CN103576213B - 一种炮检距属性均匀性的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油地球物理勘探采集技术，是一种炮检距属性均匀性的确定方法。首先计算观测系统每个面元内各个炮检距的非均匀性系数，然后对未达到满覆盖次数的面元补充成满覆盖次数，再计算每个面元炮检距的平均非均匀性系数，最后利用观测系统中所有面元炮检距的平均非均匀性系数计算观测系统的面元炮检距均匀性分布的标准系数。本发明充分考虑了炮检距对面元的影响，使观测系统炮检距属性均匀性分析方法更加简单准确，并依此定量地选择最优的观测系统，减少了在选择合理观测系统方案上的工作量。

Description

一种炮检距属性均匀性的确定方法

技术领域

本发明涉及石油地球物理勘探采集技术，是一种炮检距属性均匀性的确定方法。

背景技术

近三十年来，地震勘探逐步成为石油与天然气勘探的主要工具。随着地震设备与技术的进步，地震勘探变得越来越有效，观测系统越来越复杂，几千道、上万道的观测系统逐渐投入生产，投入的费用也越来越高。常规三维地震观测系统属性分析主要包括：1：面元内射线方位角分布是否均匀合理；2：叠加道集内炮检距分布是否从小到大分布合理；3：全区覆盖次数分布是否均匀。其中，炮检距的均匀分布对多次波、地滚波、各种相干、随机噪声的压制和衰减，以及速度分析的精度是极为重要的。否则会引起倾斜信号、震源噪声，甚至一次波发生混叠，致使速度分析发生错误，因此设计观测系统的原则是使目的层位于最大炮检距和最小炮检距之间，使炮检距均匀分布，且近、中、远炮检距的覆盖次数均匀。

近年来，地震采集观测系统设计得到了长足的发展，早期Vermeer和Cordsen等人认为采集系统的优劣主要取决于共中心点面元的属性分布，包括炮检距分布、炮检方位角分布、有效覆盖次数、分辨率、噪声压制等问题；1997年Slawson等人提出在不同的方位面元内计算不同炮检距道的平均叠加响应函数来评价不同观测系统的炮检距和方位角的均匀性方法；2006年尹成等人提出了采用面元内相邻炮检距的变化率曲线来判断炮检距分布的均匀性，并将炮检距变化率的方差最小化作为观测系统参数优化选择的目标函数。

2010年，赵虎等人在尹成研究的基础上，将面元内相邻炮检距的变化率转化成描述炮检距的非均匀性系数，通过非均匀性系数大小与更直观的彩色图形来评价观测系统炮检距均匀分布的优劣。该方法通过计算非均匀性系数大小，对非均匀性系数利用统计定性分析图表示，并没有对炮检距均匀性进行定量分析，同时该计算炮检距非均匀性系数方法只按照炮检距变化量进行，没有反映炮检距对面元的影响。

综上所述，当前炮检距均匀性计算确定是以定性描述与经验准则为基础，并没有提供一个定量分析评判的标准，如此的采集设计方法落后于以定量分析为基础的观测系统。因此，准确定量地计算观测系统炮检距分布的均匀性，对选择最优的观测系统非常重要。

发明内容

本发明目的是提供一种准确定量的炮检距属性均匀性的确定方法。

本发明通过以下技术方案实现：

1）采集工区的地质数据，收集已知工区的地质参数，根据地质任务确定观测系统参数；用常规方法设计一种以上的观测系统，分别得到面元覆盖次数、炮检距序列；

步骤1）所述的观测系统参数包括炮检距、面元大小、道距、线距、炮距、满覆盖次数、道数。

2）对任一观测系统，利用面元的炮检距序列和面元覆盖次数用下式计算第j个面元的第k个理论炮检距：

$b_k=m_j+(k-1)*\frac{M_j}{i};---\left(1\right)$

式中：j为目的层上的面元号，i为第j个面元的覆盖次数，k为第j个面元的第k次覆盖，也是第j个面元第k个炮检距，1≤k≤i，m_j为第j个面元炮检距序列中的最小炮检距，M_j为第j个面元炮检距序列中的最大炮检距；

3）第j个面元中第k炮检距对应的非均匀性系数T_j,k为：

$T_{j,k}=\frac{|1-\frac{\mathrm{\Δ}{h}_{j,k}*i}{M_j{(1+{\mathrm{\λ}}_k)}^2}|}{{(1+{\mathrm{\λ}}_k)}^2},(k=1,2,...,i)---\left(2\right)$

