发明内容
本发明的目的是提供一种可提高资料频率成分和主频,提高识别和分辨薄储层的能力的盒子波组合影响频率成分的计算方法和系统。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现:盒子波组合影响频率成分的计算方法,该盒子波组合影响频率成分的计算方法包括采集新组合记录;应用该新组合记录,选取资料分析窗口;进行盒子波资料线性组合方向的主频分析,分别抽取盒子波资料中的1条平行测线方向、1条垂直测线方向,以0-100米不同线性组合基距方式,计算在选取的该资料分析窗口中的主频数值;进行模拟生产方式主频分析,分别抽取盒子波资料中的3条平行测线方向而形成面积组合、3条垂直测线方向而形成面积组合、“品”字型面积组合基距方式,计算在选取的该资料分析窗口中的主频数值;以及进行综合分析,根据上述不同线性组合基距方式、上述不同面积组合基距方式,得到资料频率主频随着不同检波器组合方式及基距的变化曲线及规律。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现:
在采集新组合记录的步骤中,应用该盒子波资料,分别抽取沿激发线方向、垂直该激发线方向的地震道原始记录,按组合基距从小到大形成新的沿该激发线方向、垂直该激发线方向组合记录。
在沿该激发线方向组合记录时,在该检波器排列沿炮线方向的1~51道记录与34炮形成一个文件,以组合基距2、4、……、98、100m分别重新进行组合,形成新的50张记录。
在垂直该激发线方向记录组合时,利用该检波器排列垂直炮线方向的1~51点与34炮记录,以组合尺寸0、2、4、……、98、100m分别重新进行组合,形成新的51张记录。
在选取资料分析窗口的步骤中,选取浅地层近排列道、中浅地层中排列道、深地层远排列道3个资料窗口。
在进行盒子波资料主频分析的步骤中,进行沿该激发线方向检波器线性组合的记录该浅地层近排列道、该中地层中排列道、该深地层远排列道的资料不同组合主频分析。
在进行盒子波资料主频分析的步骤中,进行沿垂直该激发线方向检波器线性组合的记录该浅地层近排列道、该中地层中排列道、该深地层远排列道的资料不同组合主频分析。
在进行模拟生产方式主频分析的步骤中,对照生产应用方式,进行对1、2、3串检波器组合方式和“品”字型组合方式对频率成分的影响分析。
本发明的目的也可通过如下技术措施来实现:盒子波组合影响频率成分的计算系统,该盒子波组合影响频率成分的计算系统包括记录采集模块、窗口选取模块和分析模块,该记录采集模块用于采集新组合记录,该窗口选取模块用于选取资料分析窗口,该分析模块用于分析不同组合方式记录有效波的主频、频率带宽的高端值和低端值等频谱关键点的特征,分析不同组合基距、不同组合方式对频率成分影响的变化规律。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现:
该记录采集模块应用该盒子波资料,分别抽取沿激发线方向、垂直该激发线方向的地震道原始记录,按组合基距从小到大形成新的沿该激发线方向、垂直该激发线方向组合记录。
该记录采集模块在沿该激发线方向组合记录时,在该检波器排列沿炮线方向的1~51道记录与34炮形成一个文件,以组合基距2、4、……、98、100m分别重新进行组合,形成新的50张记录。
该记录采集模块在垂直该激发线方向记录组合时,利用该检波器排列垂直炮线方向的1~51点与34炮记录,以组合尺寸0、2、4、……、98、100m分别重新进行组合,形成新的51张记录。
该窗口选取模块选取浅地层近排列道、中浅地层中排列道、深地层远排列道3个资料窗口。
该分析模块包括盒子波资料主频分析单元、模拟生产方式主频分析单元和综合分析单元,该盒子波资料主频分析单元进行盒子波资料主频分析,计算盒子波资料不同组合方式在选取的该资料分析窗口中的主频数值,该模拟生产方式主频分析单元进行模拟生产方式主频分析,该综合分析单元进行综合分析,得到该盒子波资料的频率主频随着不同检波器组合的变化规律。
