專利名稱：三維地震采集觀測系統(tǒng)的激發(fā)位置確定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及地震勘探野外采集技術領域，更具體地，涉及一種在地震勘探中使用的基于三維彈性波和照明度分析的地震采集觀測系統(tǒng)的激發(fā)位置確定方法。
背景技術：
地震資料的野外采集是地球物理勘探的基礎，其質量直接影響到最終的勘探效果。通常在確定勘探任務和收集勘探區(qū)域基本資料以后，需要進行地震采集觀測系統(tǒng)的設計。目前三維地震采集觀測系統(tǒng)設計的兩個主要核心問題是提高采集信號的品質(以分辨率和振幅保真作為評判標準)，同時還能有效地衰減各種噪聲。為了達到上述目的，基本觀測系統(tǒng)設計流程如下所示(1)通過測井信息模擬地震道記錄，然后根據(jù)目標尺寸選擇地震記錄的最大頻率 Fmax ；(2)利用零偏移距VSP信號隨著深度衰減的規(guī)律，估計品質因子Q值；(3)根據(jù)在第(2)步得到的Q值，作出最大有效頻率隨時間變化圖(F-T圖)；(4)作出波阻抗隨著孔隙度變化圖，并以此確定目標區(qū)域地震信號需要達到的信噪比；(5)參考第(3)步得到的F-T圖，根據(jù)期望的目標深度或時間的Fmax確定激發(fā)源強度；(6)對少量實測地震數(shù)據(jù)進行疊加偏移，計算結果剖面的信噪比S/N ；(7)根據(jù)目標信噪比(一般為5)與第(6)步得到的信噪比S/N，計算所應達到的覆蓋次數(shù)；(8)計算滿足Fmax、分辨率與傾角的面元大小范圍；(9)計算最大的最小炮檢距Xmin與最大炮檢距Xmax取值范圍；(10)計算偏移孔徑取值范圍；(11)綜合考慮前面給定的采集參數(shù)取值范圍，確定各個采集參數(shù)(如面元大小、 覆蓋次數(shù)、最大炮檢距Xmax、排列長寬等等)；(12)測試參數(shù)是否滿足最小腳印原則與疊前時間偏移(PSTM)的要求；(13)檢查設備是否滿足設計的要求；(14)野外測試。常規(guī)地震觀測系統(tǒng)和采集參數(shù)設計的普遍目的是提高地震反射波品質，落實構造和小斷塊，滿足勘探的需要。實施方案和手段主要是根據(jù)以往勘探的經(jīng)驗，結合勘探新區(qū)的地質條件進行調(diào)整，進一步明顯改善的余地不大，取得突破性進展的潛力很小。由于石油勘探在向深海、盆地邊緣、山前帶等復雜地區(qū)轉移，同時老區(qū)勘探面臨的主要地質問題(例如，斷層發(fā)育，構造復雜和儲層薄等老問題)也沒有得到很好的解決，因此，設計不合理的野外采集觀測系統(tǒng)采集得到的三維地震資料會使得后續(xù)的地震資料處理和解釋工作面臨諸多難題。
例如，經(jīng)地震資料處理后斷面波、側面波仍不能達到正確歸位，加之圈閉面積小， 地震反射波品質較差，小斷塊和構造落實困難，導致花費大量人力物力進行采集得到的地震資料不能滿足實際生產(chǎn)的需要。因此，需要一種有效的三維地震采集觀測系統(tǒng)設計方法來解決這些技術問題。其中，在三維地震采集觀測系統(tǒng)設計中，激發(fā)位置(即放炮點)的確定尤為重要
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于三維彈性波和照明度分析的地震采集觀測系統(tǒng)的激發(fā)位置確定方法。地震照明分析是面向地質目標的地震正演方法，是認識和研究地震波能量在地下復雜構造中傳播的有效手段。通過對目標地質模型進行地震照明分析，可清楚識別特定位置激發(fā)后來自地質目標的反射，有助于目標導向的觀測系統(tǒng)設計，進而提高野外數(shù)據(jù)的質量，最終提高偏移剖面的質量。本發(fā)明的基本思路是采用三維彈性波波動方程數(shù)值模擬方法計算得到的照明度結果，指導三維地震采集觀測系統(tǒng)的激發(fā)位置確定，提供對基本觀測系統(tǒng)進行優(yōu)化的理論依據(jù)，使得優(yōu)化后的觀測系統(tǒng)能夠更加適應實際地質構造情況的需要。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種確定三維地震采集觀測系統(tǒng)的激發(fā)位置布局的方法，包括以下步驟對目標區(qū)域進行激發(fā)并采用三維彈性波波動方程的數(shù)值模擬方法來計算目標區(qū)域的照明度結果；對照明度結果進行分析以確定最佳的激發(fā)位置和與所述最佳的激發(fā)位置對應的接收點，其中，在確定最佳的激發(fā)位置的步驟中，如果目標區(qū)域中具有照明度低于預定數(shù)值或照明度分布不均勻的照明陰影區(qū)，則在與照明陰影區(qū)對應的激發(fā)位置處增加激發(fā)源。根據(jù)本發(fā)明的一方面，根據(jù)以下的等式將時空域三維聲波方程變換到頻率空間域
