CN102023312A - 三维观测系统采集脚印定量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维观测系统采集脚印定量分析方法，根据三维观测系统设计预案输入SPS数据，计算三维观测系统各面元的能量变化权系数W值；通过得到的各面元W值分布，对三维观测系统采集脚印进行定性分析；通过计算分析各面元W值的差值、均值和均方差值，对三维观测系统采集脚印进行定量分析；对比选择采集脚印最小的三维观测系统设计预案，本发明可对三维观测系统引起的采集脚印进行定性、定量分析，也可定量对比三维观测系统变观前后的性能差异，使采集脚印在观测系统设计阶段就达到最小化，保证剖面振幅的准确性和连续性，为提高储层预测、油藏描述和AVO(地震振幅与相位关系)研究精度提供保障。

Description

三维观测系统采集脚印定量分析方法

技术领域

本发明涉及一种三维观测系统采集脚印定量分析方法，属于石油地震勘探三维观测系统优化设计领域，具体地说是一种地震采集三维观测系统采集脚印定量分析方法。

背景技术

采集脚印是指在地震资料采集与处理过程中留下的人为痕迹，表现方式为地震剖面或切片上不同面元位置处规则性的振幅变化假象，可以理解为各段偏移距叠加次数图像经过一定加权后的线性和。一般情况下，不合理的观测系统设计会带来严重采集脚印假象，从而掩盖或是削弱真正的反射信号，进而影响地震解释工作的准确性。如果在处理中压制采集脚印，就可能同时削弱了部分真正的信号。国际上，在第69届和第70届SEG年会中提出采集脚印对地震解释的影响，国内是在本世纪初开始关注采集脚印问题。2006年熊金良、狄帮让、岳英等人发表文章《基于地震物理模拟的采集脚印分析》(石油地球物理勘探，2006，41(5)：493～497)，通过置于水槽中的反Z字形砂体物理模型试验，研究采集脚印的地震物理模拟生成机理，发现采集脚印是一种周期性的规则噪声，可以进行预测、识别。2007年侯成福、蒋连斌、高书琴发表文章《三维观测系统与采集脚印》(石油地球物理勘探，2007，42(6)：611～615)，分析采集脚印与观测系统关系，发现影响三维观测系统采集脚印的因素包括激发和接收线距、宽方位和窄方位、覆盖次数、方位角、炮检距和源致线性干扰。附图1是侯成福等人发表的文章中四种三维观测系统采集脚印显示图，表现了不同三维观测系统引起的采集脚印的变化情况。

上述现有技术指出了采集脚印对三维观测系统的影响，但没有对采集脚印进行量化，不能有针对性的对观测系统引起的采集脚印进行压制，进而影响观测系统设计的优化和采集资料准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维观测系统采集脚印定量分析方法，克服现有技术中没有量化采集脚印，影响观测系统设计优化和采集资料准确性的缺陷。

本发明是根据三维观测系统设计预案输入SPS数据，计算三维观测系统各面元的能量变化权系数W值；通过得到的各面元W值分布，对三维观测系统采集脚印进行定性分析；通过计算分析各面元W值的差值、均值和均方差值，对三维观测系统采集脚印进行定量分析；对比选择采集脚印最小的三维观测系统设计预案，具体步骤如下：

1)由三维观测系统方案得到SPS数据，并由SPS数据计算得到不同三维观测系统地震采集满覆盖区内多个面元属性；

2)计算各个面元的能量变化权系数W；

3)由能量变化权系数W做数据切片，生成针对目的层的水平切片X-Z轴、Y-Z轴振幅切片；

4)通过分析切片显示的各个面元内W的周期性，对采集脚印定性分析；

5)通过分析切片显示的各个面元内W最大值和最小值的差值、以及各个面元间的均值、均方差值，对采集脚印进行定量分析；

6)分析对比不同三维观测系统采集脚印，选择差值和均方差值最小的观测系统方案为最佳设计。

本发明从三维观测系统设计入手，即可对三维观测系统引起的采集脚印进行定性、定量分析，也可定量对比三维观测系统变观前后的性能差异，使采集脚印在观测系统设计阶段就达到最小化，保证剖面振幅的准确性和连续性，为提高储层预测、油藏描述和AVO(地震振幅与相位关系)研究精度提供保障。

附图说明

图1为现有技术中四种三维观测系统采集脚印显示图；

图2为本发明设计流程图；

图3为本发明采集脚印显示图；

图4为本发明图3沿横向的切线图；

图5为本发明计算出指定区域内采集脚印量化值；

图6为本发明图5放大后各面元内W量化值；

图7为本发明不同束间滚动距对采集脚印影响分析图；

图8为本发明变观前后的观测系统束线模板图；

图9为本发明变观前后采集脚印分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

由附图2可知，本发明是根据三维观测系统设计预案输入SPS数据，计算三维观测系统各面元的能量变化权系数W值；通过得到的各面元W值分布，对三维观测系统采集脚印进行定性分析；通过计算分析各面元W值的差值、均值和均方差值，对三维观测系统采集脚印进行定量分析；对比选择采集脚印最小的三维观测系统设计预案，具体实施方案如下：

(1)针对目的层深度为1500M，上层速度为2000M/S、下层速度为3000M/S，设定如表1所示5个三维观测系统设计预案。

表1：采用观测系统参数

观测系统

CDP面元

道数

横向覆盖次数

纵向覆盖次数

道间距

排列线间距

激发线距

激发点距

方案一(32L2S)

方案二(32L4S)

方案三(32L8S)

