一種Viterbi-BMC算法的自動速度分析方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于地震測量技術領域，涉及一種Viterbi-BMC算法的自動速度分析方 法。
【背景技術】
[0002] 在勘探地震學中，速度信息是一個非常重要的參數，不僅在地震，測井，巖石物性 之間起到了橋梁的作用，而且是整個地震數據處理的基石（NM〇, DMO,偏移，時深轉換等）。 速度分析具有如下的三個作用：a.主要提供疊加速度，從而提高疊加剖面的信噪比和分辨 率；b.為偏移和時深轉換，VVAZ等提供速度場信息；c.為巖性的劃分提高可靠的速度信息。
[0003] 自Dix(1955)提出基于各項同性介質常規(guī)反射P波的雙曲時差公式后，該理論一 直被地震勘探界廣泛的應用。但是隨著地震勘探技術的發(fā)展，地震數據由短排列向大排列 發(fā)展，介質的模型由各向同性向各向異性發(fā)展，常規(guī)速度分析的精度已經不能滿足工業(yè)界 的需求?；谶@個問題，我們對于三維的大排列地震數據，采用基于VTI介質的Akhaliaf 非雙曲速度分析計算，形成Vnmo譜和n譜，然后采用viterbi自動拾取優(yōu)化算法，拾取v-t 曲線，采用BMS動校正法，進行動校正處理，提高對淺層遠偏移距的地震數據的信息保留， 提高速度分析及動校正的精度和效率。目前常規(guī)速度分析技術有：
[0004] 1.非雙曲速度分析；非雙曲線速度分析是建立在各向異性地質模型上的一種地 震波速度反演方法，在常規(guī)速度分析的基礎上采用了非雙曲時差公式進行迭代反演方法。 在傳統(tǒng)的速度分析技術中是將地層假設為各向同性的，地震波在水平層狀介質中傳播時， 其反射波的走時曲線是成雙曲線方程的。實際地層大多是各向異性的，如果運用常規(guī)速度 分析對地震資料處理，所獲得的速度信息會產生極大的誤差，使得動校正無法將遠道拉平， 從而得不到可靠與滿意的效果。根據各向異性介質模型，建立非雙曲線速度分析方法，不僅 更符合實際地質情況，而且也能得到更精確的速度，從而得到更高精度的地震資料。
[0005] 2. Viterbi自動拾??；Viterbi算法是基于隨機過程的Morkov鏈理論的，尋找最短 路徑的一種最優(yōu)化搜索算法，它被通訊行業(yè)里被廣泛的應用于編譯卷積碼。該算法的原理 是：如果點和間的最短路徑通過中間點，那么，和間的這個路徑段也是該路徑段間的最短路 徑。這個算法包括兩個步驟：向前最短路徑累積（積分）計算和向后遞減跟蹤。本技術在 速度自動拾取的應用中，我們稱為"向前最大速度譜能量團累積計算和向后遞減跟蹤"。
[0006] 3. BMS動校正法；自從Buchholtz首次揭示常規(guī)NM0校正的拉伸效應以及Dunkin 等對其進行研宄以來，致力于消除拉伸效應的研宄一直十分活躍。Rupert(1969)等提出了 稱作BMS的校正方法，該方法根據同相軸的分布交錯劃分一系列數據塊，對不同的塊實行 靜態(tài)平移，然后對平移后的塊再進行合并的動校正技術。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種Viterbi-BMC算法的自動速度分析方法，解決了目前 常規(guī)速度分析對于大排列地震數據失效的問題。
[0008] 本發(fā)明所采用的技術方案是按照以下步驟進行：
[0009] 步驟1 :輸入地震數據，對于P波地震數據采用非雙曲速度分析的雙譜算法： _0] Step one :在一個確定的h下，采用短排列CMP道集，進行常規(guī)速度分析，得到一 個初始的動校正速度V?。；
[0011] Step two :將Step one中得到初始動校正速度Vm。和t。代入非雙曲時差公式，對 大排列地震數據進行掃描，得到一個初始的n值；
[0012] St印three:用初始n值代入非雙曲時差公式，對大排列地震數據進行掃描，重 新確定動校正速度V_;
[0013] Step four :重復執(zhí)行Step two和Step three反復迭代Vnm。和n兩到三次，獲得 穩(wěn)定的。和n ;
[0014] Step five :對下一個h進行掃描，執(zhí)行前面四步，直到全部的被掃描完成，輸出 速度￥_譜和n譜。
[0015] 步驟2 :對步驟1中得到速度vM。譜和n譜進行自動拾取得到Vm。-tQ曲線和n-tQ 曲線。
[0016] 步驟3 :對步驟2中的v-t曲線和n -t曲線進行線性插值得到新的v-to曲線和 n-to曲線；
[0017] 步驟4 :基于非雙曲時差的BMS動校正法：采用BMS動校正方法進行插值搬移；
[0018] 先假設在CMP道集中任意反射波脈沖的波形是完全相同的，首先將CMP道集中零 偏移距的地震道分成若干時窗長度為BL的有重疊單元，假設每一段的長度都可以容下一 個完整反射地震波脈沖，沿著非雙曲時差曲線投影到其他的地震道上形成等價單元，然后 進行非雙曲搬移，對于其它單元重復操作，校平整個道集。
