一種提高多方位地層傾角信息存儲效率的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于石油天然氣勘探與開發(fā)領域，涉及一種地震數據存儲技術，具體是一種提高多方位地層傾角信息存儲效率的方法。
【背景技術】
[0002]在石油天然氣勘探與開發(fā)過程中，地震資料解釋是地震勘探工程的重要階段。這一階段既為油氣勘探搞清地下構造特征，又為油氣勘探提供有利的儲層。
[0003]地震資料解釋包含構造解釋和儲層解釋兩個重要方面。無論是構造解釋還是儲層解釋，地層傾角分析都具有不可替代的作用。
[0004]根據地震勘探理論，疊后地震反射消除了地震波旅行路徑差異后，等效于垂直入射。這樣，疊后地震反射波同相軸的傾斜角度和展布情況與地下反射層基本對應。所以，通過計算地震反射波同相軸的傾角和方位角來推知地層的傾角和方位角是可行的。
[0005]地層傾角和方位角是地震層位追蹤的主要依據，多方位的高精度傾角分析是高精度層位追蹤的前提。此外，隨著地震屬性技術應用范圍的擴大，傾角和方位角已成為很多現(xiàn)代地震屬性分析的基礎，成為一種非常有價值的解釋工具，很多現(xiàn)代地震屬性都依賴于地層的傾角與方位角信息，如相干體、曲率、紋理屬性等地震屬性分析技術均依賴傾角和方位角信息進行地震屬性提取或利用傾角信息和方位角提高地震屬性分析的質量。
[0006]地層傾角與方位角密切相關且不能分離。未指定方位角的地層傾角是沒有地質意義的，離開了地層傾角的方位角是沒有任何作用的。由于地層及其沉積特征是各向異性的，地層傾角是空變的，且只有依附于方位角時才有意義，因此，在利用地震數據估算地層傾角時，一般選擇主要的地震測量方位作為測量方位。對于二維地震測線來說，炮檢距增大方向為主測量方位；對于三維地震工區(qū)來說，主測線和聯(lián)絡線增大方向是主測量方位。此外，在進行方位地震屬性分析時，常常要涉及多個方位角。
[0007]由于多方位地層傾角估算可獲得多個傾角數據體，因此給地層傾角的存儲、傳輸和使用帶來了很多麻煩，主要表現(xiàn)在以下兩個方面:
[0008](I)不同類型的地震工區(qū)所需要的基本的地層傾角數據的數量不同，地層傾角數據的數據量與地震數據不對等。在二維地震工區(qū)中，一條二維地震測線僅需要一個方位的地層傾角信息即可描述地層的走向和傾向，而對于三維地震工區(qū)，則最少需要兩個方位的地層傾角信息才能完整地描述地層的走向和傾向，造成二維地震工區(qū)和三維地震工區(qū)傾角數據數量的不對等，這種不對等給地層傾角的使用帶來了麻煩和不便。例如，在對三維地震數據進行構造導向濾波時，需要同時選擇兩個地層傾角數據才能滿足構造控制的要求，與其它地震屬性如振幅、頻率、相位等屬性相比，完整的地層傾角信息包含兩個數據(或文件)，而其它地震屬性數據僅包含一個數據(或文件)。
[0009](2)當地層傾角數據數量增多時，地層傾角數據的存儲空間會成倍增加，數據存取的效率會成倍降低，數據選擇、傳輸會更加復雜。
[0010]針對多方位地層傾角數據特點，尋求一種合理的地層傾角數據存儲方案是提高地層傾角信息應用的便利性、提高傾角分析效率和基于傾角信息的地震屬性分析效率的有效途徑。
[0011]在傳統(tǒng)的地層傾角存儲與使用過程中，地層傾角信息并不表示為真正的角度，而是用相鄰的兩個地震道的時差(或稱時移量)來代替，一般使用32位浮點作為地層傾角的存儲格式。但在地震勘探中，通過地震數據所估算的地層傾角信息的精度不會高于0.1個采樣間隔，相鄰的兩個地震道的時差一般不超過10ms，通常只有I?5ms。因此，地層傾角信息的數值范圍不大，使用32位浮點格式存儲地層傾角信息具有很大的冗余。
[0012]針對多方位地層傾角存儲所存在的問題，合理的存儲方案應該滿足減少存儲空間和提高傾角使用便利性兩個基本要求。基于地層傾角數據的特點，以位操作實現(xiàn)不同方位的傾角信息組合，以IEEE754標準為基礎構建精度較低的16位浮點數或16位整數作為存儲單元是可行的。
