专利名称：处理地球物理数据的方法
技术领域：
本发明涉及一种处理地球物理数据的方法，尤其涉及一种处理地球物理数据以确定与地球物理数据中的方位角各向异性相关的信息的方法。然后可以获得关于地球内部例如关于地球内部的断裂或者反射层倾斜的信息。
背景技术：
图1和2显示出在地震数据即一种地球物理数据中出现的方位角各向异性。图1显示出一种地震勘测方案，其中在地震接收器R例如一地震检波器处接收由震源S发射出的地震能量。将震源S和地震接收器R限制成在圆圈C的圆周上彼此径向相对。角度φ为震源-接收器方向(在地球的表面上)和预定方向(在图1中的北方)之间的夹角，并且被称为“方位角”或只被称为“方位”。
在这种勘测中，针对方位角的初始值φ0获取地震数据。然后使震源S和接收器R围绕着圆圈C运动，同时仍然保持径向相对，从而使方位角改变至新的数值φ1。然后在新的方位角φ1处获取进一步的地震数据。可以重复该过程，在其它方位角φ2、φ3等处获取地震数据。
如果地球内部的弹性特性是各向同性的并且在横向上是均质的，则由图1的地震勘测方法所获取的地震数据应该与方位角φ无关。但是通常发现地震数据与方位角相关，即地震数据按方位角上各向异性。这表明地球内部的弹性特性不是各向同性的和/或在横向上不是均质的。地球内部的方位角各向异性出现的原因例如是由于在地球内部存在垂直定向的断裂。
在图1中，将地球内部示意性地表示为由一水平界面2分开的一上各向同性层1和一下方位角各向异性层3。由于垂直定向的断裂4的存在，所以下层3按方位角是各向异性的。
图2(a)至2(c)显示出通过图1的地震勘测方案获取的地震数据的示意图。图2(a)显示出在接收器R处获取的地震能量的垂直分量，图2(b)显示出在接收器R处获取的地震能量的横向分量，并且图3(c)显示出在接收器R处获取的地震能量的径向分量。(在图1中在接收器R处获取的地震能量的径向分量为沿着震源-接收器方向的水平分量。地震能量的横向分量与径向分量垂直并且位于水平面中。)图2(a)至2(c)中的每一幅显示出在不同震源-接收器方位角处获取的一组地震能量记录迹。每组包含36条记录迹，并且获取一组中的一条记录迹所处的方位角比获取该组中的前一条记录迹所处的方位角大10°。通过激励震源S发出单脉冲地震能量来获取每条记录迹，每条记录迹显示出作为在促动震源S之后所经过的时间的函数的在接收器R处接收到的地震能量的相应分量的大小。在图2(a)和2(c)的记录迹中的第一事件(event)对应于Pp波反射，第二事件对应于Ps1和Ps2波反射的干扰波至(interfering arrival)。在图2(b)中的记录迹只显示出与Ps1和Ps2波反射的干扰波至相对应的事件-Pp反射在横向分量中没有出现。由接收器R获取的地震数据实际上常常包含与从震源S通过上层1朝着接收器R传送的地震能量相对应的“直接事件(direct event)”，但是为了清楚起见，这已经从图2(a)至2(c)中略掉了。
从图2(b)将注意到，地震数据的横向分量具有方位角各向异性。方位角变化在横向分量中在事件的幅度和极性上相当明显。但是，地震数据的垂直和径向分量基本上与方位角无关。
通常，所获取的地震数据的以下属性可以显示出与方位角相关。
1)波至时间。如果从震源S到接收器R的地震能量的路径经过按方位角各向异性的介质，则在该介质内的传播速度将与方位角相关。这导致与方位角相关的波至时间。
2)偏振角。在图1的各向异性层3具有垂直定向的断裂的情况中，沿着与断裂正交的方向和与断裂平行的方向(“断裂走向”方向)将存在对称面。对于从平行于这些对称面中的一个传播的地震能量所产生的事件来说，必须使这些事件的偏振与该平面平行或垂直地定向。但是，对于沿着其它方向传播的地震能量，偏振不受类似的约束。因此，Ps波偏振与震源-接收器方位角的偏差在断裂法向方向和断裂走向方向上将为零，但是对于其它方位角通常不为零。
