CN100549731C - 检波点二次定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种在滩浅海地区石油地震中的检波点二次定位方法，具体是基于线校初至拉平的检波点二次定位方法，先找到一个检波点的位置，如果用这个位置点的数据对该检波点的道集数据做线性动校正后，初至拉平效果最好，则这个点的坐标就是检波点的实际位置坐标。本发明与传统的“圆圆相交定位法”速度提高了7倍以上，同时定位精度也有了明显的提高。在一束线约3300多炮，共有960个检波点的施工中，用本方法进行二次定位运算需要60分钟，而利用传统的“圆圆相交定位法”做定位运算需要420分钟，减轻了相关人员的工作强度，节省了大量的工作时间。

Description

检波点二次定位方法

技术领域

本发明涉及石油地质勘探施工技术，是一种在滩浅海地区石油地震中的检波点二次定位方法。

背景技术

在滩浅海地区石油地质地震勘探施工中，需要用船将检波器沉放到海底，沉放时一般由卫星定位(GPS)设备记录检波点的大地坐标，这个过程通常叫检波点的一次定位。如果检波点的位置准确，在地震观测采集的信息中检波点的道集数据做线性动校正后，初至起跳点应该拉平(如图1)。地震观测采集时准确的检波点位置是高品质地震探勘资料的必要条件，是获得高质量的叠加剖面和最终成果剖面的条件。

在实际观测中，由于船的行使状态、沉放操作以及风浪，潮汐，海沟等影响，会造成检波器位置偏移，使得线性动校正后初至起跳点不能拉平(如图2)，这样，在对道集数据做叠加处理时将不能保证同一反射层的反射信号同相叠加，使叠加剖面的分辨率降低，严重影响最终处理成果剖面的质量。所以需要对检波点位置进行二次定位。

目前检波点二次定位有两种方法：声纳定位法与初至波定位法，《石油物探》2003年第4期公开了采用的“圆圆相交定位方法”，原理如图3。R为要求取的检波点的实际位置，声纳定位时声纳设备绑在检波器上；初至波定位时S1，S2，S3是炮点位置；声纳定位时，S1，S2，S3是声纳定位船的位置。

分别以S1，S2为圆心，以速度(V1，V2)乘以时间(T1，T2)为半径画圆，当V1*T1+V2*T2大于S1S2并且V1*T1-V2*T2的绝对值小于S1S2时，两个圆有两个交点，两个交点中的有一个点就是检波点的实际位置；同样，分别以S1，S3为圆心，以速度(V1，V3)乘以时间(T1，T3)为半径画圆，当V1*T1+V3*T3大于S1S3并且V1*T1-V3*T3的绝对值小于S1S3时，两个圆有两个交点，两个交点中的有一个点就是检波点的实际位置；当S1，S2，S3的位置准确，并且V1、V2、V3、T1、T2、T3都准确时，S1与S2相交，S1与S3相交会有一个公共的交点，这个公共的交点就是检波点的实际位置。

另外，当V1*T1+V2*T2等于S1S2或者V1*T1-V2*T2的绝对值等于S1S2时，以S1，S2为圆心，以速度(V1，V2)乘以时间(T1，T2)为半径画圆，两个圆将有一个交点，这个交点就是检波点的实际位置。其中：在做初至波定位时，速度V1、V2、V3是震波的综合速度，时间T1、T2、T3是震波的初至时间；在做声纳定位时，速度V1、V2、V3是声波在水中的传播速度，时间T1、T2、T3是声波在水中传播的单程时间。

这种方法在实际应用中，S1，S2，S3的位置以及V1、V2、V3、T1、T2、T3都不是绝对准确，所以，三个圆两两相交时一般没有公共的交点，不能通过3个圆的相交确定检波点的二次定位点的位置，还要通过以下两个步骤完成：1)对所有与该检波点相关的炮点位置(声纳定位船位置)确定的圆进行运算，同时要判断哪些圆有交点，哪些圆无交点，并要考虑两个圆相交时，两个圆的相对位置对计算误差的影响等等，通过两两相交的运算，得到多个交点(散点)；2)对得到的多个交点(散点)做求“重心”的运算，该“重心”位置就是该检波点的二次定位点的位置。