该盒子波资料主频分析单元进行沿该激发线方向检波器线性组合的记录浅地层近排列道、中地层中排列道、深地层远排列道的资料不同组合主频分析。
该盒子波资料主频分析单元进行沿垂直该激发线方向检波器线性组合的记录浅地层近排列道、中地层中排列道、深地层远排列道的资料不同组合主频分析。
该模拟生产方式主频分析单元对照生产应用方式,进行对1、2、3串检波器组合方式和“品”字型组合方式对频率成分的影响分析。
本发明中的盒子波组合影响频率成分的计算方法和系统,归纳了检波器组合过程中,浅中地层资料主频随着检波器组合基距增大而降低、深层随着检波器组合基距增大而基本不变的变化规律,同时得到了单点采集资料的频率成分最丰富的结论。使用该方法指导组合基距大小的选择,从而在保障地震资料信噪比的基础上最大限度提高资料频率成分和主频,提高识别和分辨薄储层的能力。此方法对我国东部地区油田采用高精度、特别是单点高密度地震勘探开发具有很好指导作用。
附图说明:
图1为本发明的盒子波组合影响频率成分的计算方法的流程图;
图2为本发明的盒子波观测系统示意图;
图3为本发明中部分道记录的示意图;
图4为本发明中沿激发线方向组合浅层近排列道频谱的示意图;
图5为本发明中沿激发线方向组合中层中排列道频谱的示意图;
图6为本发明中沿激发线方向组合深层远排列道频谱的示意图;
图7为本发明中垂直激发线方向组合浅层近排列道频谱的示意图;
图8为本发明中垂直激发线方向组合中层中排列道频谱的示意图;
图9为本发明中垂直激发线方向组合深层远排列道频谱的示意图;
图10为本发明中不同组合面波频谱的示意图;
图11为本发明中沿激发线检波器1~3串数组合第一窗口频谱的示意图;
图12为本发明中垂直激发线检波器1~3串数组合第一窗口频谱的示意图;
图13为本发明中三线组合与品字组合第一窗口频谱比较的示意图;
图14为本发明中不同组合基距有效波主频变化简化图;
图15为本发明的盒子波组合影响频率成分的计算系统的结构图;
图16为本发明中单炮记录比较的示意图;
图17为本发明中目的层沙三、四段剖面比较的示意图。
具体实施方式:
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举出较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。
如图1所示,图1为本发明的盒子波组合影响频率成分的计算方法的流程图。在步骤101,采集新组合记录,即应用盒子波资料,分别抽取沿激发线方向、垂直激发线方向的地震道原始记录,按组合基距从小到大形成新的沿激发线方向、垂直激发线方向组合记录。在一实施例中,如图2所示,图2为本发明的盒子波观测系统示意图,在抽取沿激发线方向、垂直激发线方向的地震道原始记录时,数字单点检波器正方形排列,纵向与横向点距均为2m的,纵横向各51道,共2601道,纵横向长度各100m。检波器排列不动,在排列中心一个方向上以追逐炮的形式激发34炮,第一炮最小偏移距10m,第二炮最小偏移距100m,第三炮最小偏移距200m,以此类推,第30炮最小偏移距2900m。采集数据记录道数为2601×34。
在沿激发线方向组合记录时,首先,在检波器排列沿炮线方向的1~51道记录与34炮形成一个文件,相当于常规采集组合基距为0m的单炮记录1734(51×34)道,其中的前600道记录参见图3;然后以组合基距2、4、……、98、100m分别重新进行组合,形成新的50张记录。
在进行垂直激发线方向记录组合时,利用检波器排列垂直炮线方向的1~51点与34炮记录,以组合尺寸0、2、4、……、98、100m分别重新进行组合,形成新的51张记录。流程进入到步骤102。
在步骤102,选取资料分析窗口,具体说来,应用新组合记录,通过分别选取浅地层近排列道、中浅地层中排列道、深地层远排列道资料3个窗口,以便在下面的步骤中分析不同组合方式记录有效波的主频、频率带宽的高端值和低端值等频谱关键点的特征,分析不同组合基距、不同组合方式对频率成分影响的变化规律。流程进入到步骤103。
