(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表下の地震学的画像の処理方法であって、
地震学的画像を解析することにより地表下の領域内の地震層を評価する工程と、
複数個の累積値からなる合成画像を形成するために、一連の評価された複数の地震層に沿って累積して、上記地震学的画像の各画素に関する累積値を計算する工程と、
符号付き振幅が上記合成画像の各画素に割り当てられる地震表現を得るために、上記合成画像を変換する工程と、を含んでおり、
上記合成画像を変換する工程は、上記合成画像に対し畳み込みカーネルを用いて空間畳み込み（２０）を行う工程、又は、上記合成画像と上記地震学的画像とを結合（４０）する工程を含んでいることを特徴とする処理方法。
【請求項２】
上記合成画像を変換する工程は、上記合成画像に対し畳み込みカーネルを用いて空間畳み込み（２０）を行う工程を含んでおり、
上記地震学的画像の画素に関する累積値を計算する工程は、上記一連の上記画素を通過する複数の層についてそれぞれ符号付きの量を累積する工程を含んでおり、
上記層についての符号付きの量は、上記地震学的画像内の上記層の開始画素の振幅の符号に応じた量であることを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
上記符号付きの量は、上記地震学的画像の上記開始画素の振幅が正の場合に＋１であり、上記開始画素の振幅が負の場合に−１であることを特徴とする請求項２に記載の処理方法。
【請求項４】
上記空間畳み込みを垂直方向に実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項５】
上記畳み込みカーネルは、ウェーブレットであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項６】
上記合成画像を変換する工程は、上記合成画像と上記地震学的画像とを結合（４０）する工程を含んでおり、
上記地震学的画像の画素に関する累積値を計算する工程は、上記一連の上記画素を通過する複数の層についてそれぞれユニタリ値を累積する工程を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項７】
上記合成画像を変換する工程は、Ｐ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）α×Ｓ（ｘ，ｙ）βで表わされる画素毎の積によって上記合成画像と上記地震学的画像とを結合（４０）する工程を含んでおり、Ｐ（ｘ，ｙ）は上記地震表現における画素値を示し、Ａ（ｘ，ｙ）は上記合成画像における上記画素の累積値を示し、Ｓ（ｘ，ｙ）は上記地震学的画像における上記画素の振幅を示し、α及びβは２つの正の指数を示していることを特徴とする請求項１または６に記載の処理方法。
【請求項８】
α＝１／２であり、β＝１であることを特徴とする請求項７に記載の処理方法。
【請求項９】
上記地表下の地震学的画像を処理するシステムのためのコンピュータプログラムであって、上記地震学的画像を処理するシステムのコンピュータにより該プログラムが実行されるときに請求項１から８のいずれか１項に記載の処理方法の各工程を実行する命令を含むプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地表下を表わす地震学的画像の解析に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に石油探査においては、地表から、または、井戸掘り機の中から地球物理学的測定を行い、その結果から石油貯留層の場所を発見することが知られている。反射地震の技術において、この測定は、地表下に波を放射すること、及び、調査している地質構造からのさまざまなエコー波を含む信号を測定することを必要とする。こうした地震構造は、一般的に、異なる物質や断層などを隔てる面になっている。また、その他の測定が、井戸から実行される。その結果、音波もしくは電磁波放射物が、地表下に送られる。
【０００３】
上記測量は、一般的には地震学的画像または超音波検査画像という形態で地表下のモデルを再現するために行われる。これらの画像は、２次元（地震部分の）画像であってもよいし、３次元（地震ブロックの）画像であってもよい。地震学的画像は複数の画素からなり、該画素の明度は、インピーダンスの局所的な変化に応じた地震振幅を表わしている。
【０００４】
地球物理学者は、振幅情報を有しているこのような地震学的画像を、調査のために使用している。地球物理学者は、異なる特性を持つ地表下の複数の領域を目視により区別することができ、これにより、地表下の構造を測定することができる。
【０００５】