可见，现有的“圆圆相交定位方法”的运算量大，占用的人力和物力很多，同时，在定位运算时，两个圆的相对位置对定位精度会产生影响，使之难以获得较高的二次定位。

发明内容

本发明目的是提供一种可以有效地提高定位速度和精度的检波点二次定位方法。

本发明提供如下技术方案，采用如下步骤：

1)采用常规的方法对施工区观测采集地震数据，进行炮集数据的初至时间拾取，得到每个激发点到检波点的初至时间T；

2)采用常规的方法建立施工区域的速度场，得到激发点到检波点的震波传播速度V；

3)以检波点的一次定位点位置为中心，将周围的区域划分成网格，网格区域的边长2*DS，每边的网格数为：m＝2*int(DS/d)，d为网格的间隔，DS是检波点的偏差范围；

4)将一个网格节点位置做为检波点位置，对该检波点的道集数据做线校，并计算初至拉平效果；

将一个网格节点位置XX[j]，YY[k]作为检波点位置，计算每一道的线性动校正量与该道初至时间的差值 $\frac{\sqrt{{\left(X\right[i]-\mathrm{XX}[j\left]\right)}^2+{\left(Y\right[i]-\mathrm{YY}[k\left]\right)}^2}}{V\left[i\right]}-T\left[i\right]$ ，该差值就是线性动校正后，该道的初至起跳点偏离0基准线的偏差；

式中：j＝1，2…m+1；k＝1，2…m+1表示对(m+1)×(m+1)个网格节点计算；

$\sqrt{{\left(X\right[i]-\mathrm{XX}[j\left]\right)}^2+{\left(Y\right[i]-\mathrm{YY}[k\left]\right)}^2}$ 是第i个炮点(X[i]，Y[i])到该检波点假设位置(XX[j]，YY[k])的距离；

$\frac{\sqrt{{\left(X\right[i]-\mathrm{XX}[j\left]\right)}^2+{\left(Y\right[i]-\mathrm{YY}[k\left]\right)}^2}}{V\left[i\right]}$ 是震波从第i个炮点(X[i]，Y[i])传播到该检波点设定位置(XX[j]，YY[k])所用的时间；

T[i]是震波从第i个炮点(X[i]，Y[i])传播到该检波点实际位置所用的时间，即初至时间；

初至拉平效果SDT[j][k]是每一道线性动校正后初至起跳点偏离0基准线的偏差的绝对值之和，

$\mathrm{SDT}\left[j\right]\left[k\right]=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{\sqrt{{\left(X\right[i]-\mathrm{XX}[j\left]\right)}^2+{\left(Y\right[i]-\mathrm{YY}[k\left]\right)}^2}}{V\left[i\right]}-T\left[i\right]);$

其中：i＝1，2…n表示对该检波点的所有数据道计算；

5)得到初至拉平效果SDT[j][k](j＝1，2…m+1；k＝1，2…m+1)中最小的一个SDT[j0][k0]，其XX[j0]，YY[k0]为检波点的二次定位点位置坐标。

本发明提供如下技术方案，所述的步骤3)中，网格的间隔d根据要求的定位精度确定；检波点的偏差范围DS根据一次定位点的定位精度确定。

对施工区所有检波点的二次定位重复步骤3)至5)步骤。

本发明做二次定位运算的速度较传统的“圆圆相交定位法”提高了7倍以上，同时定位精度也有了明显的提高.例如：在一束线约3300多炮，共有960个检波点的施工中，用本方法进行二次定位运算需要60分钟，而利用传统的“圆圆相交定位法”做定位运算需要420分钟，减轻了相关人员的工作强度，节省了大量的工作时间。

附图说明

图1为检波点位置准确时线校后初至拉平效果图；

图2为检波点位置不准确时线校后初至拉平效果图；

图3为圆圆相交定位方法原理图。

具体实施方式

本发明是基于线校初至拉平的检波点二次定位方法，先找到一个检波点的位置，如果用这个位置点的数据对该检波点的道集数据做线性动校正后，初至拉平效果最好，则这个点的坐标就是检波点的实际位置坐标。

具体步骤如下：

1)采用常规的方法对施工区观测采集地震数据，进行炮集数据的初至时间拾取，得到每个激发点到检波点的初至时间T；

2)采用常规的方法建立施工区域的速度场，得到激发点到检波点的震波传播速度V；

3)以检波点的一次定位点位置为中心，将周围的区域划分成网格，网格区域的边长2*DS，每边的网格数为：m＝2*int(DS/d)，d为网格的间隔，DS是检波点的偏差范围；