3)横向能量。在图1的地震勘测方案中在接收器R处记录下的地震能量的横向分量大小与对称面相关。对于平行于其中一个对称面传播的地震能量所产生的事件而言，在横向能量分量中不会观察到任何能量，而沿着其它方向传播的地震能量所产生的事件将具有非零横向分量。而且，在一些勘测几何结构中，可以按照同样的方式检查透射P波波至(trahsmitted P-wave arrival)-例如，如果在垂直地震剖面(VSP)勘测中正在记录直接透射波至，则P波波至也可以具有横向分量。
4)极性。Ps事件的横向分量上的极性在震源-接收器方位角经过断裂垂直方向和断裂走向方向时将反向。如由G.Rossi、A.Vesnaver和S.A.Petersen在“Anisotropy Detection in a 3D three-componentVSP”，First Break Vol.19，No.4，第191-200页(2001)中所报道的一样，例如如果在VSP探测中正在记录透射波至(transmitted arrival)，则在P-波波至中也可以观察到极性变化。
5)时间频率。方位角各向异性会导致激发出两种S事件，即已知的Ps1和Ps2事件。在这两个S事件的接收器处的波至之间的时间延迟不足以使S波分成两个不同的波至的情况下，在两个剪切波至之间会出现干扰。取决于这种干扰是相长的还是相消的，这种干扰将导致时间频率上升或降低。由于剪切波分离与方位角相关，所以相应的时间频率也与方位角相关。由于与方位角相关的衰减，所以在时间频率中方位角的变化也很明显。
6)幅度。因为按方位角各向异性的衰减和波前发散，所以在接收器处记录的地震能量的幅度将作为方位角的函数进行变化。
7)线性度。对于Ps事件而言，因为只有一个s波被激发出，所以对于平行于其中一个对称面传播的地震能量所产生的事件，观察到最大线性度。该线性度对于沿着对称面之外的方向传播的地震能量所产生的事件而言将会更低。
如上所述，方位角各向异性往往是由于在地球中存在垂直定向的断裂。因此，表征地震数据或其它地球物理数据中的方位角各向异性可以更好地了解在地球内存在的断裂，并且这可以导致提高烃和地热储层的生产率。
地球物理数据中方位角各向异性的另一个原因在于，在地球内的许多地质反射层不是水平的而是倾斜的。在从倾斜的反射层中获取地球物理数据的情况下，该数据的一些属性将显示出与方位角相关的变化。这些与方位角相关的变化具有与反射层倾角和反射层走向对准的镜像对称面。因此，在地球物理数据中的径向对称面的确定指明了倾斜反射层所采取的方向。
以前，通过分析横波极化分解或者将椭圆变量拟合到作为方位角函数的正常时差(NMO)速度或AVO(振幅与炮检距关系)。
如在US5508973中并且由V.Grechka和I.Tsvankin在“3Ddescription of normal moveout in anisotropic media”，SEGExpanded abstracts第1487-1490页(1996)中所报道的一样，椭圆拟合法以前已经应用于对地震数据属性中的方位角变化进行分析。R.Bale等人已经在“Analysis and Stacking of 3D converted wavedata in the presence of azimuthal anisotropy”，SEG Expandedabstracts第1189-1192页(2000)中提出一种确定极性变化的方法，这些变化被认为对于Ps波而言在横向分量上的每隔90度方位角出现。该技术应用一种采用极性过滤器的数字检索以找出出现极性反向的方位角。Garotta和Granger在“Acquisition and processing of 3C×3Ddata using converted 3C×3D data using converted waves”，SEG，第995-997页(1988)中已经提出一种类似的方法，该方法采用了横向与径向分量的比值来确定“减弱”方向。这些减弱方向与每90度出现的断裂法向和断裂走向方位角相关。这些现有技术的椭圆拟合法的理论基础在于假设可以忽略高次项。但是在实际的地球物理数据中，高次项可能比较显著。

发明内容
