CN103592698B - 一种基于地震属性的观测系统评价方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于地震属性的观测系统评价方法及装置，其中，所述评价方法包括：根据勘探地区的地质任务设计观测系统，并模拟放炮，得到观测系统的每个面元的炮检距分布；选取代表勘探地区特征的炮集记录；在所述炮集记录上选定出地震反射波时窗；计算地震反射波时窗内炮集记录中的每一道地震数据的地震属性值；对所述地震属性值进行炮检距拟合求取地震属性拟合表达式；根据所述地震属性拟合表达式获取每个面元的地震属性值；根据所述每个面元的地震属性值获取观测系统的地震属性值分布的标准方差；根据所述观测系统的地震属性值分布的标准方差对所述观测系统进行评价；其中，所述标准方差越小，表明所述观测系统的地震面元属性越好。

Description

一种基于地震属性的观测系统评价方法及装置

技术领域

本发明涉及石油勘探领域，特别涉及一种基于地震属性的观测系统评价方法及装置。

背景技术

地震勘探是石油勘探的重要手段。地震数据勘探采集技术设计是为保证探区地质勘探设计提出的地质任务、技术要求、勘探时间要求而进行的方法论证、技术分析等工作。其主要内容包括勘探任务来源、收集探区以往资料、分析探区情况、勘探难点与技术对策、采集方法设计与观测系统方案等内容。观测系统设计是否合理是影响地震勘探效果的关键因素，因此如何评价观测系统设计方案的优劣非常重要。

目前国内外观测系统的优劣评价方法主要有三种：

1、基于目的层CMP面元信息分析的观测系统评价方法。该方法采取计算地表和目的层的水平层状假设，通过计算规则共中心点CMP面元的覆盖次数分布、炮检距分布、方位角分布来评价观测系统。基于水平层状介质假设的常规三维地震勘探观测系统设计方法难以适应剧烈起伏地表和复杂构造区。实际上当地表情况和地下构造比较复杂时，CMP共中心点面元与目的层共反射点（CRP）面元有很大的差别。

2、基于目的层CRP面元信息分析的观测系统评价方法。通过建立工区的二维或者三维地质模型，利用射线追踪技术对地下目的层进行射线追踪，然后根据追踪结果计算目的层的CRP面元的属性，通过分析CRP面元属性的优劣来判断是否可以得到目的层的反射资料，从而判断设计方案是否合理。利用射线追踪方法进行CRP地震属性分析，虽然能较准确地提供地下各界面射线参数，但要求速度模型横向变化不能太大，其适用性和有效性由于存在高频近似和射线理论本身的缺陷在复杂构造区受到挑战。

3、基于目的层照明信息的观测系统评价。通过建立二维或者三维地质模型，利用波动方程照明分析技术计算观测系统对地下目的层的照明强度，通过分析目的层的照明情况也评价观测系统的优劣。该方法的计算量比较大，实用性不是很强，并且其结果依赖模型的精确性。

以上对三种观测系统的评价分析技术基本上从理论参数和地质模型出发，通过抽取共中心点、射线追踪或波场数值模拟，以CMP、CRP面元属性和照明为分析对象来优化观测系统，缺少与以往实际地震数据的融合论证分析。

目前各油田多为勘探开发的高成熟区，基本上为三维所覆盖，具有丰富的2D、3D地震数据，但这些资料在实际的采集设计过程中往往很少被采用。常规地震资料包含众多的野外采集信息，利用这些信息评价基于地震属性的观测系统是石油勘探开发中急需重点解决的关键性难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种基于地震属性的观测系统评价方法及装置，通过探区已有的实际地震数据计算描述每个面元的地震属性值，根据地震属性值分布评价观测系统，使得评价更加科学、合理。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于地震属性的观测系统评价方法，所述评价方法包括：

根据勘探地区的地质任务设计观测系统，并模拟放炮，得到观测系统的每个面元的炮检距分布；

选取代表勘探地区特征的炮集记录；

在所述炮集记录上选定出地震反射波时窗；

计算地震反射波时窗内炮集记录中的每一道地震数据的地震属性值；

对所述地震属性值进行炮检距拟合求取地震属性拟合表达式；

根据所述地震属性拟合表达式获取每个面元的地震属性值；

根据所述每个面元的地震属性值获取观测系统的地震属性值分布的标准方差；

根据所述观测系统的地震属性值分布的标准方差对所述观测系统进行评价；其中，所述标准方差越小，表明所述观测系统的地震面元属性越好。

可选的，在本发明一实施例中，所述勘探地区特征为山地、丘陵、河流、湖泊、平原、海洋、湿地、沙漠或城镇。

可选的，在本发明一实施例中，所述地震属性值为所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的能量、所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的主频或所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的信噪比。