地震学的画像から構造情報を自動的に抽出する方法がある。特に、地震学的画像における振幅の傾きをコンピュータ解析することによって、地震層を評価することが知られている。このようにして評価された地震層は、地震学的画像を手作業で検査することによって測定された層とは対照的に、“合成された地震層”と呼ばれる。
【０００６】
２次元の地震学的画像において層を評価するためにとり得る方法の一つには、上記画像中のある画素から、局所的な振幅の傾きが最小になるような方向に向けて調査する方法がある。上記方向への伝播によって、合成された地震層を表わす線が、徐々に構成されていく。また、地震学的画像が３次元画像である場合、垂直方向に横断する表面の形の層を評価することが可能である。このために、例えば、特許文献１にて記載された伝播法を用いることが可能である。
【０００７】
合成された地震層には、合成画像を形成する累積値（もしくは合成された累積値）を生成するように処理を施すことが可能である。この合成画像は、地震学的画像と同じ次元の画像であり、地表下の構成についての構造情報を含んでいる。累積値は、例えば、次のように、コンピュータにより計算される。すなわち、上記地震学的画像の各画素を開始点として、層は、勾配伝播法によって評価され、このように評価された層の各画素には１の値が割り当てられ、その他の画素に０の値が割り当てられる。地震学的画像の様々な画素から得られる複数の層の合成画像の各画素に割り当てられる上記値（１もしくは０）の合計が累積値となる。高い累積値は、画像中の特に異なる複数の層が交わる範囲に相当する。一方、低い累積値は、物理的特性が比較的均一である範囲を表す。
【０００８】
累積値を合成することによって形成される上記画像を、特許文献２において記載された方法で変換することにより、地震画像の年代層序を解析することができる。上記変換は、非線形変換でなく、垂直線に沿って累積値を積分することによって計算される。これにより、物理年代のスケールから擬似地質年代のスケールに変換される。上記変換画像は、地質堆積物に対応すると解釈される接続部分を含み、これにより、それらの間の地質学的な切れ目を表わすようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】仏国特許第２８６９６９３号明細書
【特許文献２】米国特許第６７７１８００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
評価対象の層について計算された合成画像は、構造情報の概要のようなものを構成するので、地表下の構造を把握するのに有用である。それらが視覚化する情報は、岩石学と比べると構造化されており、それらはもはや地震の振幅値を含まず、ただ値が連続する部分と連続しない部分とを含んでいる。このことが、地震学的画像内の構造を見分けるのが非常に困難であるにも関わらず地震学的画像そのものの調査を好む地球物理学者の興味を限定する。本明細書は、様々な方式の画像の利点を共存させる新しい形の地震学的画像処理を紹介するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述したように、地表下の地震学的画像を処理する方法であって次のステップを含む方法を提案する。
・地震学的画像を解析することにより地表下のある領域内の複数の地震層（seismic horizon）を評価する工程
・複数個の累積値からなる合成画像を形成するために、一連の評価された複数の地震層に沿って累積して、上記地震学的画像の各画素に関する累積値を計算する工程
・合成画像の画素に符号付き振幅(signed amplitude)が割り付けられた地震表現を得るために合成画像を変換する工程
上記合成画像は元の地震学的画像に近い表現状態に戻るように再処理される。上記地震表現は、合成画像から得られる構造情報を加えることによって拡張された地震学的画像と見なすこともできる。これにより、画像を容易に読み取らせたり解釈させたりすることがなくなる。
【００１２】
上記方法の一実施形態では、地震学的画像の画素に関連づけられている累積値の計算は、上記画像を通過する上記一連の層にそれぞれ関連づけられた符号付きの量を累積することを含んでいる。また、層に関する符号付きの量は、地震学的画像内の上記層の開始画素の振幅の符号に応じたものとなっている。
【００１３】
このように生成された合成画像は、通常、常に正の量の累積値によって得られた明瞭でない画像となる。しかしながら、これらの符号付き振幅は、インピーダンスの変化に関連するいくつかの物理的情報を伝播する。このような合成画像を変換するステップは、ウェーブレットのような畳み込みカーネルを持った上記合成画像の空間の畳み込みから構成される。これらは、より妥当な地震振幅の画像を供給する。
【００１４】