本发明的第一方面提供一种处理地球物理数据的方法，该数据至少包括用第一震源-接收器方位角获取的第一组地球物理数据和用与第一震源-接收器方位角不同的第二震源-接收器方位角获取的第二组地球物理数据，该方法包括(a)选择与震源-接收器方位角相关的地球物理数据的属性；并且(b)确定所选属性关于其具有镜像对称性的震源-接收器方位角的数值。这提供了一种确定镜像对称面在地球内的方位角的改进方法。
该方法可以在现有地球物理数据上进行。或者，该方法包括一初始步骤，用于用第一震源-接收器方位角获取第一组地球物理数据并且用与第一震源-接收器方位角不同的第二震源-接收器方位角获取第二组地球物理数据。
本发明的第二方面提供一种从地球物理数据确定在地球内的方位角对称面的方法，所述地球物理数据至少包括用第一震源-接收器方位角获取的第一组地球物理数据和用与第一震源-接收器方位角不同的第二震源-接收器方位角获取的第二组地球物理数据，该方法包括以下步骤a)选择与震源-接收器方位角相关的地球物理数据的属性；并且b)确定所选属性关于它具有镜像对称性的震源-接收器方位角的数值，由此确定镜像对称面在地球内的方位。
该地球物理数据可以是地震数据。
本发明的第三方面提供一种用于处理地球物理数据的设备，该地球物理数据至少包括用第一震源-接收器方位角获取的第一组地球物理数据和用与第一震源-接收器方位角不同的第二震源-接收器方位角获取的第二组地球物理数据，该设备包括(a)用于选择与震源-接收器方位角相关的地球物理数据的属性的部件；并且(b)用于确定所选属性关于它具有镜像对称性的震源-接收器方位角的数值的部件。
本发明的第四方面提供一种用于从地球物理数据中确定在地球内的方位角对称面的设备，该地球物理数据至少包括用第一震源-接收器方位角获取的第一组地球物理数据和用与第一震源-接收器方位角不同的第二震源-接收器方位角获取的第二组地球物理数据，该设备包括(a)用于选择与震源-接收器方位角相关的地球物理数据的属性的部件；并且(b)用于确定所选属性关于它具有镜像对称性的震源-接收器方位角的数值的部件，由此确定镜像对称面在地球内的方位。
在优选的实施方案中，该设备包括一可编程数据处理器。
本发明还提供一种存储媒介，它包括用于如上所述的设备的数据处理器的程序。


现在将参照以下附图以说明性实施例对本发明的优选实施方案进行说明，其中图1为其中所获取的数据可以具有方位角各向异性的地震勘测方法的示意图；图2(a)显示出在图1的地震勘测方法中在接收器处获取的地震能量的垂直分量；图2(b)显示出在图1的地震勘测方法中在接收器处获取的地震能量的横向分量；图2(c)显示出在图1的地震勘测方法中在接收器处所获取的地震能量的径向分量；图3(a)显示出在图1的地震勘测方法中在接收器处获取的地震属性的方位角相关性；图3(b)显示出在图3(a)的地震能量图案上旋转90°的效果；图4(a)和4(b)为根据本发明的方法的原理的示意图；图5为根据本发明的方法的原理步骤的示意图；
图6(a)为适用于本发明的地震勘测方法的示意性平面图；图6(b)为适用于本发明的另一种地震勘测方法的示意性平面图；并且图7为根据本发明的设备的方框示意图。
具体实施例方式
在图5中示意性地显示出根据本发明一实施方案的方法的原理步骤。在该实施方案中，地球物理数据为地震数据。
首先在步骤1获取地震数据。该地震数据包括在不同震源-接收器方位角处获取的数据组。在步骤1中获取的地震数据在图5中表示为包括震源-接收器方位角的每10°增量的一组地震数据。但是可以用更小或更大的震源-接收器方位角增量间隔采集地震数据组。在没有任何有关在地球内的对称面的方位角取向的现有知识的情况下，地球物理数据优选包含在整个360°的方位角范围上的密集方位角采样。但是，如果现有关于对称面的取向的信息，则可能足以获取具有更小方位角范围的数据，它包括所期望的对称面方位角。
应该注意的是，本发明可以另外应用于具有适当的方位角范围的现有地震数据。在该情况中，不需要获取地震数据的步骤。
接下来，在步骤2，处理地震数据以确定与震源-接收器方位角相关的数据的一个或多个属性。选择被发现与方位角相关的一个属性，并且确定为所有可用的方位角确定的该属性的数值-即在每个地震数据组中的这个属性的数值。该属性可以是地震数据与震源-接收器方位角相关的任意属性，并且例如可以是上面所列的属性(1)至(7)中的一个。