式中：j为目的层上的面元号，i为第j个面元的覆盖次数，k为第j个面元的第k次覆盖，也是第j个面元第k个炮检距，1≤k≤i，M_j为第j个面元炮检距序列中的最大炮检距，Δh_j，k为第j个面元炮检距序列第k个相邻道的变化量，Δb_k为第j个面元炮检距序列中的第k个炮检距与第k个理论炮检距差的绝对值，λ_k为的整数部分；

步骤3）中第k个变化量Δh_j，k为第j个面元炮检距序列的第k个相邻道的两个炮检距差的绝对值；

步骤3）对于第j个面元炮检距炮序列中的炮检距要按照从小到大的顺序排序，用排序后的第j个面元炮检距炮序列中的第k个炮检距与第k个理论炮检距计算Δb_k；

4）对于任一个第j个面元，如果第j个面元的第k个炮检距非均匀性系数T_j,k小于1，用作为新的第k个炮检距非均匀性系数，如果第j个面元第k个炮检距非均匀性系数T_j,k不小于1，用作为新的第k个炮检非均匀性系数，用新生成的面元炮检距非均匀性系数计算第j个面元内所有炮检距非均匀性系数的和E[j]；

式中：j为目的层上的面元号，k为第j个面元的第k次覆盖，也是第j个面元第k个炮检距；

5）对任意的第j个面元，利用步骤4）中第j个面元炮检距非均匀性系数的和E[j]和设计的观测系统方案的满覆盖次数Z重新计算第j个面元内所有炮检距非均匀性系数的和：

第j个面元炮检距的平均非均匀性系数为

式中：j为目的层上的面元号，Z为设计观测系统的满覆盖次数，i为第j个面元的覆盖次数；

6）利用所有面元炮检距的平均非均匀性系数和所有面元炮检距的平均非均匀性系数和的平均值对步骤1）设计的每一种观测系统的炮检距分布按照下式进行均匀性计算，得到观测系统的面元炮检距均匀性分布的标准系数η：

$\mathrm{\η}=\frac{\sqrt{\frac{\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(R\right[j]-\stackrel{\‾}{S})}^2}{N}}}{\stackrel{\‾}{S}}---\left(5\right)$

式中：为所有面元炮检距的平均非均匀性系数和的平均值；N为目的层上的面元数，j为目的层上的面元号，R[j]为步骤5）中的第j个面元内炮检距的平均非均匀性系数；

选择面元炮检距均匀性分布的标准系数η最小的观测系统为最优观测系统方案，并应用于实际工区勘探。

本发明充分考虑了炮检距对面元的影响，使观测系统炮检距属性均匀性分析方法更加简单准确，并依此定量地选择最优的观测系统，减少了在选择合理观测系统方案上的工作量。

附图说明

本发明附图说明如下：

图1是具体实施方式步骤1）中第一种观测系统布设模板；

图2是具体实施方式步骤1）中第一种观测系统所有面元炮检距的平均非均匀性系数分布以及面元炮检距均匀性分布的标准系数；

图3是具体实施方式步骤1）中第二种观测系统布设模板；

图4是具体实施方式步骤1）中第二种观测系统所有面元炮检距的平均非均匀性系数分布以及面元炮检距均匀性分布的标准系数；

图5是本发明实例中方案1观测系统布设模板；

图6是本发明实例中方案1设计的观测系统所有面元炮检距的平均非均匀性系数分布以及面元炮检距均匀性分布的标准系数；

图7是本发明实例中方案2观测系统布设模板；

图8是本发明实例中方案2设计的观测系统所有面元炮检距的平均非均匀性系数分布以及面元炮检距均匀性分布的标准系数；

图9是本发明实例中方案3观测系统布设模板；

图10是本发明实例中方案3设计的观测系统所有面元炮检距的平均非均匀性系数分布以及面元炮检距均匀性分布的标准系数。

具体实施方式

本发明的核心是首先计算观测系统每个面元内各个炮检距的非均匀性系数，然后对未达到满覆盖次数的面元补充成满覆盖次数，再计算每个面元炮检距的平均非均匀性系数，最后利用观测系统中所有面元炮检距的平均非均匀性系数计算观测系统的面元炮检距均匀性分布的标准系数。