上記方法の他の形態は、合成画像を変換するステップが、合成画像と地震学的画像とを結合するステップを含んでいる。
【００１５】
合成画像と地震学的画像との結合は、特に、Ｐ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）α×Ｓ（ｘ，ｙ）βから得られる画素毎の積になる。ここで画素の値であるＰ（ｘ，ｙ）は、上記地震表現における画素の値を示し、Ａ（ｘ，ｙ）は、合成画像内の上記画素の累積値を示し、Ｓ（ｘ，ｙ）は地震学的画像の上記画素の振幅を示し、α及びβは２つの正の指数を示す。
【００１６】
本発明の他の特徴は、地表下の地震学的画像を処理するシステムのコンピュータプログラムに関する。このプログラムは、地震学的画像処理システムのコンピュータによりプログラムが実行されるときに前述した各ステップを実行する命令を含んでいる。
【００１７】
本発明の特別な特徴及び有利な点は、以下の限定されない典型的な実施形態を添付の図面を参照しながら説明する中で明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、地震学的画像の典型的なデータを示す。
【図２】図２は、図１の地震学的画像から得られた合成画像の一形態を示す。
【図３】図３は、地震学的画像の処理方法の典型的な実施形態を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図３に示した方法によって構造上改良された地震表現を示す。
【図５】図５は、地震学的画像の処理方法の別の典型的な実施形態を示すフローチャートである。
【図６】図６は、図５に示した方法に使用される合成画像の別の形態を示す。
【図７】図７は、図５に示した方法によって構造上改良された地震表現を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１を参照すると、一般に、地震学的画像は、地震の振幅に相当する輝度を有する画素の配列の形態である。一般に、２色表示であり（図示しない）、一方の色は負の振幅であり、他方の色は正の振幅である。画像が２次元である場合、上記地震学的画像は、鉛直方向に関する地震波形の２次積分に相当し得る。また、地震学的画像は、鉛直方向に関する地震波形の３次積分によって得られる地震ブロックを通る縦断面に相当し得る。
【００２０】
従来公知の手法では、このような地震学的画像は処理されて、評価される地震層に沿って累積することによって図２に表されるような合成画像を生成し得る。上記合成画像は、例えば、グレイの陰影を用いて単色によって表示される。グレイの陰影は、画素の累積値が高いほど暗くなる。図２の場合、これらの累積値は全て正の値である。
【００２１】
図２に示される上記合成画像は、導入部において述べた従来の方法によって、図１の地震学的画像から得られている。当該従来の方法は、例えば図３に示される手順１０にしたがって実施される。
【００２２】
この手順１０は、地震学的画像の各画素に関する層の評価、および各画素に関する累積値Ａ（ｘ，ｙ）の算出を包含している。第１の開始画素（ｘ、ｙ）は、ステップ１１において選択される。上記累積は、累積値Ａ（ｘ，ｙ）の値を単位値だけ増加させることによって、ステップ１２において行われる。もし現在の地震層が完全に対象とされていない場合（試験１３）（すなわち、その伝播が上記画像の２つの側方の端部にまだ達していない場合）、累積ステップ１２に戻る前に、現在の層の次の画素（ｘ、ｙ）がステップ１４において選択される。上記選択は、上記地震学的画像の局所的な振幅の変動に依存して選択される伝播の方向における隣接する画素を選択することによって、ステップ１４において達成される。試験１３において、現在の地震層が完全に対象とされていることが判明すると、当該手順は、試験１５において、全ての開始画素が考慮に入れられているか否かを決定する。試験１５において“ｎｏ”と決定されない限り、新しい開始画素が画素（ｘ、ｙ）をステップ１６において取得され、当該手順は、ステップ１２に戻って、この開始画素から層を伝播させ、この層に沿って出くわす画素の累積値を更新する。累積値Ａ（ｘ，ｙ）からなる上記合成画像は、判断１５において全ての開始画素が考慮されていることが判明すると、終了する。
【００２３】
このような合成画像の画素に符号付き振幅を割り当てるために、合成画像は、元の地層学的画像と上記振幅とを結合することによって変換される。
【００２４】
図３によって示される例において、上記結合は、画素×画素の積の形態として以下のように実行される。
Ｐ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）α×Ｓ（ｘ、ｙ）β      （１）