可选的，在本发明一实施例中，所述对所述地震属性值进行炮检距拟合求取地震属性拟合表达式的步骤包括：

根据中值滤波法对所述地震属性值进行滤波；

对滤波后的地震属性值根据炮检距拟合获取地震属性拟合表达式。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述地震属性拟合表达式获取每个面元的地震属性值的步骤包括:

根据所述地震属性拟合表达式，从观测系统的每个面元所有的炮检距中抽取对应的地震属性值；

将获取的地震属性值相加并除以每个面元内炮检距个数，得到观测系统中每个面元的地震属性值。

为实现上述目的，本发明还提供了一种基于地震属性的观测系统评价装置，所述评价装置包括：

面元的炮检距分布获取单元，用于根据勘探地区的地质任务设计观测系统，并模拟放炮，得到观测系统的每个面元的炮检距分布；

炮集记录获取单元，用于选取代表勘探地区特征的炮集记录；

地震反射波时窗获取单元，用于在所述炮集记录上选定出地震反射波时窗；

时窗内地震属性值获取单元，用于计算地震反射波时窗内炮集记录中的每一道地震数据的地震属性值；

地震属性拟合表达式获取单元，用于对所述地震属性值进行炮检距拟合求取地震属性拟合表达式；

面元的地震属性值获取单元，用于根据所述地震属性拟合表达式获取每个面元的地震属性值；

标准方差获取单元，用于根据所述每个面元的地震属性值获取观测系统的地震属性值分布的标准方差；

评价单元，用于根据所述观测系统的地震属性值分布的标准方差对所述观测系统进行评价；其中，所述标准方差越小，表明所述观测系统的地震面元属性越好。

可选的，在本发明一实施例中，所述炮集记录获取单元选取勘探地区特征为山地、丘陵、河流、湖泊、平原、海洋、湿地、沙漠或城镇。

可选的，在本发明一实施例中，所述时窗内地震属性值获取单元获取的地震属性值为所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的能量、所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的主频或所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的信噪比。

可选的，在本发明一实施例中，所述地震属性拟合表达式获取单元包括：

滤波模块，用于根据中值滤波法对所述地震属性值进行滤波；

拟合模块，用于对滤波后的地震属性值根据炮检距拟合获取地震属性拟合表达式。

可选的，在本发明一实施例中，所述面元的地震属性值获取单元包括:

抽取模块，用于根据所述地震属性拟合表达式，从观测系统的每个面元所有的炮检距中抽取对应的地震属性值；

计算模块，用于将获取的地震属性值相加并除以每个面元内炮检距个数，得到观测系统中每个面元的地震属性值。

上述技术方案具有如下有益效果：

本发明的技术方案为观测系统提供了一种更科学、定量的评价方法，减少由于观测系统不合理产生的“采集脚印”，提高复杂地区地震资料的采集效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供了一种基于地震属性的观测系统评价方法流程图；