通常，所获取的地震数据将包括只用于某些方位角的数据，例如在图2(a)和2(c)的情况中的按10°间隔递增方位角。因此，对地震数据的分析将产生一组选定属性的离散数值。
在步骤2处理地震数据的结果被存储，然后在步骤3被输出。例如这些结果可以由操作人员在适当的用于观察的显示器上输出。在图5中要注意的是，所选属性的数值已经插入在从地震数据中获取的离散数值之间以产生出对于在0°至360°方位角范围上的属性的连续记录迹，但是这不必如此。
原则上，下面所述的处理步骤可以在存储数据上进行，而不用显示出该存储数据。因此必要时可以删除步骤3。
在步骤4，对所选属性的方位角相关性进行处理以确定一个或多个方位角，该属性关于这些方位角径向对称。这个或每个这种方位角对应于在地球内部的对称面。
如上所述，在地球内部内的定向垂直断裂是在地球内部的对称面的一个原因。垂直断裂产生两个对称面。一个对称面沿着断裂走向方向，另一个对称面垂直于断裂的平面，从而这两个对称面相互垂直。在地球内的垂直断裂通常是由在大范围上大致恒定的应力引起的。因此，在地球内的一组断裂中，这些断裂通常具有类似的相互取向，从而不同断裂的对称面也相互类似。
可以采用任意合适的镜像对称检测技术来进行在步骤4的属性的方位角相关性的处理。对于镜像对称性检测存在许多已知方法，并且镜像对称方向在其它学科例如结构化学或成像中是一种完善的技术。
最后，在步骤5，输出步骤4的结果。在图5中，这些结果显示为作为可视记录迹输出，但是这些结果可以以任意普通的形式输出。或者，可以存储这些结果以便用在对地震数据的进一步处理中，在该情况中可以删除步骤5。
图5显示出确定方位角的优选方法的结果，在这些方位角处属性的方位角相关性具有镜像对称性。该方法用来产生表示在第一震源-接收器方位角处的所选属性的数值和在通过关于镜像对称面的试验方位角反射第一震源-接收器方位角而获得的第二震源-接收器方位角处的选定属性的数值之间的变化的函数。在这两个方位角处的属性的数值被合并成被称为“目标函数”的函数。如果镜像对称面的试验方位角正确，则目标函数的绝对值将为最小，可能为零。因此，可以通过找到使目标函数的绝对值最小的镜像对称面的试验方位角的数值来找到镜像对称面的真实方位角。这例如可以通过找到使得目标函数的绝对值为零的镜像对称面的试验方位角的数值来完成。或者，可以通过找到使得目标函数的绝对值小于预定阈值的镜像对称面的试验方位角的数值来完成。在该实施方案中，在图5的步骤5的数据输出可以为目标函数在预选的方位角范围上的目标函数的数值(如图5所示)，或者另外它们可以是使目标函数的绝对值最小的镜像对称面的方位角。
在图5的步骤5处的目标函数输出在φ＝60°处具有零数值。如下所述，这表示一个对称面的方位角为60°。而且，由于两个对称面相互垂直，所以第二对称面的方位角为150°。(在目标函数中在φ＝15°处的最小值由于在地震数据中的杂波而上升、不代表对称面)。
如果断裂取向是方位角各向异性的原因，对称面的确定提供了有关断裂在地球内部取向的信息。或者，如果方位角各向异性是反射层倾斜的结果，则对称面的确定提供了关于反射层倾斜和反射层走向的信息，并且这个信息可以被用来在对地震数据进行进一步处理期间对反射层倾斜进行校正。
现在将对确定这些方位角的优选方法进行说明，在这些方位角处地震数据的选定属性的方位角相关性具有镜像对称性。将采用在接收器处获取的能量的横向分量作为与方位角相关的属性来对该方法进行说明，但是该方法并不限于这个属性。
图3(a)显示出相对于震源-接收器方位角φ画出的所接收能量的横向分量的幅度的通常结果。该幅度绘制成为极坐标图，并且在给定方位角处的半径表示能量在那个方位角处的横向分量的幅度。所接收的能量的横向分量在φ＝0°、90°、180°和270°处显示出最小值，并且在每两个相邻最小值之间显示出最大值。在图3中绘制的能量的横向分量的幅度在点1、2、3和4处具有相同的数值，从而属性变化曲线的半径在与这些点对应的方位角处是相等的。在方位角各向异性地震数据中的横向能量属性通常表现出与在图3(a)中所示类似的行为。
