CN103454680B - Walk-away VSP观测系统垂向覆盖次数的计算方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种Walk-away？VSP观测系统垂向覆盖次数的计算方法，包括：在平面内加载井轨迹数据，在过井口位置沿二维VSP测线方向绘制一条剖面线以将平面数据切成剖面，剖面上仅有井轨迹显示；在切出的剖面上布设Walk-away？VSP观测系统并且确定所有炮检对关系；再按预定间隔划分网格；计算所有炮检对的反射点位置并确定反射点轨迹；将划分成的网格里面的反射点进行叠加，统计垂向网格内的覆盖次数；提取目的层覆盖次数并进行均匀性分析。

Description

Walk-away VSP观测系统垂向覆盖次数的计算方法

技术领域

本发明涉及Walk-awayVSP观测系统设计分析评价技术，属于垂直地震剖面观测系统优化设计领域，具体地说涉及一种Walk-awayVSP观测系统垂向覆盖次数的计算和分析方法。

背景技术

VSP(垂直地震剖面)是一种地震观测方法，它是与通常地面观测的地震剖面相对应的。地面观测的地震剖面是在地表附近的一些点上激发地震波，同时在沿地面测线布置的一些检波点上进行观测；垂直地震剖面也是在地表附近的一些点上激发地震波，但它是在沿井孔不同深度布置的一些检波点上进行观测。前者检波器放在地表，测线沿地面布置，所以又称为水平(或地面)地震剖面；后者检波器放在井中，测线沿井孔垂向布置，所以称为垂直地层剖面。由于能量传播路线较短，检波器和离近地表噪音较远的地层较好连接，VSP可以产生比近地表地震资料更好的分辨率，产生的多种噪音也能被VSP测量下行波所确定的反褶积算子直接分辨和压制。因此一直被作为地面地震资料处理和解释的辅助手段，已经较成熟地应用在确定井附近的异常地质现象、精确确定层速度以及鉴别多次波根源等方面。

Walk-awayVSP属于二维VSP的一种形式，其观测系统分为两类：一类是地面震源与井下检波器都在改变的变井源距观测系统，这种观测系统适应于海上观测，采集时检波器由下向上，等间隔观测。震源点每激发一次，由井口向远方移动一次（或由远方到井口移动一次）；另一类是只移动震源的观测系统，这种观测系统是将测井检波器固定在观测井的某一深度，而震源则以一定的间距向远方（观测井的一边或两边）移动。一方面，这种观测系统有利于揭示目的层的细节和复杂的地质特征，但另一方面，由于这种观测系统的特殊性，现有的观测系统属性计算方法还存在许多理论方法和技术上的问题。由于一般炮点布设在地面，检波器布设在井中，导致射线传播路径的不对称分布（如附图1所示），常规的地面CMP（共中心点）覆盖次数计算不能适用于VSP观测系统属性分析；又由于炮点和检波点并不是在同一个水平面上，而是在同一个剖面上，因此难以分析剖面上的反射点分布情况。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种针对VSP（包括Walk-awayVSP）观测系统的属性计算方法来评价观测系统的优劣。

提供了一种Walk-awayVSP观测系统垂向覆盖次数的计算方法，包括：在平面内加载井轨迹数据，在过井口位置沿二维VSP测线方向绘制一条剖面线以将平面数据切成剖面，剖面上仅有井轨迹显示；在切出的剖面内，布设Walk-awayVSP观测系统并且确定所有炮检对关系；按预定间隔划分网格；计算所有炮检对的反射点位置并确定反射点轨迹；将划分成的网格里面的反射点进行叠加，统计垂向网格内的覆盖次数；提取目的层覆盖次数并进行均匀性分析。