在步骤103,根据选取的资料分析窗口,分析盒子波资料主频,计算盒子波资料不同组合方式资料浅中深地层主频数值。也就是说,进行盒子波资料线性组合方向的主频分析,分别抽取盒子波资料中的1条平行测线方向、1条垂直测线方向,以0-100米不同线性组合基距方式,计算在选取的该资料分析窗口中的主频数值。根据选取的资料分析窗口,进行沿激发线方向检波器线性组合的记录浅地层近排列道、中地层中排列道、深地层远排列道资料不同组合主频分析;并且进行沿垂直激发线方向检波器线性组合的记录浅地层近排列道、中地层中排列道、深地层远排列道资料不同组合主频分析。
在浅层近排列道,如图4所示,图4为本发明中沿激发线方向组合浅层近排列道频谱的示意图,取记录浅层近道第一窗口(T0时间750~1000ms)做频谱,各曲线分别为从0m的组合到100m的组合,存在2个主峰,主频分别是51Hz、58Hz。13条谱线在第一主频区58Hz,即0~24m组合之内;
剩余38条谱线在第二主频区51Hz,即26~100m组合之内;在有效频率的高端和低端,频带随组合增大而收缩,即高频端频率降低,同时低频端频率增大,频带变窄,整个频带变窄24.6Hz。0m等小组合能量(97%)明显大于100m等大组合的能量(42%)。以相对能量10%线截取频率信息,关键点频率如表1所示。
表1 沿激发线方向组合浅层近排列道频谱特征关键值
组合方式 |
低频端频率/Hz |
主能量 |
主频/Hz |
高频端频率/Hz |
频宽/Hz |
单点0m |
5.2 |
97% |
58 |
76.4 |
71.2 |
大组合100m |
11.5 |
42% |
51 |
58.1 |
46.6 |
差值 |
-6.3 |
55% |
7 |
18.3 |
24.6 |
在中层中排列道,如图5所示,图5为本发明中沿激发线方向组合中层中排列道频谱的示意图,中层中排列道第二窗口(T0时间2250~2500ms),各曲线分别为从0m的组合到100m的组合,3个主频分别是51、55.6、58Hz。10条谱线在第一主频区域58Hz,即0~18m组合之内;剩余谱线在第二、第三主频区域,即20~100m组合之内;在有效频率的高端和低端,频带随组合增大而收缩,即高频端频率降低,频带变窄,同时低频端频率增大,频带变窄,整个频带变窄6.4Hz。0m等小组合能量(100%)大于100m等大组合的能量(52%)是显著的特点。以相对能量10%线截取频率信息,则关键点频率如表2所示。
表2 沿激发线方向组合中层中排列道频谱特征关键值
组合方式 |
低频端频率/Hz |
主能量 |
主频/Hz |
高频端频率/Hz |
频宽/Hz |
单点0m |
0 |
100% |
58 |
70.8 |
70.8 |
大组合100m |
1.9 |
52% |
51 |
66.3 |
64.4 |
差值 |
-1.9 |
48% |
7 |
4.5 |
6.4 |
在深层远排列道,参照图6,图6为本发明中沿激发线方向组合深层远排列道频谱的示意图,深层远排列道第三窗口(T0时间4250~4500ms),各曲线分别为从0m的组合到100m的组合,主频47Hz。尽管主频变化不大,但在有效频率的高端,频带随组合增大而收缩,即高频端频率降低,由69.1Hz变为55.7Hz,频带变窄13.4Hz,同时低频端频率变化不大,合计频带变窄13.4Hz。0m等小组合能量(56%)大于100m等大组合的能量(21%)是显著的特点。以相对能量10%线截取频率信息,则关键点频率如表3所示。
表3 沿激发线方向组合深层远排列道频谱特征关键值
组合方式 |
低频端频率/Hz |
主能量 |
主频/Hz |
高频端频率/Hz |
频宽/Hz |
单点0m |
0 |
56% |
47 |
69.1 |
69.1 |
大组合100m |
0 |
21% |
47 |
55.7 |
55.7 |
差值 |
0 |
35% |
0 |
13.4 |
13.4 |