方案四(32L16S)

方案五(32L32S)

1975-25-(50)-25-1975

25×25m

2560

16

20

50

100

100

50

滚动1条线

滚动2条线

滚动4条线

滚动8条线

滚动16条线

(2)由表1中的三维观测系统得到SPS数据，并由SPS数据计算得到三维观测系统地震采集满覆盖区内面元属性数据(包括每一个面元覆盖次数、炮检距和方位角)；

(3)各个面元的能量变化权系数W值由下式计算：

$w=\frac{{\cos }^2{\mathrm{\θ}}_1}{r^2}\frac{v_2\cos {\mathrm{\θ}}_1-v_1\cos {\mathrm{\θ}}_2}{v_2\cos {\mathrm{\θ}}_1+v_1\cos {\mathrm{\θ}}_2}$

式中W为能量变化权系数、θ₁为入射角、θ₂出射角、r为传播距离，V₁为上层介质等效速度、V₂为下层介质等效速度；

由上式公式计算出能量变化权系数W，并生成图3所示采集脚印显示图，再由图3沿X-Z轴、Y-Z轴生成采集脚印纵向和横向的切线图，见附图4所示；

(4)由采集脚印显示图3和采集脚印纵向和横向的切线图图4对三维观测系统设计预案采集脚印进行定性分析；

(5)满覆盖区能量变化权系数W值的差值、均值和均方差值，由如下公式计算：

差值： $\mathrm{\ΔW}=W_{\max }-W_{\min };$

均值： $\stackrel{\‾}{W}=(W_1+W_2+\·\·\·\·\·\·W_n)/n;$

均方差值： ${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{n-1}\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(W_i-W_{i-1}-\mathrm{\Δ})}^2;$

为满覆盖区内第i个面元W值；

为满覆盖区内各个面元间W的均值；

n为满覆盖区内面元个数；

其中三维观测系统设计预案中的方案5的采集脚印定量分析结果如图5、图6所示；

(6)对三维观测系统设计预案5个方案的采集脚印定量分析结果进行对比如表2和图7所示，选择采集脚印最小的三维观测系统设计预案方案1做为最佳三维观测系统设计，实现压制采集脚印的目的。

表2：分析各方案采集脚印结果

方案	方案一	方案二	方案三	方案四	方案五
						采集脚印ΔW量化对比	1.339043	2.306580	2.688583	7.026115	17.579308

实际施工中，遇到大的野外障碍物时，就需要对选定的三维观测系统方案模板如图8(a)进行变观设计，得到实际应用的三维观测系统方案模板如图8(b)，按照上述步骤对变观后实际应用的三维观测系统方案模板如图8(b)能量变化权系数W进行定量计算，得到变观前、后的三维观测系统采集脚印分布图如图9所示，对比变观前后三维观测系统采集脚印变化情况，即可为资料处理时有针对性地消除采集脚印提供依据。

Claims (6)

1.一种三维观测系统采集脚印定量分析方法，其特征是根据三维观测系统设计预案输入SPS数据，计算三维观测系统各面元的能量变化权系数W值；通过得到的各面元W值分布，对三维观测系统采集脚印进行定性分析；通过计算分析各面元W值的差值、均值和均方差值，对三维观测系统采集脚印进行定量分析；对比选择采集脚印最小的三维观测系统预案做为最佳设计。

2.根据权利要求1所述的三维观测系统采集脚印定量分析方法，其特征是对变观前、后的三维观测系统能量变化权系数W进行定量计算，得到变观前、后的三维观测系统采集脚印分布并进行对比。

3.根据权利要求1或2所述的三维观测系统采集脚印定量分析方法，其特征是各个面元的能量变化权系数W值由下式计算：

$w=\frac{{\cos }^2{\mathrm{\θ}}_1}{r^2}\frac{v_2{\cos \mathrm{\θ}}_1-v_1{\cos \mathrm{\θ}}_2}{v_2\cos {\mathrm{\θ}}_1+v_1\cos {\mathrm{\θ}}_2}$

式中W为能量变化权系数、θ1为入射角、θ2出射角、r为传播距离，V1为上层介质等效速度、V2为下层介质等效速度。

4.根据权利要求3所述的三维观测系统采集脚印定量分析方法，其特征是由各个面元的能量变化权系数W值生成采集脚印显示图、采集脚印纵向和横向的切线图，并对三维观测系统设计预案采集脚印进行定性分析。

5.根据权利要求1或2所述的三维观测系统采集脚印定量分析方法，其特征是满覆盖区能量变化权系数W值的差值、均值和均方差值，由如下公式计算：

差值：ΔW＝W_max-W_min；

均佱：W＝(W₁+W₂+……+W_n)/n；

均方差值： ${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{n-1}\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(W_i-W_{i-1}-\mathrm{\Δ})}^2;$

w_i为满覆盖区内第i个面元W值；

Δ为满覆盖区内各个面元间W的ΔW＝W_max-W_min均值；

n为满覆盖区内面元个数。

6.根据权利要求4所述的三维观测系统采集脚印定量分析方法，其特征是满覆盖区能量变化权系数W值的差值、均值和均方差值，由如下公式计算：

差值：ΔW＝W_max-W_min；

均值：W＝(W₁+W₂+……+W_n)/n；

均方差值： ${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{n-1}\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(W_i-W_{i-1}-\mathrm{\Δ})}^2;$

w_i为满覆盖区内第i个面元W值；

Δ为满覆盖区内各个面元间W的均值；

n为满覆盖区内面元个数。

Images