[0013]位操作是程序設計中一種重要的運算方式。在許多老的微處理器上，位運算比加減運算略快，而比乘除法運算要快很多。在現(xiàn)代計算機架構中，位運算的運算速度通常與加法運算相同但仍然快于乘法運算。此外，位操作是數據組合的有效途徑，在存儲空間極其寶貴的情況下，一個字節(jié)甚至可以存儲8個二值變量。隨著計算機技術的進步，雖然存儲空間成倍增大，利用位操作實現(xiàn)節(jié)省存儲空間的必要性有所降低，但對于象地震數據特別是三維地震數據這種大數據和超大數據來說，基于位操作的數據組合存儲方案值得重視和深入研究。
[0014]IEEE754是一種二進制浮點數算術標準，是1980年代以來被廣泛使用的浮點數運算標準，為許多CPU與浮點運算器所采用。該標準定義了表示浮點數的格式(包括負零-O)與反常值(Denormal number)),—些特殊數值(無窮與非數值(NaN)),以及這些數值的“浮點數運算符”；它也指明了四種數值舍入規(guī)則和五種例外狀況(包括例外發(fā)生的時機與處理方式)。IEEE754規(guī)定了四種表示浮點數值的方式:單精度(32位)、雙精度(64位)、延伸單精度(43比特以上，很少使用)與延伸雙精度(79比特以上，通常為80比特)。在IEEE754標準中，32位浮點數是唯一被強制要求按標準實現(xiàn)的存儲格式，其它都是選擇性的。
[0015]二進制浮點數是以符號數值表示法的格式存儲，包括符合位(Sign Bit)、指數位(Exponent Bits)和分數位(Fract1n Bits)。最高有效位被指定為符號位；指數位存儲指數部分；最后剩下的低有效位存儲“尾數”的小數部份(在非規(guī)約形式下整數部份默認為0，其他情況下一律默認為I)。對于32位浮點數，其符號位為I位，指數位為8位，分數位為23位。
[0016]在最初的IEEE754標準中，并未定義16位浮點數，2002年Nvidia公司和光影魔幻工業(yè)特效公司(Industrial Light&Magic)共同提出了 16位浮點數并將其引入新一代的顯卡和計算機圖形系統(tǒng)中。由于16位浮點數為三維可視化帶來了顯著的畫質和運算效率的提升，在IEEE754-2008中增加了稱為Binaryl6的16位浮點數。目前16位浮點數存儲格式已被用于多種計算機圖形系統(tǒng)如OpenEXR、OpenGUCg和D3DX，并在高動態(tài)范圍成像中得到廣泛應用。由于高動態(tài)范圍圖像的每個顏色通道需要比傳統(tǒng)圖像更多的數據位，這是因為它的線性編碼需要表示從10_4到18這樣的人眼可見亮度范圍甚至是更大范圍的數值，因此經常使用16位浮點數表示高動態(tài)范圍像素。與8位或16位整數相比，16位浮點數大大增加了動態(tài)范圍，允許計算機圖形系統(tǒng)展示更多的圖像細節(jié)與光影特征；與32位浮點數相比，16位浮點數可節(jié)省一半的存儲空間和帶寬。
[0017]在數據存儲領域，雖然隨著計算機技術的發(fā)展，計算機存儲空間越來越大，但三維地震數據這種海量數據對存儲空間帶來的壓力還是巨大的。為此，專利CN103067022(—種整型數據無損壓縮方法、解壓縮方法及裝置)提出了一種對地震數據進行無損壓縮的方法，可對整型數據進行壓縮和解壓縮，減小地震數據的存儲空間。不過，地震數據并不總是整型數據，而更多地表現(xiàn)為浮點型數據。該專利未涉及浮點型數據的壓縮問題，也未涉及多個數據的組合存儲問題，未提出三維地層傾角這種需要多個數據(文件)存儲的地震屬性與二維地層傾角數據不對等問題的解決方案。因此，尋求一種能夠解決地層傾角數據傳輸和使用不便及與地震數據在數據量方面不對等問題的提高多方位地層傾角信息存儲效率的方法是有必要的。

【發(fā)明內容】

[0018]本發(fā)明的目的是提供一種在保證傾角數據精度的前提下解決地層傾角數據傳輸和使用不便及與地震數據在數據量方面不對等問題的提高多方位地層傾角信息存儲效率的方法。
[0019]本發(fā)明通過以下步驟實現(xiàn):
[0020]I)采集地震數據；
[0021]步驟I)所述的采集地震數據，是指一個地震勘探過程，利用地震儀器激發(fā)并接收地震信號，并將這些地震信號處理后形成能夠反映地層特征的地震數據。
[0022]2)沿不同方位從地震數據中估算地層傾角；
[0023]步驟2)所述的地層傾角，是指沿某一方位地層界面與水平面直徑的夾角。在地震勘探中，一般用相鄰的兩個地震道的時差(或稱時移量)來表示地層傾角，其單位為ms。
[0024]步驟2)所述的沿不同方位從地震數據中估算