在浅层近排列道,如图7所示,图7为本发明中垂直激发线方向组合浅层近排列道频谱的示意图,第一窗口0~100m组合范围内,主频范围分别是56Hz,51Hz,差值为5Hz,随组合增大而缓慢减小;在有效频率的高端和低端,频带随组合增大而收缩,即高频端频率降低,由97.3Hz变为76.5Hz,频带变窄20.8Hz,同时低频端频率增大,由13.4Hz变为20.0Hz,频带变窄6.6Hz,合计频带变窄27.4Hz。0m等小组合能量与100m等大组合的能量相当,均为85%,见图6。以相对能量10%线截取频率信息,则关键点频率如表4。
表4 垂直激发线方向组合浅层近排列道频谱特征关键值
组合方式 |
低频端频率/Hz |
主能量 |
主频/Hz |
高频端频率/Hz |
频宽/Hz |
单点0m |
13.4 |
85% |
56.0 |
97.3 |
83.9 |
大组合100m |
20.0 |
85% |
51.0 |
76.5 |
56.5 |
差值 |
6.6 |
0 |
5.0 |
20.8 |
27.4 |
在中层中排列道,如图8所示,图8为本发明中垂直激发线方向组合中层中排列道频谱的示意图,第二窗口0~100m组合范围内,主频为1个主峰47.5Hz左右;在0m等小组合,高频端50Hz以上的能量较大。在有效频率的高端和低端,频带随组合增大而收缩,即高频端频率降低,由78.5Hz变为70.1Hz,频带变窄8.4Hz,同时低频端频率增大,由0Hz变为3.8Hz,频带变窄3.8Hz,合计频带变窄12.2Hz。0m等小组合能量(85%)大于与100m等大组合的能量(74%)。以相对能量10%线截取频率信息,则关键点频率如表5。
表5 垂直激发线方向组合中层中排列道频谱特征关键值
组合方式 |
低频端频率/Hz |
主能量 |
主频/Hz |
高频端频率/Hz |
频宽/Hz |
单点0m |
0 |
85% |
47.5 |
78.5 |
78.5 |
大组合100m |
3.8 |
74% |
47.5 |
70.1 |
66.3 |
差值 |
3.8 |
11% |
0 |
8.4 |
12.2 |
在深层远排列道,如图9所示,图9为本发明中垂直激发线方向组合深层远排列道频谱的示意图,第三窗口2个主峰,组合范围0~100m,主频是42.9~47.3Hz,差值4.4Hz。在有效频率的高端,频带随组合增大而收缩,即高频端频率降低,由66.9Hz变为53.9Hz,频带变窄13Hz,同时低频端频率维持在0Hz,合计频带变窄13Hz。0m等小组合能量(71%)显著大于100m等大组合的能量(17%)。可见在深层勘探时,检波器组合并不是能接收到强的有效波能量,而是会极大降低有效波能量,换言之,单点接收会保持深层有效波能量最大。以相对能量5%线截取频率信息,则关键点频率如表6。
表6 垂直激发线方向组合深层远排列道频谱特征关键值
组合方式 |
低频端频率/Hz |
主能量 |
主频/Hz |
高频端频率/Hz |
频宽/Hz |
单点0m |
0 |
71% |
47.3 |
66.9 |
66.9 |
大组合100m |
0 |
17% |
47.3 |
53.9 |
53.9 |
差值 |
0 |
54% |
0 |
13.0 |
13.0 |
参考图4到图9,可分析频率成分随检波器组合基距增大的变化规律。上述内容分6个窗口讨论了各自资料频率成分随检波器组合基距增大的变化特征,为了归纳出明显的变化规律,对6种情况进行简化,如图14示,图14为不同组合基距有效波频谱的示意图,其中,a为浅层地层,b为深层地层。对于浅层地层当组合基距从0增大到100m时,定性认为频率主频从57Hz(取浅层情况56Hz与58Hz的中间值)以线性变化方式下降到51Hz;对于深层地层当组合基距从0增大到100m时,频率主频基本保持47Hz;对于中深层地层当组合基距从0增大到100m时,频率主频介入上述2种情况之间。在进行完如上分析后,流程进入到步骤104。