图2为本发明提供了一种基于地震属性的观测系统评价装置框图；

图3为本发明提供了一种基于地震属性的观测系统评价装置中地震属性拟合表达式获取单元框图；

图4为本发明提供了一种基于地震属性的观测系统评价装置中面元的地震属性值获取单元框图；

图5为本实施例的12线4炮120道正交观测系统1模版示意图；

图6为本实施例的12线24炮120道正交观测系统2模版示意图；

图7为本实施例的从原始资料中选取代表工区特征的炮集记录示意图；

图8为本实施例的基于图7所示炮集记录上用时窗选定所要研究的目的层反射波示意图；

图9为本实施例中时窗内炮点右边接收道均方根能量拟合曲线示意图；

图10为本实施例中时窗内炮点右边接收道主频拟合曲线示意图；

图11为本实施例中观测系统1面元内均方根能量叠加平面示意图；

图12为本实施例中基于图11的一部分放大面元内均方根能量叠加平面图；

图13为本实施例中观测系统1面元内主频叠加平面示意图；

图14为本实施例中基于图13的一部分放大面元内主频叠加平面图；

图15为本实施例中观测系统2面元内均方根能量叠加平面示意图；

图16为本实施例中基于图15的一部分放大面元内均方根能量叠加平面图；

图17为本实施例中观测系统2面元内主频叠加平面示意图；

图18为本实施例中基于图17的一部分放大面元内主频叠加平面图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明是石油地球物理勘探中一种基于地震属性的观测系统评价的技术方案。首先获取设计的观测系统每一个面元的炮检距分布，其次从工区采集的实际地震资料中选取能代表工区每个区块特征的炮集或CMP道集，然后在选取的炮集记录上针对需要分析的地震波类型选择时窗，计算每一道地震数据在选定时窗内的地震属性值（包括能量、频率、信噪比等）并进行滤波，对滤波后的地震属性值按炮检距进行曲线拟合，求取地震属性拟合表达式，利用地震属性拟合表达式对设计的观测系统每个面元所有的炮检距抽取对应的地震属性值，将地震属性值相加并除以面元内炮检距个数，得到每一个面元的地震属性值，根据观测系统中面元的地震属性值获取地震属性值分布的标准方差，通过地震属性值分布的标准方差确定合理的观测系统。

如图1所示，为本发明提供了一种基于地震属性的观测系统评价方法流程图。所述评价方法包括：

步骤101）：根据勘探地区的地质任务设计观测系统，并模拟放炮，得到观测系统的每个面元的炮检距分布；

步骤102）：选取代表勘探地区特征的炮集记录；

步骤103）：在所述炮集记录上选定出地震反射波时窗；

步骤104）：计算地震反射波时窗内炮集记录中的每一道地震数据的地震属性值；

步骤105）：对所述地震属性值进行炮检距拟合求取地震属性拟合表达式；

步骤106）：根据所述地震属性拟合表达式获取每个面元的地震属性值；

步骤107）：根据所述每个面元的地震属性值获取观测系统的地震属性值分布的标准方差；

步骤108）：根据所述观测系统的地震属性值分布的标准方差对所述观测系统进行评价；其中，所述标准方差越小，表明所述观测系统的地震面元属性越好。

可选的，在本发明一实施例中，所述勘探地区特征为山地、丘陵、河流、湖泊、平原、海洋、湿地、沙漠或城镇。

可选的，在本发明一实施例中，所述地震属性值为所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的能量、所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的主频或所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的信噪比。

可选的，在本发明一实施例中，所述对所述地震属性值进行炮检距拟合求取地震属性拟合表达式的步骤包括：

根据中值滤波法对所述地震属性值进行滤波；

对滤波后的地震属性值根据炮检距拟合获取地震属性拟合表达式。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述地震属性拟合表达式获取每个面元的地震属性值的步骤包括:

根据所述地震属性拟合表达式，从观测系统的每个面元所有的炮检距中抽取对应的地震属性值；

将获取的地震属性值相加并除以每个面元内炮检距个数，得到观测系统中每个面元的地震属性值。

如图2所示，为本发明提供了一种基于地震属性的观测系统评价装置框图。所述评价装置包括：

面元的炮检距分布获取单元201，用于根据勘探地区的地质任务设计观测系统，并模拟放炮，得到观测系统的每个面元的炮检距分布；

炮集记录获取单元202，用于选取代表勘探地区特征的炮集记录；

地震反射波时窗获取单元203，用于在所述炮集记录上选定出地震反射波时窗；

时窗内地震属性值获取单元204，用于计算地震反射波时窗内炮集记录中的每一道地震数据的地震属性值；

地震属性拟合表达式获取单元205，用于对所述地震属性值进行炮检距拟合求取地震属性拟合表达式；

面元的地震属性值获取单元206，用于根据所述地震属性拟合表达式获取每个面元的地震属性值；

标准方差获取单元207，用于根据所述每个面元的地震属性值获取观测系统的地震属性值分布的标准方差；

评价单元208，用于根据所述观测系统的地震属性值分布的标准方差对所述观测系统进行评价；其中，所述标准方差越小，表明所述观测系统的地震面元属性越好。

可选的，在本发明一实施例中，所述炮集记录获取单元选取勘探地区特征为山地、丘陵、河流、湖泊、平原、海洋、湿地、沙漠或城镇。

可选的，在本发明一实施例中，所述时窗内地震属性值获取单元获取的地震属性值为所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的能量、所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的主频或所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的信噪比。