所述平面为（x,y）平面直角坐标系平面，其中，x表示东坐标，y表示北坐标，并且根据两点的平面坐标来确定剖面端点位置。

所述切出的空间为（x,h）空间，预定间隔为（⊿x,⊿h），其中，x表示东坐标，h表示深度，⊿x表示偏移距，⊿h表示深度，所述网格为偏移距-深度网格。

在布设的Walk-awayVSP观测系统中定义了道移动间隔、炮移动间隔、移动方向三个参数，并且根据所述三个参数来确定所有炮检对关系。

基于以下解析式来计算所有炮检对的反射点位置：

$\frac{x-x_w}{x_s-x_w}=\frac{H-Z_V}{2H-Z_V}$

其中，x为反射点的水平坐标，x_w为井口的水平坐标，x_s为激发点的水平坐标，H为反射层深度，Z_V为接收点深度。

提取目的层覆盖次数并进行均匀性分析的步骤包括：确定一个目的层深度，将覆盖次数值提取到某一目的层位的每个面元，计算选定层位上所有网格内覆盖次数的平均值，计算覆盖次数的均匀程度，并且将方差值作为覆盖次数的均匀性评价值。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是VSP反射点射线路径示意图；

图2是示出炮点井口处不连续，固定井段接收观测系统照明的示意图；

图3是示出本发明的Walk-awayVSP观测系统垂向覆盖次数计算方法的流程图；

图4是VSP过井二维线平面示意图；

图5是观测系统剖面布设及炮检关系加载示意图；

图6是Walk-awayVSP观测系统垂向覆盖次数显示图。

具体实施方式

现在，详细描述本发明的实施例，其示例在附图中表示，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图描述实施例以解释本发明。

本发明旨在克服目前地面观测系统属性分析的盲区，专门针对Walk-awayVSP观测系统评价而提出的一种新的属性计算手段，即垂向覆盖次数计算方法。该方法以解析的方式直接计算出地下反射点的分布位置，进而推算出一对炮检对的地下反射点轨迹。如果层分的足够细，这些反射点的轨迹是一条光滑的曲线。此外，随着界面深度的增加，反射点非线性地从井柱离开，最后趋于震源和井的中线位置（如附图1所示），由此我们推导出所有炮检对的地下反射点位置；然后统计出每个垂向面元内反射点的个数并在剖面上表示，即为垂向覆盖次数。由于井中检波器位置的接收限制，使得射线的分布并不如地面观测系统均匀，如果布设不好，还会出现井底以下的部分没有被照明，存在覆盖次数的盲区（如附图2所示），因此我们还需要对覆盖次数的均匀性进行评价，分析成像点均匀分布程度，避免有些地方照明很强，而有些地方完全没有照明的情况。进而实现对整个VSP观测系统的评价优选。该发明是在原二维“线”属性计算的基础上提出了一种新的“面”属性计算方法，有效地解决了Walk-awayVSP炮检关系建立复杂、属性无法计算等问题，在没有建立二维模型的条件下，为二维VSP采集观测系统设计提供了一种较好的、快速解决问题的途径。

图3是示出本发明的Walk-awayVSP观测系统垂向覆盖次数计算方法的流程图。

如图3所示，在步骤S301，在（x,y）平面直角坐标系平面内加载井轨迹数据，在过井口位置沿二维VSP测线方向绘制一条剖面线以将平面数据切成剖面，剖面上仅有井轨迹显示。

其中，x表示东坐标，y表示北坐标，根据两点的平面坐标（x1,y1）和（x2,y2）来确定剖面端点位置，如附图4所示。

在步骤S302，在切出的剖面（x,h）空间内，如图5布设Walk-awayVSP观测系统。以Up-awayW-vsp观测系统为例，即炮点向外移动，观测井段向上移动接收。如图4所示，在该观测系统中定义了道移动间隔、炮移动间隔、移动方向三个参数，从而能够迅速确定放炮关系表格，即确定所有炮检对关系。

如附图5所示，在进行Up-awayW-vsp观测系统的布设中，在井轨迹中布设检波点，在地面布设炮点，然后定义炮检点的对应关系。比如说桩号为1-10的炮点对应检波点桩号1-20，桩号为11-20的炮点对应检波点桩号21-40，以此规律类推，定义了道移动间隔、炮移动间隔、移动方向三个参数。

在步骤S303，在切出的剖面（x,h）空间内，按预定间隔(例如，（⊿x,⊿h）)将切出的空间划分网格。其中，x表示东坐标，h表示深度，⊿x表示偏移距，⊿h表示深度。所述网格为偏移距-深度网格。例如，如果⊿x为20，⊿h为20，那么最后确立的偏移距-深度网格就为20*20。