4).将一个网格节点位置假设为检波点位置，对该检波点的道集数据做线校，并计算初至拉平效果；

将每一个网格节点位置XX[j]，YY[k]假设为检波点位置，计算每一道的线性动校正量与该道初至时间的差值 $(\frac{\sqrt{{\left(X\right[i]-\mathrm{XX}[j\left]\right)}^2+{\left(Y\right[i]-\mathrm{YY}[k\left]\right)}^2}}{V\left[i\right]}-T\left[i\right]),$ 该差值就是线性动校正后，该道的初至起跳点偏离0基准线的偏差，所有道的偏差值的绝对值之和，可以表示初至拉平效果SDT[j][k]。

SDT[j][k]是每一道线性动校正后初至起跳点偏离0基准线的偏差的绝对值之和。该值越小，越接近0，说明初至拉平效果越好。

$\mathrm{SDT}\left[j\right]\left[k\right]=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{\sqrt{{\left(X\right[i]-\mathrm{XX}[j\left]\right)}^2+{\left(Y\right[i]-\mathrm{YY}[k\left]\right)}^2}}{V\left[i\right]}-T\left[i\right]);......\left(1\right)$

表达式(1)中：

SDT[j][k]中j＝1，2…m+1；k＝1，2…m+1表示对(m+1)×(m+1)个网格节点计算； $\sqrt{{\left(X\right[i]-\mathrm{XX}[j\left]\right)}^2+{\left(Y\right[i]-\mathrm{YY}[k\left]\right)}^2}$ 是第i个炮点(X[i]，Y[i])到该检波点假设位置(XX[j]，YY[k])的距离；

$\frac{\sqrt{{\left(X\right[i]-\mathrm{XX}[j\left]\right)}^2+{\left(Y\right[i]-\mathrm{YY}[k\left]\right)}^2}}{V\left[i\right]}$ 是震波从第i个炮点(X[i]，Y[i])传播到该检波点假设位置(XX[j]，YY[k])所用的时间，即线性动校正量；

T[i]是震波从第i个炮点(X[i]，Y[i])传播到该检波点实际位置所用的时间，即初至时间；

T[i]5)比较线校初至拉平效果SDT[j][k](j＝1，2…m+1；k＝1，2…m+1)，找到其中的最小值，该最小值对应的网格节点的位置坐标就是检波点二次定位坐标。

找到SDT[j][k](j＝1，2…m+1；k＝1，2…m+1)中最小的一个SDTmin；

SDTmin＝SDT[1][1]；

SDTmin＝min(SDTmin，SDT[j][k])…………(2)

表达式(2)中：j＝1，2…m+1；k＝1，2…m+1

假设：当j＝j0，k＝k0时，SDT[j][k]值最小，那么，XX[j0]，YY[k0]就是检波点的二次定位点位置坐标。

6)对所有检波点重复3、4、5步骤，完成所有检波点的二次定位工作。

在某浅海勘探项目中，一束线共有3300炮，共有960个检波点，利用本发明的方法对检波点进行二次定位的过程如下：

1.对3300炮进行初至时间拾取，得到了每个激发点到检波点的初至时间；

2.建立施工区域的速度场，得到激发点到检波点的震波传播速度；

3.将一个检波点的一次点位置周围的区域划分成网格；

如：该检波点接收了n个激发点的数据，即有n个共接收点的数据道；

每个激发点的坐标为：X[i]，Y[i](i＝1，2…n)；

每个激发点到检波点的初至时间是：T[i](i＝1，2…n)；

每个激发点到检波点的震波传播速度为：V[i](i＝1，2…n)；

该检波点的一次定位点的坐标为：(X0，Y0)；

要求的定位误差是1m；

检波点的偏差范围是50m，即实际位置和一次点的偏差在50m以内，以该检波点的一次定位点(X0，Y0)为中心划分网格；

网格区域的范围是该检波点的实际位置所在的可能区域，所以，网格区域的边长100m，网格的间隔为1，所以，每边的网格数为：100；

得到(101)*(101)个网格节点，

XX[j]，YY[k](j＝1，2…101；k＝1，2…101)；

4.将一个网格节点位置假设为检波点位置，对该检波点的道集数据做线校并计算初至拉平效果；

将每一个网格节点位置XX[j]，YY[k]假设为检波点位置，对道集数据做线校，得到初至拉平效果SDT[j][k]，SDT[j][k]是每一道线性动校正后初至起跳点偏离0基准线的偏差的绝对值之和。该值越小，越接近0，说明初至拉平效果越好。