如图3所示，为本发明提供了一种基于地震属性的观测系统评价装置中地震属性拟合表达式获取单元框图。所述地震属性拟合表达式获取单元205包括：

滤波模块2051，用于根据中值滤波法对所述地震属性值进行滤波；

拟合模块2052，用于对滤波后的地震属性值根据炮检距拟合获取地震属性拟合表达式。

如图4所示，为本发明提供了一种基于地震属性的观测系统评价装置中面元的地震属性值获取单元框图。所述面元的地震属性值获取单元206包括:

抽取模块2061，用于根据所述地震属性拟合表达式，从观测系统的每个面元所有的炮检距中抽取对应的地震属性值；

计算模块2062，用于将获取的地震属性值相加并除以每个面元内炮检距个数，得到观测系统中每个面元的地震属性值。

实施例：

本实施例的步骤包括：

步骤1）：收集勘探地区已有的原始资料；

步骤2）：根据勘探地区的地质任务设计了两个观测系统，如图5和图6，图5为12线4炮120道正交观测系统1，覆盖次数为90次，最大炮检距3199m，图6为12线24炮120道正交观测系统2，覆盖次数为90次，最大炮检距3414m，对设计的观测系统模拟放炮，得到观测系统中每一个面元的炮检距分布；

步骤3）：探区为平原，从原始资料中选取能代表整个工区特征的炮集。如图7所示，为本实施例的从原始资料中选取代表工区特征的炮集记录示意图。中间放炮，接收线上220道，道距25m，纵坐标为时间，单位为ms，横坐标为道号。

步骤4）：在图7所示炮集记录上用时窗选定所要研究的目的层反射波，如图8所示，为本实施例的基于图7所示炮集记录上用时窗选定所要研究的目的层反射波示意图。两条双曲线中间的位置为选定的目的层位置，纵坐标为时间，单位为ms，横坐标为道号。在本实施例中，计算炮点右边接收道每一道地震数据在选定时窗内的均方根能量和主频；

步骤5）：利用三点中值滤波对步骤4）中求出的均方根能量和主频进行滤波，滤波后均方根能量为:2.27,4.10,……,0.23,0.18,如图9中“·”所示，主频为:19.74,17.02,……,8.83,7.06,如图10中“·”所示，对滤波后的数据拟合，最大炮检距2737.5m。

如图9所示，为本实施例中时窗内炮点右边接收道均方根能量拟合曲线示意图。图9中均方根能量的拟合表达式为：

y＝9·10^-11·x⁶-3·10^-8·x⁵+4·10^-6·x⁴-0.000²·x³+0.0054·x²-0.0237·x+3.3648

上式中，x为炮检距，y为均方根能量。

如图10所示，为本实施例中时窗内炮点右边接收道主频拟合曲线示意图。图10中主频的拟合表达式为：

y＝-10^-9·x⁶+3·10^-7·x⁵-4·10^-5·x⁴+0.0016·x³-0.0228·x²-0.2124·x+18.33

上式中，x为炮检距，y为主频。

步骤6）：对步骤2）设计的观测系统模拟放炮得到的每个面元所有的炮检距按步骤5）中的拟合表达式抽取对应的均方根能量或主频，每个面元所有的均方根能量或主频相加并除以面元内炮检距个数，得到每个面元的均方根能量或主频，如图11所示，为本实施例中观测系统1面元内均方根能量叠加平面示意图；如图12所示，为本实施例中基于图11的一部分放大面元内均方根能量叠加平面图；如图13所示，为本实施例中观测系统1面元内主频叠加平面示意图；如图14所示，为本实施例中基于图13的一部分放大面元内主频叠加平面图；如图15所示，为本实施例中观测系统2面元内均方根能量叠加平面示意图；如图16所示，为本实施例中基于图15的一部分放大面元内均方根能量叠加平面图；如图17所示，为本实施例中观测系统2面元内主频叠加平面示意图；如图18所示，为本实施例中基于图17的一部分放大面元内主频叠加平面图。