图3(b)用虚线显示出使图3(a)的曲线旋转90°所得到的结果。将该曲线重叠在原始曲线(以实线显示出)上以便于比较。可以清楚地看出，在图3(a)中所示的接收能量的横向分量不具有4倍旋转对称性(4-fold rotational symmetry)，因为使该曲线旋转90°不能使其与自身重叠。而且，在图3(a)中所示的接收能量的横向分量具有两个对称镜像面，并且这些平面沿着A-A′和B-B′取向。对称镜像平面相互垂直。
在具有方位角各向异性的属性f的情况中，两个垂直镜像对称面的存在需要满足下面的等式f(φ-φ0)＝f(-φ+φ0)＝f(180-φ+φ0)＝f(180+φ-φ0)(1)其中f(φ)为在方位角φ处的属性的数值，并且一个对称面位于方位角φ0处。可以看出，对于图3(a)的结果该等式成立。例如镜像对称面B-B′具有方位角φ0＝0°，在该情况中等式(1)需要f(φ)＝f(-φ)＝f(180+φ)＝f(180-φ)，这对于图3a的结果是成立的。
在φ0的数值未知的情况中，可以通过确定使如下的目标函数最小的φ0的数值来找出其数值E=Σi=1n(fi-f[-φ+φ0])2+(fi-f[180-φ+φ0])2+(fi-f[180+φ-φ0])2----(2)]]>在等式(2)中，fi为选定属性的第j个数值，该数值位于方位角φ处，并且f[α]为在方位角α处的属性的数值。目标函数E将在φ0的数值处具有最小值，该角度是镜像对称面的方位角。该目标函数在每个对称面的方位角处具有最小值，并且因此在两个垂直镜像对称面的情况中在0-360°方位角范围中在四个方位角处具有最小值。
要注意的是，等式(2)的目标函数不能为负。该特征是优选的，因为它简化了确定使目标函数最小的φ0的数值的迭代技术的使用。
图4(a)和4(b)为该方法的操作的示意图。在图4(a)中，已经将方位角φ1选作镜像对称面的方位角的第一估计值。这对应于由虚线所示的镜像对称面的取向。空心圆(open circle)表示点fi，这是该属性在方位角φi处的数值。
通过计算出属性f在从镜像对称面的方位角的试验估计值φ1和点fi的方位角φi得到的三个方位角处的数值来找出目标函数E对于镜像对称面的方位角的试验估计值φ1的数值。三个方位角给出了显示为图4(a)中的打叉圆(crossed circle)的三个点。然后从fi并且从该属性所示为打叉圆的三个点处的数值计算出目标函数E。
应该注意的是，在其中以例如10°或15°增量，然后对于φ1和φi的任意初始数值获取地震数据的实际情况中，可以发现所获取的地震数据没有包含对于方位角(-φ1+φi)、(180-φ1+φi)和(180+φ1-φi)中的一个或多个的数据组。在该情况中，必须通过插值法获取该属性在这些方位角的一个或多个处的数值。
原则上可以插入在图5的步骤2处从地震数据中获取的属性的数值以产生出用于该属性的连续或准连续的数值组。但是实际上，在目标函数的计算期间只在需要时可以更有效地进行插入以便降低所需要的计算能力。
如等式(1)所示，如果镜像对称面的方位角的试验估计值φ1正确的话，则该属性在由空心圆(fi)所示的方位角处的数值和该属性在由打叉圆所示的三个方位角中每一个处的数值应该相等。这会导致目标函数的数值为零。但是，这明显不是在图4(a)中的情况，并且这表示镜像对称面的方位角的试验估计值φ1不正确。对于图4(a)的情况的目标函数E的数值将不是最小值。
图4(b)对应于图4(a)，但是针对镜像对称面的方位角的不同试验估计值φ2。该估计值φ2更接近于正确的方位角，并且显然该属性在由空心圆表示的方位角处的数值和该属性在由打叉圆表示的每个方位角处的数值相互近似相等，从而目标函数E的数值将接近于最小值。
确定镜像对称面的方位角的一个方法是计算目标函数对于镜像对称面的方位角的试验估计值φ1的数值。然后测试用于φ1的目标函数的数值是否为零，或者是否可接受地接近于零；如果是，这表示镜像对称面的方位角为φ1或者非常接近于φ1，然后可以采用任意合适的优化技术来确定使目标函数最小的镜像对称面的方位角。