在步骤104,进行模拟生产方式主频分析。对照生产应用方式,分别抽取盒子波资料中的3条平行测线方向而形成面积组合、3条垂直测线方向而形成面积组合、“品”字型组合方式,模拟成野外生产中的1、2、3串检波器组合方式和“品”字型组合方式,计算在选取的该资料分析窗口中的主频数值,研究频率成分的变化。
在沿激发线不同串数组合时,参照图11,图11为本发明中沿激发线检波器1~3串数组合第一窗口频谱的示意图,第一窗口1、2、3条线组合谱线整体变化不大,主频54.6Hz,有效频带高频端频率80.9Hz,相对振幅均90%。第二窗口1、2、3条线组合谱线主频54.2Hz左右,相对振幅70%左右。有效频带高频端频率变化大,由91.5Hz变窄为81.0Hz。第三窗口1、2、3条线组合谱线主频47.7Hz左右,有效频带高频端频率74.4Hz。主频附近相对振幅变化大,由80%减小为59%。
在垂直激发线检波器不同串数组合时,参照图12,图12为本发明中垂直激发线检波器1~3串数组合第一窗口频谱的示意图,第一窗口1、2、3条线组合谱线整体变化不大,主频50.6Hz,有效频带高频端频率111Hz,相对振幅均由100%减小为86%。第二窗口从1、2、3条线组合谱线的变化趋势是,主频变化不大,在50.3Hz,有效频带高频端频率83.4Hz,谱线左右两端变窄一些,相对振幅均由100%减小为58%。第三窗口从1、2、3条线组合谱线的变化趋势是,主频变化不大,在43.0Hz,有效频带高频端频率78.8Hz,谱线左右两端变窄一些。相对振幅均由100%减小为75%。
在检波器三线组合与品字组合比较时,参照图13,图13为本发明中三线组合与品字组合第一窗口频谱比较的示意图。3个窗口垂直激发线三线、沿激发线三线、品字组合的频谱特征整体比较相似,能量相当。第一窗口10%能量线对应的关键频率信息相对低频端频率、主频、相对高频端频率分别是:10.1、50.7、111.5Hz;第二窗口20%能量线对应的关键频率信息相对低频端频率、主频、相对高频端频率分别是:3.3、50.7、81.3Hz;第三窗口20%能量线对应的关键频率信息相对低频端频率、主频、相对高频端频率分别是:0、46.6~50.7、81.3 Hz,品字组合主频略高,能量依次为100%、80%、77%。
在进行完如上分析后,流程进入到步骤105。
在步骤105,进行综合分析,归纳资料频率主频随着不同检波器组合的变化规律。在一实施例中,面波频谱特征及与深层远道有效波比较,参照深层远道有效波频谱图6及图9。从浅层面波发育处选取窗口做频谱。从0~100m组合面波频谱特征为,主频基本不变为9.3Hz,而带宽从0~32.6Hz变窄为5.4~14.0Hz,主频能量从100%降低为38%。0~100m组合面波频谱特征与深层远道有效波组合频谱特征图6与图9较为相似,所以深层远道组合对有效波的频率压制结果与压制面波是近似的,说明深层勘探不宜采用大组合方式。流程结束。
图15为本发明的盒子波组合影响频率成分的计算系统的结构图。盒子波组合影响频率成分的计算系统由记录采集模块201、窗口选取模块202和分析模块203组成。分析模块203包括盒子波资料主频分析单元204、模拟生产方式主频分析单元205和综合分析单元206。
记录采集模块201用于采集新组合记录,即应用盒子波资料,分别抽取沿激发线方向、垂直激发线方向的地震道原始记录,按组合基距从小到大形成新的沿激发线方向、垂直激发线方向组合记录。在沿激发线方向组合记录时,记录采集模块201首先在检波器排列沿炮线方向的1~51道记录与34炮形成一个文件,相当于常规采集组合基距为0m的单炮记录1734(51×34)道;然后以组合基距2、4、……、98、100m分别重新进行组合,形成新的50张记录。在进行垂直激发线方向记录组合时,记录采集模块201利用检波器排列垂直炮线方向的1~51点与34炮记录,以组合尺寸0、2、4、……、98、100m分别重新进行组合,形成新的51张记录。
窗口选取模块202选取资料分析窗口,具体说来,应用新组合记录,通过分别选取浅地层近排列道、中浅地层中排列道、深地层远排列道资料3个窗口,以便分析模块203分析不同组合方式记录有效波的主频、频率带宽的高端值和低端值等频谱关键点的特征,分析不同组合基距、不同组合方式对频率成分影响的变化规律。