本发明提供的技术主要是计算观测系统每个面元内各个炮检距的非均匀性系数、计算每个面元炮检距的平均非均匀性系数、确定面元炮检距均匀性分布的标准系数。

本发明步骤如下：

1）采集工区的地质数据，收集已知工区的地质参数，根据地质任务确定观测系统参数；用常规方法设计一种以上观测系统方案，一般两种观测系统可满足地质任务的需求。以两种为例：

第一种观测系统模板是8线16炮，道距50m，线距200m，每条线道数96，炮距50m，炮线距200m，满覆盖次数12×4=48次，如图1。第二种观测系统模板是8线8炮，道距50m，线距300m，每条线道数96，炮距50m，炮线距200m，满覆盖次数24×2=48次，如图3。经过面元信息计算，得到每个面元的覆盖参数、炮检距序列。

2）对步骤1）中设计的两种观测系统，利用步骤1）得到的面元炮检距序列和面元覆盖次数，通过公式（1）计算每个面元内的所有理论炮检距。

对于第一种观测系统的第210个面元，覆盖次数为48次，最大炮检距为2409m，最小炮检距为25m，利用公式（1）计算第210个面元第k个理论炮检距为：b_k=25+(k-1)*50.19，这里k大于等于1小于等于48。

3）对步骤1）中两种观测系统，利用公式（2）计算每个面元内各个炮检距对应的非均匀性系数。

对于第一个观测系统设计方案中第210个面元炮检距炮序列中的的第20个炮检距对应的变化量为Δh_210，20=28，第20个炮检距对应的理论炮检距为978.61，对应的差的绝对值为Δb₂₀=47.39，λ₂₀=0，利用公式（2）计算第210个面元炮检距炮序列中的第20个炮检距的非均匀性系数：T_210,20=0.442。两种观测系统中每个面元均得到各面元内每个炮检距对应的非均匀性系数。

4）第一种观测系统中第210个面元的第20个炮检距非均匀性系数等于0.442小于1，则新的第20个炮检距非均匀性系数应为1.558，计算第210个面元内所有炮检距的非均匀性系数，所有炮检距非均匀性系数的和E[210]=68.256。步骤1）中两种观测系统所有面元均可相应求出各个面元内所有炮检距非均匀性系数的和；

5）对于第一种观测系统中第210个面元，炮检距非均匀性系数的和为68.256，覆盖次数为48次，达到满覆盖次数，用公式（4）计算炮检距的平均非均匀性系数为R[210]=1.422。

对于步骤1）两种观测系统中的任一个面元，如果对没有达到满覆盖次数48次，通过公式（3）重新计算面元内所有炮检距非均匀性系数的和，用公式（4）计算所有面元炮检距的平均非均匀性系数。第一种观测系统所有面元炮检距的平均非均匀性系数分布如图2，第二种观测系统所有面元炮检距的平均非均匀性系数分布如图4；

6）利用步骤5）得到步骤1）两种观测系统中所有面元炮检距的平均非均匀性系数，第一种和第二种观测系统中所有面元炮检距的平均非均匀性系数的和分别为：2958.39和3564.22、所有面元炮检距的平均非均匀性系数和的平均值分别为1.421和1.712，利用公式（5）计算两种观测系统的面元炮检距均匀性分布的标准系数分别为：0.124和0.131，分别如图2、图4右上角的标准系数。

步骤1）中两种观测系统的第一种观测系统标准系数最小，第一种观测系统为最优观测系统方案，并应用于实际工区勘探。

本发明实验实例如下。

采集某工区的地质数据，收集工区的地质参数，根据地质任务和工区的采集存在的技术难点，设计三种观测系统方案：

方案1：炮线距480m，炮点距60m，检波线距360m，接收线数16线，面元

大小30×30(m²)，单线接收128道，单线炮点数6炮，道距60m，满

覆盖次数64(8×8)次，观测系统布设模板如图5；

方案2：炮线距400m，炮点距80m，检波线距320m，接收线数12线，面元

大小20×40(m²)，单线接收180道，单线炮点数4炮，道距40m，满

覆盖次数54(9×6)次，观测系统布设模板如图7；

方案3：炮线距450m，炮点距50m，检波线距300m，接收线数16线，面元

大小25×25(m²)，单线接收144道，单线炮点数6炮，道距50m，满

覆盖次数64(8×8)次，观测系统布设模板如图9；

三种方案观测系统的面元炮检距的平均非均匀性系数分布分别如图6、图8和图10，三种观测系统的面元炮检距均匀性分布的标准系数依次为：0.183，0.239，0.261，分别如图6、图8和图10右上角的标准系数。方案1观测系统的面元炮检距均匀性分布的标准系数最小，为最合理的观测系统设计方案，与用于工区勘探采用的观测系统设计方案完全吻合。