「 so ,. If ω)2 , d2~并通過有限差分法對該等式求解以計算目標區(qū)域的照明度結果。在確定最佳的激發(fā)位置的步驟中，將激發(fā)源設置在目標區(qū)域的照明陰影區(qū)中，通過在目標區(qū)域的地表檢測激發(fā)源產(chǎn)生的波場的強度來確定與照明陰影區(qū)對應的激發(fā)位置。在確定與所述最佳的激發(fā)位置對應的接收點的步驟中，將目標區(qū)域以外的后向波場設置為零，并根據(jù)在地表接收到的反射能量的強度來確定與最佳的激發(fā)位置對應的接收位置。


通過下面結合附圖進行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中圖1示出的是深度偏移與照明度結果的關系示意圖；圖2示出的是作為示例的某一地區(qū)的速度模型和不同位置的垂直切片；圖3為示出的是與圖2對應的單源照明圖切片的照明分析圖；圖4示出的是通過目標區(qū)域的照明度分析確定的最佳激發(fā)位置；
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圖5示出的是通過目標區(qū)域的照明度分析確定的最佳接收位置；圖6示出的是根據(jù)本發(fā)明的三維地震采集觀測系統(tǒng)的激發(fā)位置確定方法的流程圖。
具體實施例方式以下，參照附圖來詳細說明根據(jù)本發(fā)明的地震采集觀測系統(tǒng)的激發(fā)位置確定方法的處理過程。首先，基于基本的地震采集觀測系統(tǒng)對目標區(qū)域進行激發(fā)并計算目標區(qū)域的照明度結果。這里，基本的地震采集觀測系統(tǒng)是現(xiàn)有的地震采集觀測系統(tǒng)，照明度指的是地震波在被觀測的目標區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的能量強度分布。本發(fā)明利用三維彈性波波動方程數(shù)值模擬的方法來計算目標區(qū)域的照明度結果?；谌S彈性波波動方程的數(shù)值模擬可以反映地震波的動力學特征，其中，采用雙程波方法來適用于各種復雜的地質構造。具體地，本發(fā)明利用交錯網(wǎng)格高階差分方法和三維彈性波波動方程數(shù)值模擬方法的傳播算子來提高精度和效率，具體包括波場延拓算子采用頻率空間域傅里葉有限差分算子。將時空域三維聲波方程變換到頻率空間域，其形式為
權利要求
1.一種確定三維地震采集觀測系統(tǒng)的激發(fā)位置的方法，包括以下步驟按照預定的激發(fā)位置布局對目標區(qū)域進行激發(fā)并采用三維彈性波波動方程的數(shù)值模擬方法來計算目標區(qū)域的照明度結果；對照明度結果進行分析以確定最佳的激發(fā)位置和與所述最佳的激發(fā)位置對應的接收占，其中，在確定最佳的激發(fā)位置的步驟中，如果目標區(qū)域中具有照明度低于預定數(shù)值或照明度分布不均勻的照明陰影區(qū)，則在與照明陰影區(qū)對應的激發(fā)位置處增加激發(fā)源。
2.如權利要求1所述的方法，其中，根據(jù)以下的等式將時空域三維聲波方程變換到頻率空間域
3.如權利要求1所述的方法，其中，在確定最佳的激發(fā)位置的步驟中，將激發(fā)源設置在目標區(qū)域的照明陰影區(qū)中，通過在目標區(qū)域的地表檢測激發(fā)源產(chǎn)生的波場的強度來確定與照明陰影區(qū)對應的激發(fā)位置。
4.如權利要求3所述的方法，其中，在確定與所述最佳的激發(fā)位置對應的接收點的步驟中，將目標區(qū)域以外的后向波場設置為零，在確定的最佳激發(fā)位置進行激發(fā)，并根據(jù)在地表接收到的反射能量的強度來確定與最佳的激發(fā)位置對應的接收位置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種三維地震采集觀測系統(tǒng)的激發(fā)位置確定方法，包括以下步驟對目標區(qū)域進行激發(fā)并采用三維彈性波波動方程的數(shù)值模擬方法來計算目標區(qū)域的照明度結果；對照明度結果進行分析以確定激發(fā)位置和與激發(fā)位置對應的接收點，其中，如果目標區(qū)域中具有照明度低于預定數(shù)值或照明度分布不均勻的照明陰影區(qū)，則在與所述照明陰影區(qū)對應的激發(fā)位置處增加激發(fā)源。本發(fā)明的方法可以幫助目標導向的地震觀測系統(tǒng)的設計，進而提高野外數(shù)據(jù)的質量，提高偏移剖面的質量。
文檔編號G01V1/02GK102313900SQ20111025638
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權日2011年9月1日
發(fā)明者何光明, 巫駿, 敬龍江, 李亞林, 耿春, 胡善政, 陳愛萍, 龍資強 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司