在步骤S304，计算所有炮检对的反射点位置并确定反射点轨迹。

具体地讲，可通过如下解析式计算所有炮检对的反射点位置，确定反射点轨迹。一个激发点和一个接收点在地下的某个位置有反射，多个激发点和多个接收点在地下的多个位置有反射，利用炮检点的反射理论可以得到反射点位置计算解析式：

$\frac{x-x_w}{x_s-x_w}=\frac{H-Z_V}{2H-Z_V}$

其中，x为反射点的水平坐标，x_w为井口的水平坐标，x_s为激发点的水平坐标，H为反射层深度，Z_V为接收点深度。由上式可以计算出一个反射点的坐标（x，H），计算出多个反射点坐标（X1，H1）、（X2，H2）、（X3，H3）....（Xn，Hn），就可以由此得到所有反射点（成像点）的轨迹。

在步骤S305，将划分成的网格里面的反射点进行叠加，统计垂向网格内的覆盖次数。例如，可将覆盖范围用剖面上的反射点轨迹表示，覆盖次数用不同颜色表示（如附图6所示），在没有具体模型的条件下，用以确定大概的照明范围。

例如，在X-H剖面空间内，把每个20*20网格里包括的所有反射点个数进行统计，其网格内的反射点数用颜色表示(不同数量的反射点数对应不同颜色)，最后得到如附图6所示的覆盖次数图。

在步骤S306，提取目的层覆盖次数并进行均匀性分析。

具体地讲，确定一个目的层深度，将覆盖次数值提取到某一目的层位的每个面元，计算选定层位上所有网格内覆盖次数的平均值，最后根据公知的方差公式计算覆盖次数的均匀程度，将方差值作为覆盖次数的均匀性评价值；方差值越小，代表覆盖次数均匀性越好，反之则越差。

因此，根据本发明实施例的Walk-awayVSP观测系统垂向覆盖次数计算和分析方法从覆盖次数的角度实现了对于观测系统的定量评估，从而可以直观地根据均匀性数值对观测系统进行评价。

另外，通过采用本发明实施例的Walk-awayVSP观测系统垂向覆盖次数计算和分析方法计算的垂向覆盖次数以色标方式的直观显示，便能够快速地找到某个观测系统的照明盲区，显示了哪种观测系统更加有利于井旁构造的精确成像，从而进一步指导观测系统的建立。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (6)

1.一种Walk-awayVSP观测系统垂向覆盖次数的计算方法，包括：

在平面内加载井轨迹数据，在过井口位置沿二维VSP测线方向绘制一条剖面线以将平面数据切成剖面，剖面上仅有井轨迹显示；

在切出的剖面内，布设Walk-awayVSP观测系统并且确定所有炮检对关系；

按预定间隔划分网格；

计算所有炮检对的反射点位置并确定反射点轨迹；

将划分成的网格里面的反射点进行叠加，统计垂向网格内的覆盖次数；

提取目的层覆盖次数并进行均匀性分析。

2.如权利要求1所述的计算方法，其中，所述平面为(x,y)平面直角坐标系平面，其中，x表示东坐标，y表示北坐标，并且根据两点的平面坐标来确定剖面端点位置。

3.如权利要求2所述的计算方法，其中，所述切出的剖面为(x,h)空间，预定间隔为(⊿x,⊿h)，其中，x表示东坐标，h表示深度，⊿x表示偏移距，⊿h表示深度，所述网格为偏移距-深度网格。

4.如权利要求3所述的计算方法，其中，在布设的Walk-awayVSP观测系统中定义了道移动间隔、炮移动间隔、移动方向三个参数，并且根据所述三个参数来确定所有炮检对关系。

5.如权利要求4所述的计算方法，其中，基于以下解析式来计算所有炮检对的反射点位置：

$\frac{x-x_w}{x_s-x_w}=\frac{H-Z_V}{2H-Z_V}$

其中，x为反射点的水平坐标，x_w为井口的水平坐标，x_s为激发点的水平坐标，H为反射层深度，Z_V为接收点深度。

6.如权利要求5所述的计算方法，其中，提取目的层覆盖次数并进行均匀性分析的步骤包括：

确定一个目的层深度，将覆盖次数值提取到某一目的层位的每个面元，计算选定层位上所有网格内覆盖次数的平均值，根据方差公式计算覆盖次数的均匀程度，并且将方差值作为覆盖次数的均匀性评价值。