应该注意的是，不必在整个360°方位角范围上研究该目标函数。在两个垂直的镜像对称面的情况中，任意90°的方位角范围应该包含使目标函数X2最小的方位角数值。因此，原则上在至少90°的方位角范围上研究目标函数应该能够确定镜像对称面。在小于90°的方位角范围上勘测目标函数不一定能确定镜像对称面。但是，如果存在关于镜像对称面的可能取向的先有信息的话，则可以在镜像对称面的试验估计方位角周围的小方位角范围上勘测目标函数。这种关于对称面的方位角的先有信息可以例如在方位角各向异性是由于在地球内存在断裂而导致的情况中从区域应力状态中获取。
可以将特定的方向例如北方定义为方位角零来获取地震数据。一旦已经检测出镜像对称面的方位角，则可以使地震数据旋转，从而使方位角零度与镜像对称面一致。这便于对地震数据进行随后的处理，因此使得能够改善从方位角数据中获取的地震图像。
使地震数据旋转还使得能够提取其它地震属性以表征地震各向异性。这可以通过一种三阶段处理来完成，其中采用地震数据的与方位角相关的属性来作出对对称面取向的确定。然后使该数据旋转，从而使方位角零度与镜像对称面一致。最后，可以从旋转的地震数据中提取其它属性。
本发明到此已经对采用在图1中所示的类型的表面地震勘测方法获取数据进行了说明，其中震源S和接收器R都设置在地球表面上。本发明并不限于对通过表面地震勘测方法获取的地震数据进行处理，而是还可以应用于所有显示出方位角各向异性的地震数据，而与如何获取数据无关。例如，可以通过本发明的方法来处理采用其中接收器R设置在钻孔内的VSP地震勘测方法获得的地震数据，只要所获取的地震数据的方位角范围(azimuth coverage)足够。
图6(a)为适用于获取用于通过本发明方法进行处理的地震数据的VSP勘测方法的示意性平面图。接收器R设置在钻孔B内，并且在以钻孔为中心的圆圈上环绕接收器R形成多个震源位置Si。在图6(a)中，每隔10°方位角限定一个震源位置Si，但是在相邻震源位置之间的方位角间隔可以大于或小于10°。
原则上，可以将单独的震源设置在每个震源位置Si处。但是，通常更有效的是使用“绕走(walkaround)”技术，其中震源设置在其中一个震源位置Si处并且被激发，从而针对该特定震源-接收器方位角获取地震数据。然后使震源移动至震源位置Si的另一个处，并且在新的震源-接收器方位角处获取数据。重复进行移动震源并且获取在新的震源-接收器方位角处的数据的过程直到已经针对所有所要求的震源-接收器方位角数值获取数据。
本发明还可以应用于反向VSP地震数据，该数据是采用设置在钻孔内的地震源和位于地球表面上的接收器获取的。可以采用与图6(a)相对应的地震勘测方法但是在震源和接收器位置交换的情况下来获取适用于通过本发明方法进行处理的反向VSP数据。也就是说，可以将地震源S设置在钻孔B内，并且将多个接收器位置Ri形成为位于以钻孔为中心的圆圈上而环绕震源S。
图6(b)显示出适用于获取许多震源-接收器方位角的数据的另一种地震勘测方法。这是一种洋底线缆(Ocean Bottom Cable)地震勘测方法，其中通过拖船使地震源阵列在水中移动。通过设置在海底上的静态接收器阵列检测出由震源阵列发射出的地震能量。在图6(b)中所示的实施例中，地震源的阵列是一种线性阵列，并且这些接收器也布置成线性阵列。震源线垂直于接收器线，并且这产生在图6(b)中所示的共炮检距环形集合(common offset ring gather)。图6(b)中细线与震源线或者接收器线相交的位置分别表示震源或接收器位置。
在上述实施例中，仅针对震源数据的一个属性来确定方位角相关性。但是，通常在震源检测中获取的震源数据包含与方位角相关的一个以上属性。在该情况中，可以作出镜像对称面的取向的两个或多个确定值，每个确定采用不同的地震数据的属性来作出。例如可以采用平均方法来组合各个确定的结果以获得镜像对称面的方位角的最终估计值。
或者，可以组合两个或多个与方位角相关的属性，并且可以从组合的属性确定对称面的取向。