Claims (4)

1.一种炮检距属性均匀性的确定方法，特点是通过以下步骤实现：

1)采集工区的地质数据，收集已知工区的地质参数，根据地质任务确定观测系统参数，用常规方法设计一种以上的观测系统，分别得到面元覆盖次数、炮检距序列；

2)对任一观测系统，利用面元的炮检距序列和面元覆盖次数用下式计算第j个面元的第k个理论炮检距b_k：

$b_k=m_j+(k-1)*\frac{M_j}{i};---\left(1\right)$

式中：j为目的层上的面元号，i为第j个面元的覆盖次数，k为第j个面元的第k次覆盖，也是第j个面元第k个炮检距，1≤k≤i，m_j为第j个面元炮检距序列中的最小炮检距，M_j为第j个面元炮检距序列中的最大炮检距；

3)第j个面元中第k个炮检距对应的非均匀性系数T_j,k为：

$T_{j,k}=\frac{|1-\frac{{\mathrm{\Δh}}_{j,k}*i}{M_j{(1+{\mathrm{\λ}}_k)}^2}|}{{(1+{\mathrm{\λ}}_k)}^2},k=1,2,...,i---\left(2\right)$

式中：j为目的层上的面元号，i为第j个面元的覆盖次数，k为第j个面元的第k次覆盖，也是第j个面元第k个炮检距，1≤k≤i，M_j为第j个面元炮检距序列中的最大炮检距，Δh_j,k为第j个面元炮检距序列第k个相邻道的变化量；的整数部分，Δb_k为第j个面元炮检距序列中的第k个炮检距与第k个理论炮检距差的绝对值；

4)对于任一个第j个面元，如果第j个面元的第k个炮检距非均匀性系数T_j,k小于1，用作为新的第k个炮检距非均匀性系数，如果第j个面元第k个炮检距非均匀性系数T_j,k不小于1，用作为新的第k个炮检距非均匀性系数，用新生成的面元炮检距非均匀性系数计算第j个面元内所有炮检距非均匀性系数的和E[j]；

式中：j为目的层上的面元号，k为第j个面元的第k次覆盖，也是第j个面元第k个炮检距；

5)对任意的第j个面元，利用步骤4)中第j个面元炮检距非均匀性系数的和E[j]与设计的观测系统方案的满覆盖次数Z，用下式重新计算第j个面元内所有炮检距非均匀性系数的和：

$\stackrel{\‾}{E}\[j\]=E\[j\]*\frac{Z}{i}---\left(3\right)$

再计算第j个面元炮检距的平均非均匀性系数：

式中：j为目的层上的面元号，Z为设计观测系统的满覆盖次数，i为第j个面元的覆盖次数；

6)利用所有面元炮检距的平均非均匀性系数和所有面元炮检距的平均非均匀性系数和的平均值对步骤1)设计的每一种观测系统的炮检距分布按照下式进行均匀性计算，得到观测系统的面元炮检距均匀性分布的标准系数η：

$\mathrm{\η}=\frac{\sqrt{\frac{\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{(R\[j\]-\stackrel{\‾}{S})}^2}{N}}}{\stackrel{\‾}{S}}---\left(5\right)$

式中：为所有面元炮检距的平均非均匀性系数和的平均值；N为目的层上的面元数，j为目的层上的面元号，R[j]为步骤5)中的第j个面元内炮检距的平均非均匀性系数；

选择面元炮检距均匀性分布的标准系数η最小的观测系统为最优观测系统方案，并应用于实际工区勘探。

2.根据权利要求1的方法，特点是步骤1)所述的观测系统参数包括炮检距、面元大小、道距、线距、炮距、满覆盖次数、道数。

3.根据权利要求1的方法，特点是步骤3)中第k个变化量Δh_j,k为第j个面元炮检距序列的第k个相邻道的两个炮检距差的绝对值。

4.根据权利要求1的方法，特点是步骤3)对于第j个面元炮检距序列中的炮检距要按照从小到大的顺序排序，用排序后的第j个面元炮检距序列中的第k个炮检距与第k个理论炮检距计算Δb_k。