$\mathrm{SDT}\left[j\right]\left[k\right]=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{\sqrt{{\left(X\right[i]-\mathrm{XX}[j\left]\right)}^2+{\left(Y\right[i]-\mathrm{YY}[k\left]\right)}^2}}{V\left[i\right]}-T\left[i\right]);$

表达式中：j＝1，2…101；k＝1，2…101表示对101×101个网格节点计算；

5.比较线校初至拉平效果SDT[j][k](j＝1，2…101；k＝1，2…101)，找到其中的最小值，该最小值对应的网格节点的位置坐标就是检波点二次定位坐标。

找到SDT[j][k](j＝1，2…101；k＝1，2…101)中最小的一个SDTmin；

SDTmin＝SDT[1][1]；

SDTmin＝min(SDTmin，SDT[j][k])

表达式中：j＝1，2…101；k＝1，2…101

假设：当j＝j0，k＝k0时，SDT[j][k]值最小，那么，XX[j0]，YY[k0]就是检波点的二次定位点位置坐标。

步骤3、4、5完成了一个检波点的二次定位运算。

6.对所有的检波点重复3、4、5步骤，完成所有检波点的二次定位工作。

Claims (2)

1、一种检波点二次定位方法，其特征在于采用如下步骤：

1)采用常规的方法对施工区观测采集地震数据，进行炮集数据的初至时间拾取，得到每个激发点到检波点的初至时间T；

2)采用常规的方法建立施工区域的速度场，得到激发点到检波点的震波传播速度V；

3)以检波点的一次定位点位置为中心，将周围的区域划分成网格，网格区域的边长2*DS，每边的网格数为：m＝2*int(DS/d)，d为网格的间隔，DS是检波点的偏差范围；

4)将一个网格节点位置做为检波点位置，对该检波点的道集数据做线校，并计算初至拉平效果；

将一个网格节点位置XX[j]，YY[k]作为检波点位置，计算每一道的线性动校正量与道初至时间的差值 $\frac{\sqrt{{\left(X\right[i]-\mathrm{XX}[j\left]\right)}^2+{\left(Y\right[i]-\mathrm{YY}[k\left]\right)}^2}}{V\left[i\right]}-T\left[i\right]$ ，该差值就是线性动校正后，该道的初至起跳点偏离0基准线的偏差；

式中：j＝1，2…m+1；k＝1，2…m+1表示对(m+1)×(m+1)个网格节点计算；

是第i个炮点(X[i]，Y[i])到该检波点假设位置(XX[j]，YY[k])的距离；

是震波从第i个炮点(X[i]，Y[i])传播到该检波点设定位置(XX[j]，YY[k])所用的时间；

T[i]是震波从第i个炮点(X[i]，Y[i])传播到该检波点实际位置所用的时间，即初至时间；

初至拉平效果SDT[j][k]是每一道线性动校正后初至起跳点偏离0基准线的偏差的绝对值之和， $\mathrm{SDT}\left[j\right]\left[k\right]=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{\sqrt{{\left(X\right[i]-\mathrm{XX}[j\left]\right)}^2+{\left(Y\right[i]-\mathrm{YY}[k\left]\right)}^2}}{V\left[i\right]}-T[i\left]\right);$ 其中：i＝1，2…n表示对该检波点的所有数据道计算；

5)得到初至拉平效果SDT[j][k](j＝1，2…m+1；k＝1，2…m+1)中最小的一个SDT[j0][k0]，其XX[j0]，YY[k0]为检波点的二次定位点位置坐标；

6)重复步骤3)至5)步骤完成施工区所有检波点的二次定位。

2、根据权利要求1所述的检波点二次定位方法，其特征在于：步骤3)中，网格的间隔d根据已知的勘探要求的定位精度确定；检波点的偏差范围DS根据已知的一次定位点的定位精度确定。

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