盒子波资料主频分析单元204用于分析盒子波资料主频,计算盒子波资料不同组合方式资料浅中深地层主频数值。进行沿激发线方向检波器线性组合的记录浅地层近排列道、中地层中排列道、深地层远排列道资料不同组合主频分析;进行沿垂直激发线方向检波器线性组合的记录浅地层近排列道、中地层中排列道、深地层远排列道资料不同组合主频分析。
模拟生产方式主频分析单元205进行模拟生产方式主频分析。对照生产应用方式,进行对1、2、3串检波器组合方式和“品”字型组合方式对频率成分的影响分析。
综合分析单元206进行综合分析,归纳资料频率主频随着不同检波器组合的变化规律。在一实施例中,面波频谱特征及与深层远道有效波比较,参照深层远道有效波频谱图6及图9。从浅层面波发育处选取窗口做频谱。从0~100m组合面波频谱特征为,主频基本不变为9.3Hz,而带宽从0~32.6Hz变窄为5.4~14.0Hz,主频能量从100%降低为38%。0~100m组合面波频谱特征与深层远道有效波组合频谱特征图6与图9较为相似,所以深层远道组合对有效波的频率压制结果与压制面波是近似的,说明深层勘探不宜采用大组合方式
在一具体实施例中,沿激发线方向检波器线性组合的单炮记录浅地层近排列道资料小组合主频58Hz,大组合主频51Hz;单炮记录中浅地层中排列道资料小组合主频可以接近58Hz,大组合主频接近51Hz;单炮记录深地层远排列道资料小组合与大组合主频均为47Hz,只是大组合资料频率带宽明显变窄。垂直激发线方向检波器线性组合的单炮记录浅地层近排列道资料小组合主频为56Hz,大组合主频为51Hz;单炮记录中浅地层中排列道资料主频均为48Hz,只是小组合能量更大一些;单炮记录深地层远排列道资料主频为43~47Hz,只是大组合资料频率带宽明显变窄。1、2、3串检波器线性组合以及“品”字型检波器组合的频谱特征较为相似。沿激发线方向检波器线性组合主频为47~55Hz;垂直激发线方向检波器线性组合主频为43~50Hz。面波组合频谱特征与有效波深层远道组合频谱特征较为相似,深层远道组合对有效波的频率压制结果与压制面波是近似的,所以在深层勘探时不宜使用大组合检波器接收。
在高信噪比地区,应该采用单点或小组合接收方式,提高资料频率成分;而在低信噪比地区,为了提高信噪比而将组合基距加大,这同时会降低了资料频率成分。对于一个具体地区来说,应该找到压制噪音和提高频率成分的最佳平衡点,过分强调压制噪音或过分强调提高频率成分都不利于提高资料整体品质。
在另一具体实施例中,施工10束线,7728炮,8316万道,一次资料面积44.08km2,3D3C数据7.5Tb。参照图16和图17,图15为本发明中单炮记录比较的示意图,图17为本发明中目的层沙三、四段剖面比较的示意图,在图16中,左边为老组合,右边卫新单点。在图16中,左边为新剖面,右边为老剖面。从图16和图17可以看出,单点接收高密度三维地震技术的优势明显,与组合接收老资料以及邻区组合接收二次采集资料相比,主要目的层的分辨率得到了较大的提高,其中单炮沙一段有效频带由5-80Hz拓宽为5-130Hz,剖面沙三、沙四段有效频带由0-57Hz拓宽为0-92Hz。
高密度观测系统的面元属性得到进一步改善,降低了采集脚印;全数字接收系统不仅对信号实现了均匀采样,而且完整录取了弱信号和噪音,有利于后续资料的进一步处理。连续波场采样、均匀采样、密集采样、对称采样是高密度地震采集技术的本质;保护高频弱信号,保证高空间采样的精度是高密度地震技术的关键。单点检波器接收单炮频率高、信噪比低,通过室内组合或高覆盖次数迭加可以提高信噪比,对后续资料处理提出了更高的要求。
本发明中的盒子波组合影响频率成分的计算方法和系统在中国尚无先例,采用数字检波器、单点接收、高密度空间采样的观测方式进行的三维地震采集,与常规的三维地震(模拟检波器、组合接收、松散空间采样)相比有着巨大差别和优势,获得极大成功。