开。一种用于计算相似的方法是由Marfurt等(Amoco公司指定)在以申请号60/005,032和1995年10月6日为申请日的美国专利申请中公开。Marfurt等的发明包括一个在后选倾角和方位角的强力搜索。

两种方法的优点已得到证明，但它们同样具有一些局限性。改进结果和计算速度总是期望的。

根据本发明，公开一种更为健全的多轨迹本征分解方法，它具有比原有已知方法较高的分辨率。在本发明的一个实施例中，公开了一种用于探测气体和石油的方法。方法包括下列步骤：搜集供给预定的地球三维体积的地震信号轨迹数据集；在运行的窗口决定的从至少两个地震轨迹形成的至少两个数据矢量的向量；通过增加向量形成协方差矩阵；计算作为协方差矩阵的至少主本征函数的地震特征；和形成从至少一部分预定的地球三维体积计算的地震特征的图象。

在本发明的另一个实施例中，本发明方法在用于引导计算机操作到计算地震特征的计算机可读介质(如磁盘、磁带、CD-ROM，等等)上编码。在本发明的另一个实施例中，图象从上面描述方法准备并被用于气体和石油沉积的定位。

本技术尤其适合解释3-D地震体积内的断层面和探测细微的3-D地层特征。这是因为被断层线切割的地震轨迹在断层两边一般较之地震轨迹具有不同的地震特征。沿时间切面测量地震轨迹相似性(即相关或3-D连续性)揭示沿断层线的低相关的特征。这样的相关值可揭示对于传统地震截面不显著的临界地层下表面细节。同样沿一系列时间切面计算相关性，这些断层特征确定了断层面或表面。

从下面的本发明的详细描述、实施例的描述，从权利要求书和从附图所表明，本发明其它大量的优点和特征将变得更为显著。

图1表示从处理3-D地震数据中得到的信息图示；

图2是根据现有技术中处理的3-D地震数据的水平时间图示；

图3是两个相邻的地震轨迹图示；

图4到图8是根据本发明的一对地震轨迹的相关性曲线；

图9是表示运行窗口分析立方的图示；

图10A、10B和10C为地震轨迹群的图示；

图11A、11B和11C为两维分析窗口的图示；

图12是基本方法流程图；和

图13A、13B和13C是根据Bahorich等、Marfurt等发明和本发明相同水平时间切面图示。