ここで、Ｓ（ｘ、ｙ）は、元の地震学的画像における画素（ｘ、ｙ）の値であり、Ｐ（ｘ，ｙ）は、合成画像の変換から生じる地震学的な表示における画素（ｘ、ｙ）の値である。
【００２５】
上記指数α及びβは、それぞれの特定の用途に対する要求に応じて適合され得る。石油貯留層の探索のためには、数値がα＝１／２、β＝１を満たしていることが決定されている。
【００２６】
図４は、図１の地震学的画像と結合された図２の合成画像から、指数の値α＝１／２、β＝１とともに得られた地震学的な表示を示す。上記表示が上記地震学的画像と同種のものであるとき、当該表示も２色表示であり得、一方の色は負の振幅であり、他方の色は正の振幅である。上記２色表示は、合成画像の画素に再配分された地震学的な振幅の絶対値に対応する画素の輝度をともなっている。
【００２７】
図１の地震学的画像に与えられている構造的な増幅が、図４において見られ得る。加えられた構造的な情報は図２の合成画像に由来し、当該情報によって、特に地震学的画像の左部分（最もノイズが多い）の地質構造がはっきりと見えるようになる。上記地震学的画像の右部分（ノイズが相対的に少ない）において、構造的な増幅は、地震のデータの解釈を容易させるような強調を提供する。一般的に言って、図４の種類のような地震学的な表示を観察する地球物理学者は、通常の解釈を進めることができ、構造的な増幅を役立てることができる。
【００２８】
図５は、上記方法の別の例示的な実施形態を示している。当該方法は、図３の変形であり、地震学的画像から岩相の解釈及び構造的な解釈を進めるために、図３の変形例として使用され得る。
【００２９】
合成画像を生成する手順３０は、図３の手順１０に対して、開始画素の地震振幅の符号を考慮に入れるように、修正されている。この手順３０は、図３の手順１０の処理と非常に似ており、同じ参照番号によって示されているステップは同一である。
【００３０】
ステップ１１またはステップ１６において、評価する層について開始画素を選択した後、符号付きの量δは、地震学的画像の開始画素の符合に対応するように、ステップ３１において以下のように決定される：Ａ（ｘ，ｙ）≧０の場合にδ＝＋１、Ａ（ｘ，ｙ）＜０の場合にδ＝−１。現在の開始画素から評価される層に沿った画素の累積値Ａ（ｘ，ｙ）に、上記符号付きの値δが加算される（ステップ３１またはステップ１４の後に実行されるステップ３２おいて）。
【００３１】
これによって生じる合成画像は、図１の地震学的画像の場合に関する図６に示されるように表示される。ここで、その表示は、例えば２色表示（図示しない）があり、一方の色は負の振幅であり、他方の色は正の振幅である。上記２色表示は、合成画像の画素に再配分された地震学的な振幅の絶対値に対応する画素の輝度をともなっている。当該表示は、図２の例より構造が強調されずに、見られ得る。しかし、符号情報の一部が考慮されており、地震学的な様式（図７）の表示を得るために、合成画像は、ステップ４０において、重畳カーネルＷ（ｘ，ｙ）を用いた空間重畳を当該合成画像に適用すること（Ｐ（ｘ、ｙ）＝Ａ（ｘ、ｙ）＊Ｗ（ｘ）と記号標記される）によって、変換される。
【００３２】
実際には、鉛直方向（ｘ）に沿った重畳演算を実行するためには、以下の式を満たす：
【００３３】
【数１】
0005579613.tif 000002
【００３４】
より詳細には、式（２）に用いられている重畳カーネルＷ（ｘ）は、例えば以下のリッカー（Ricker）ウェーブレットの形式といった、ウェーブレットであり得る：
【数２】
0005579613.tif 000003
ここで、Ａは定数（例えば、Ａ＝１）であり、σは、元の地震学的画像の帯域幅に応じての選択される倍率である。倍率σは、例えば、評価される地震層の厚さの平均値に相当する。
【００３５】
ここに説明されている方法は、コンピュータまたはワークステーションにおいて典型的に実施される。当該コンピュータまたはワークステーションにおいて、プロセッサが、プログラムの制御下の上述のステップ、記憶装置（例えば、ハードドライブ、メモリ）から取り込まれた地震学的画像に対して当該プロセッサによって実行される指示を実行する。上記地震学的画像は、図３または図５で示されるように処理され得る。このような処理によって、地震画像に戻すために上記画像を変換して地震学的画像に戻す前に、合成画像（または地震層でさえ）が生成され、それから記録され得る。
【００３６】
多くの変形が、本発明の範囲を逸脱することなく、上述の非限定的な実施形態に対して一般的に適用され得る。特に、上記方法は、３次元の地震学的画像に適用可能である。
【図１】
0005579613.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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