上述优选实施方案涉及其中在地球内存在两个垂直对称面的情况。但是本发明并不限于这个情况，而是可以应用于其中只存在单个对称面的情况。单个镜像对称面的存在需要
f(φ-φ0)＝f(-φ+φ0) (3)其中f(φ)为在方位角φ处的属性的数值，并且对称面位于方位角φ0处。代替上面在等式(2)中给出的目标函数E，针对单个镜像对称面的情况给出以下合适的目标函数E′=Σi=1n(fi-f[-φ+φ0])2--------(4)]]>在上面的等式(2)和(4)中给出的目标函数E和E′是属性的实际数值和采用对称面的方位角的试验估计值针对那个属性预测出的数值之间的差值的平方的量度。因此，确定使目标函数E和E′最小的对称面的方位角的方法为“最小二乘方”方法。本发明并不限于作为属性的实际值和针对该属性所预测的数值之间的差值的平方的量度的目标函数，而是可以使用任意目标函数，这些函数是属性的实际数值和针对该属性预测的数值之间的差异的量度。
作为实施例，代替目标函数E或E′可以使用作为属性的实际数值和针对该属性预测的数值之间的绝对差值的量度的目标函数。找到产生差值的“最小绝对值”的对称面的方位角比“最小二乘方”法更可靠，尤其在数据包含杂波的情况下。
因此，在两个垂直对称面的情况中，适当的“最小绝对值”目标函数可以为E′′=Σi=1n|fi-f[-φ+φ0]|+|fi-f[180-φ+φ0]|+|fi-f[180+φ-φ0]|----(5)]]>原则上，可以采用下面通常形式的目标函数EN＝∑|实际属性-估计属性|N(6)其中N为正数。
上面已经具体参照地震数据对本发明进行了说明。但是，本发明并不限于地震数据而是可以应用任何具有方位角各向异性的地球物理数据。例如，它还可以应用从例如声音和/或电阻率数据中构造出的钻孔成像测井记录(borehole imaging log)。
图8为能够实施本发明方法的设备5的示意性方框图。
设备5包括具有程序存储器7例如只读存储器(ROM)形式的可编程数据处理器6，用来存储用于通过本发明的方法控制数据处理器6来处理地震数据的程序。该设备还包括非易失性读/写存储器8，用于例如存储必须在没有电源情况下保持的任何数据。通过随机访问存储器RAM9来提供数据处理器的“工作”或“便笺式”存储器。提供一种输入装置10，例如用来接收用户命令和数据。提供一个或多个输出装置11，例如用来显示与处理的过程和结果相关的信息。输出装置例如可以是打印机、显示单元或输出存储器。
用于处理的地震数据组可以通过输入装置100提供，或者可以通过可机读数据存储器12提供。
处理的结果可以通过输出装置17输出或者可以存储。
用于操纵该系统并且用于实施前面所述的方法的程序存储在程序存储器7中，程序存储器可以实现为例如已知的ROM类型的半导体存储器。但是，也可以将该程序存储在任意其它合适的存储介质例如磁性数据载体7a(例如“软盘”)或CD-ROM7b中。
权利要求
1.一种处理地球物理数据的方法，该数据至少包括用第一震源-接收器方位角获取的第一组地球物理数据和用与所述第一震源-接收器方位角不同的第二震源-接收器方位角获取的第二组地球物理数据，该方法包括a)选择地球物理数据的与震源-接收器方位角相关的一个属性；并且b)确定所选属性关于其具有镜像对称性的震源-接收器方位角的数值。
2.一种从地球物理数据确定地球内的方位角对称面的方法，该所述地球物理数据至少包括用第一震源-接收器方位角获取的第一组地球物理数据和用与所述第一震源-接收器方位角不同的第二震源-接收器方位角获取的第二组地球物理数据，该方法包括以下步骤a)选择地球物理数据的与震源-接收器方位角相关的一个属性；并且b)确定所选属性关于其具有镜像对称性的震源-接收器方位角的数值，从而在地球内确定镜像对称面的位置。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中步骤(b)包括从每一组地球物理数据确定所述选定属性的相应数值。
4.如权利要求3所述的方法，还包括在从第一组地球物理数据确定的所述选定属性的数值和从第二组地球物理数据确定的所述选定属性的数值之间进行插值的步骤，由此估计出在位于第一和第二震源-接收器方位角之间的震源-接收器方位角处的选定属性的数值。