比较面元均方根能量和主频在两个观测系统中的分布，观测系统2中的均方根能量分布图15和主频分布图17中出现了较强的“采集脚印”。

步骤7）：计算两种观测系统地震面元属性值分布的标准方差，观测系统1对应的面元均方根能量标准方差为0.1965，主频的标准方差为0.2831；观测系统2对应的面元均方根能量标准方差为0.2174，主频的标准方差为0.3017，观测系统1对应的面元均方根能量和主频的标准方差分别比观测系统2对应的面元均方根能量和主频的标准方差小。观测系统地震面元属性值分布的标准方差越小，表明观测系统面元的地震属性值波动范围越小，观测系统地震面元属性值分布越均匀，标准方差小的观测系统具有较好的地震面元属性值分布，因此，观测系统1采集更合理。

最后应说明的是：上述仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；尽管本说明书对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或等同替换，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种基于地震属性的观测系统评价方法，其特征在于，所述评价方法包括：

根据勘探地区的地质任务设计观测系统，并模拟放炮，得到观测系统的每个面元的炮检距分布；

选取代表勘探地区特征的炮集记录；

在所述炮集记录上选定出地震反射波时窗；

计算地震反射波时窗内炮集记录中的每一道地震数据的地震属性值；

对所述地震属性值进行炮检距拟合求取地震属性拟合表达式；

根据所述地震属性拟合表达式获取每个面元的地震属性值；

根据所述每个面元的地震属性值获取观测系统的地震属性值分布的标准方差；

根据所述观测系统的地震属性值分布的标准方差对所述观测系统进行评价；其中，所述标准方差越小，表明所述观测系统的地震面元属性越好；

其中，所述地震属性值为所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的能量、所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的主频或所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的信噪比。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述勘探地区特征为山地、丘陵、河流、湖泊、平原、海洋、湿地、沙漠或城镇。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述地震属性值进行炮检距拟合求取地震属性拟合表达式的步骤包括：

根据中值滤波法对所述地震属性值进行滤波；

对滤波后的地震属性值根据炮检距拟合获取地震属性拟合表达式。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述地震属性拟合表达式获取每个面元的地震属性值的步骤包括:

根据所述地震属性拟合表达式，从观测系统的每个面元所有的炮检距中抽取对应的地震属性值；

将获取的地震属性值相加并除以每个面元内炮检距个数，得到观测系统中每个面元的地震属性值。

5.一种基于地震属性的观测系统评价装置，其特征在于，所述评价装置包括：

面元的炮检距分布获取单元，用于根据勘探地区的地质任务设计观测系统，并模拟放炮，得到观测系统的每个面元的炮检距分布；

炮集记录获取单元，用于选取代表勘探地区特征的炮集记录；

地震反射波时窗获取单元，用于在所述炮集记录上选定出地震反射波时窗；

时窗内地震属性值获取单元，用于计算地震反射波时窗内炮集记录中的每一道地震数据的地震属性值；

地震属性拟合表达式获取单元，用于对所述地震属性值进行炮检距拟合求取地震属性拟合表达式；

面元的地震属性值获取单元，用于根据所述地震属性拟合表达式获取每个面元的地震属性值；

标准方差获取单元，用于根据所述每个面元的地震属性值获取观测系统的地震属性值分布的标准方差；

评价单元，用于根据所述观测系统的地震属性值分布的标准方差对所述观测系统进行评价；其中，所述标准方差越小，表明所述观测系统的地震面元属性越好；

其中，所述时窗内地震属性值获取单元获取的地震属性值为所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的能量、所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的主频或所选炮集记录中的每一道地震数据在选定时窗内的信噪比。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述炮集记录获取单元选取勘探地区特征为山地、丘陵、河流、湖泊、平原、海洋、湿地、沙漠或城镇。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述地震属性拟合表达式获取单元包括：

滤波模块，用于根据中值滤波法对所述地震属性值进行滤波；

拟合模块，用于对滤波后的地震属性值根据炮检距拟合获取地震属性拟合表达式。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述面元的地震属性值获取单元包括:

抽取模块，用于根据所述地震属性拟合表达式，从观测系统的每个面元所有的炮检距中抽取对应的地震属性值；

计算模块，用于将获取的地震属性值相加并除以每个面元内炮检距个数，得到观测系统中每个面元的地震属性值。