[0019] 進一步，所述步驟2中，自動拾取的步驟為：
[0020] Step one :速度譜和n譜的圓滑處理；
[0021] 設共中心點道集（CMP)有N道地震記錄，該CMP道集數據表達為u(i，j)，根據速 度譜計算原理和Taner的相似系數準則可獲得速度譜Sa^V^J和n譜Sa^ n)表達如下 式：
[0023] 式中i=(1，2, N)-地震道道號
[0024]j=(0, 1，2,…，M)-地震道內采樣點序號
[0025]
一地震波偏移距延遲時間的序號
[0026] tj 一偏移距引起的延遲時間
[0027] At-時間采樣間隔
[0028] Sajj-相似系數
[0029] t0；一零偏移距的雙程旅行時
[0030] -動校正速度
[0031]現在為了方便表達，設U(Xi, y」）=，式中 Xi=t。，i=(0, 1，2-m)，yj=V_(j = 0, 1，…，n)，Xi為零偏移距雙程旅行時序列，y」為動校正速度序列，引入另一個 量w(i，j)來表示圓滑后的速度譜其關系如下：
[0033] 式中 Wi= i_l w/2, w2= i+1 w/2，li= j_l w/2，12= j+1 w/2，lw為滑動窗口的長度；
[0034] Step two :使用Viterbi算法進行速度自動拾取；
[0035] 由Viterbi算法可知，V = V/二（Vi, V2，…VT)為一個所觀測的動校正速度的序列， 則其聯(lián)合概率分布總可表示為：
[0037] 式中，P(')為初始動校正速度觀測序列，尸IV/-丨)為觀測序列條件分布概率，t =1，2…，T，上式表明：在t時刻，觀測序列\(zhòng)的條件分布概率依賴于V h前的所有的值， p^h)為其先驗概率I vr1)為其后驗概率；
[0038] 假設在t時刻的動校正速度狀態(tài)以_\是{1，…，M}內一個有限的數，該狀態(tài)的 向量表示為：
[0039] V_= {(VJJL (H (V_)2，…(V_)T) (5)
[0040] 根據隨機過程一階Markov鏈理論和Bayes規(guī)則，前面的觀測動校正速度序列V/ 和狀態(tài)序列之間的概率關系為：
[0043] 式（6)中P(Vt| (V_)t)為發(fā)射概率，即兩種序列聯(lián)合條件分布概率，P(V廣〇為先 驗概率，聯(lián)合條件分布概率P(vt| (V_)t)為后驗概率。式（7)中，P(Vt+1| (V_)t)為傳遞概 率，即狀態(tài)序列分布概率，P(V/)為先驗概率，P(Vt+11 (V_)t)為后驗概率；
[0044] 由式（6)和式（7)可知，當要預測動校正速度序列，動校正速度狀態(tài)值是過去所有 相關的動校正速度狀態(tài)值和觀測序列值的函數，根據獨立概率分布的假設可知，觀測序列 和狀態(tài)變量的聯(lián)合概率分布的關系表不為：
[0046] 通過最大概率狀態(tài)，這可以利用下面的最大算法得到：
[0048]式中g廠為條件分布概率^(匕f I V/ )的最大值，
[0049] Viterbi算法求解最大值首先定義
[0051] iu = 〇"丄，jv = (VJwt = 1，2, 3,…，T，P(Vt| 〇_丄=iv)表示在時刻 t 的 觀測動校正速度觀測序列和狀態(tài)函數的聯(lián)合概率分布，M(iu，t)表示傳遞序列變量攜帶了 之前所有信息；
[0052] M(iu，t)的初始值為M(iu，t) =P(V」^，（（^，因此獲得最后的動校正速 度序列
[0054] 將預處理的速度譜w(i，j)為觀測的動校正速度觀測序列V，將動校正速度狀態(tài) 函數序列(匕用于記錄路徑的傳遞變量記為L(i，j) = ikb._1;通過自動拾取動校正速度 V?。和n，得到v_t曲線和n-t曲線。
[0055] 進一步，所述步驟4中：
[0056] Step one :對其輸入v-t曲線和n _t曲線，按下式計算走時；
[0058] Step two :對于零偏移距每個t0開分析時窗形成搬移塊，找到控制點，根據 Akhaliaf的非雙曲各向異性時距方程計算軌跡窗在窗口里計算時差進行整體的搬移；
[0059] St印three :由于地震信號是離散的，如果t(k)在兩個離散點之間，那么我們采 用一維lanczons插值算法進行8點插值：
[0061]式中L表示如下計算：
[0063] A(t(k))一一是動校正后t (k)的振幅值；
[0065] 本發(fā)明的有益效果是能夠處理大排列地震數據，處理結果準確。
【附圖說明】
[0066] 圖1是本發(fā)明方法步驟流程示意圖；
[0067] 圖2是基于Akhalif時距曲線非雙曲速度分析實現的技術流程圖；
[0068] 圖3是Viterbi自動拾取的計算流程圖；
[0069]