5.如权利要求1、2、3或4所述的方法，其中所述确定步骤包括c)计算表示在第一震源-接收器方位角(φ-φ0)处所述选定属性的数值和在第二震源-接收器方位角(φ0-φ)处所述选定属性的数值之间的变化的函数，其中φ0为镜像对称面的方位角；并且d)确定使所述函数的值最小的φ0的数值。
6.如权利要求5所述的方法，其中步骤(d)包括确定给出该函数的低于预设定数值的数值的φ0值。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中所述函数为E=Σi=1n(fi-f[-φ+φ0])2+(fi-f[180-φ+φ0])2+(fi-f[180+φ-φ0])2]]>其中fi为所述选定属性在震源-接收器方位角φ处的值，f[α]为该属性在震源-接收器方位角α处的值。
8.如前面权利要求中任一项所述的方法，还包括选择地球物理数据的与震源-接收器方位角相关的另一个属性；并且确定该另一个选定属性关于其具有镜像对称性的震源-接收器方位角的数值。
9.如权利要求8所述的方法，还包括以下步骤从所述选定属性关于它具有镜像对称性的震源-接收器方位角的数值以及另一个选定属性关于其具有镜像对称性的震源-接收器方位角的数值确定地球内的镜像对称面的方位角数值。
10.如前面权利要求中任一项所述的方法，其中所述或每个属性选自所采集的地震能量的波至时间、偏振角、横向分量、极性、时间频率、幅度或线性度。
11.如前面权利要求中任一项所述的方法，还包括根据所确定的镜像对称面来控制随后的处理步骤的步骤。
12.如前面权利要求中任一项所述的方法，还包括一初始步骤，用于至少用第一震源-接收器方位角获取第一组地球物理数据，用与所述第一震源-接收器方位角不同的第二震源-接收器方位角获取第二组地球物理数据。
13.如前面权利要求中任一项所述的方法，其中所述地球物理数据为地震数据。
14.一种处理地球物理数据的设备，所述地球物理数据至少包括用第一震源-接收器方位角获取的第一组地球物理数据和用与所述第一震源-接收器方位角不同的第二震源-接收器方位角获取的第二组地球物理数据，该设备包括a)用于选择地球物理数据的与震源-接收器方位角相关的一个属性的装置；以及b)用于确定所选属性关于其具有镜像对称性的震源-接收器方位角的数值的装置。
15.一种从地球物理数据确定地球内的方位角对称面的设备，所述地球物理数据至少包括用第一震源-接收器方位角获取的第一组地球物理数据和用与所述第一震源-接收器方位角不同的第二震源-接收器方位角获取的第二组地球物理数据，该设备包括a)用于选择地球物理数据的与震源-接收器方位角相关的一个属性的装置；以及b)用于确定所选属性关于它具有镜像对称性的震源-接收器方位角的数值，从而确定地球内的镜像对称面的位置的装置。
16.一种用于实施如权利要求1至13中任一项所述的方法的设备。
17.如权利要求14、15或16所述的设备，它包括一可编程数据处理器。
18.一种存储媒介，它包括用于如权利要求17所述的设备的数据处理器的程序。
全文摘要
一种处理地球物理数据的方法，该方法包括从地球物理数据确定镜像对称面在地球内的方位角，该地球物理数据包括用不同震源－接收器方位角获取的地球物理数据组。选择地球物理数据的一个与方位角相关的属性，并且确定出所选的属性关于其具有镜像对称性的震源－接收器方位角的数值。这确定了镜像对称面在地球内的位置。可以通过产生表示位于一个方位角处的属性的实际数值和位于那个方位角针对该属性利用镜像对称面的方位角的试验估计值预测的数值之间的差值的目标函数，并且找出使目标函数最小的镜像对称面的方位角，来确定所选属性关于它具有镜像对称性的方位角。
文档编号G01V1/28GK1529824SQ02814178
公开日2004年9月15日 申请日期2002年7月17日 优先权日2001年7月18日
发明者史蒂文·霍恩, 理查德·贝尔, 贝尔, 史蒂文 霍恩 申请人:维斯特恩格科地震控股有限公司