CN104090297A - 一种优化地震采集观测系统的逆向照明方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种优化地震观测系统的逆向照明方法，该方法利用互易原理，以目标储集层为平面波震源，沿地质模型逆向传播地震波场，采用交错网格高阶有限差分数值模拟技术离散求解波动方程，采用数值边界吸收技术处理起伏地表边界，计算靶区地质模型的照明强度分布，通过分析地表处照明度的强弱，进行震源点与检波点位置的优化布设。与现有技术相比，本发明经济实用，节约了施工成本，而且是对全靶区进行优化分析，不存在盲区漏区，为解决复杂地表、复杂地下构造的地震观测系统的优化问题，提供了一个有效的技术方案。

Description

一种优化地震采集观测系统的逆向照明方法

技术领域

本发明专利属于油气地震勘探领域，涉及一种利用地震波场逆向照明提高地震采集观测系统效率的方法，该方法对复杂地表条件地区都有效。

背景技术：

人工地震方法在油气勘探中占有举足轻重的作用，其中野外采集环节至关重要，对之后的处理解释影响重大，也将影响到油气的开发开采阶段。野外采集过程中，人工激震震源和检波器的相对位置关系称为观测系统，其布设方式不仅关系到目标层采集信号的好坏，而且也关系到施工效率及其进度。目前，我国油气勘探的区域已从简单区域转向复杂区域，诸如鄂尔多斯黄土塬地区、南方碳酸盐岩出露地区，这些地区地表往往起伏巨大，浅层物理参数影响因素很多，观测系统若按常规布设，难以满足勘探要求。

现有的优化观测系统方法基本上是凭借以往经验总结，比如“五避五就”原则等。对特定地区的观测方法优化，往往采用野外震源点试验方式，试验优化地震观测系统需要野外施工队的钻孔、布线等工作，增加了地震采集成本，且试验只能选择典型的小块区域，对于全区存在特例情况就无能为力了。在地震勘探初期，根据重磁电方法得到原始资料，首先建立勘探地区的地质结构进行室内模拟采集参数论证。在科学技术发达的今天，软件、硬件比较低廉，这种大规模的模拟技术容易得到实现。特别当前勘探采集方式还在沿用基于水平层状介质的反射波方法，已经不适用中西部勘探条件。基于勘探目标的采集方法设计可以通过建立合理的地质模型对野外的采集参数(震源、观测系统方式、道距、偏移距等)进行室内模拟，可以对这些参数进行量的论证，得到优化的勘探采集方式，最大限度的减少投资，提高经济效益。

针对上述问题，国内外研究了一些数值方法进行地震观测系统的优化，数值方法首先节约了试验成本，提高了设计地震观测系统的效率；而且可以对于全测区进行分析优化，解决了整个地震采集区块内的震源与检波点布设问题，进而提高了资源勘探的效率。中西部复杂的地表和地下地质结构不同于东部平原地区相对简单的地质概貌。因此，地震照明作为一种模型正演方法可以验证野外勘探施工采集方式在国内外得到了广泛研究和应用。数值计算照明强度方法用于优化地震观测系统包括几种，如震源单向激发照明在地质模型中的强度分析，通过地质模型中的照明度强弱分析，建立对储集目标层的勘探效果评价；震源和检波点的双向激发照明分析，通过地质模型中互易定理下的源点和检波点照明强度，建立在已有排列情况下的储集目标层的勘探效果评价。这些方法取得一定的效果，但对于地下目标体来说，从地表正向传播进行照明分析，只能得到已确定地震观测系统对目标体的效果评价，难以提出对地震观测系统的有效改进措施。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种提高地震勘探分辨率、优化地震观测系统的逆向照明方法。

本发明提出的逆向照明分析方法，其核心思想是通过互易原理以地下目标体为源，逆向进行地震波场传播计算照明强度，分析优化地表布置的地震观测系统，特别适用于复杂地表条件的地震勘探，解决复杂地表条件下震源与检波点的布设问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种优化地震采集观测系统的逆向照明方法，包括以下步骤：

a、根据地震勘探中常规采集原则，建立初始地震观测系统；

b、按照测绘提供的资料与前期踏勘地质调绘资料，制作测区带有起伏地表的地质模型，作为逆向照明方法的实施模型，其中从浅至深标识出目标储层位置；

c、计算该起伏地表地质模型下的波动方程数值模拟结果，采用交错网格有限差分数值算法进行离散求解，计算初始观测系统与起伏边界条件下的模型波场强度，记录离散时刻的地震波场值；

d、计算该起伏地表地质模型下基于波动方程的震源照明强度值，传播波场以相应震源的Green函数表示，即单向照明，此过程需考虑震源与地质结构对于地震波传播的影响，综合反映震源对于地下构造的照明强度展布；

e、按照d步骤将观测系统内所有震源位置处的地质模型照明强度计算出来，根据设计需要对全部震源或部分震源的照明强度进行叠加，分析目标储层位置的照明强度值；

f、根据地震波传播互易原理，在勘探线上任意检波点位置放置震源，按照d步骤，计算所有检波点位置处的地质模型照明强度；

g、将单炮震源的地质模型照明强度与该单炮对应检波点的地质模型照明强度进行相关叠加，此步兼顾了观测系统的震源-检波器排列方式，以及地质模型结构中的散射效应，即建立野外观测方式下的双向照明强度分析；

h、以地质模型的目的层为震源激发位置，以平面波源方式，计算地震波场从目标储层沿逆向传播到起伏地表的照明强度值。在位置点(x，z)处，记时间域目的层平面波震源波场和散射波场分别为G_s(x_s；x，z，t)，G_R(x_R；x，z，t)，首先分别对震源照明和检波器照明做时间域波场求和，再对照明结果做点乘后求和，可计算采集时间内的平均照明强度为：

$\mathrm{AR}(x,z)=\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}{G}_s^2(x_s;x,z,t)\right[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{R=1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{G}_R^2(x_R;x,z,t)\left]\right]$

另波场互相关后求和，计算采集时间内的平均照明强度可表示为：

$\mathrm{AR}(x,z)=\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}\right[G_s^2(x_s;x,z,t)\left[\underset{R=1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{G}_R^2(x_R;x,z,t)\right]\left]\right]$

式中，N_S表示震源个数，N_R表示检波点个数，x_S表示震源在地表位置，x_R表示检波点在地表位置，LT是离散时间样点数。

i、根据h步骤计算的逆向照明强度值，即地面不同位置接收到的地震波能量强弱来选择地表激发地震波的位置，就能对该目的层界面达到最佳的照明，即逆向照明分析方法；

j、优化震源位置，根据计算的目标储层对地质模型的照明强度，尤其是起伏地表位置的照明强度，进行起伏地面震源位置的优化布置，采取地表强照明处加密震源，地表弱照明处抽稀震源原则，优化地震采集中的观测系统；

k、优化检波点位置，根据互易原理与计算的目标储层对地质模型的照明强度，尤其是起伏地表位置的照明强度，进行起伏地面检波器位置的优化布置，采取地表强照明处加密检波点数，地表弱照明处抽稀检波点数；

1、按照优化后的地震观测系统进行油气勘探的地震数据采集。

有益效果是：本发明公开的逆向照明方法，根据地震学中的互易原理，利用目标储层位置的平面波源对起伏地表的逆向照明强度，对复杂地表条件下的震源与检波点位置进行优选，与野外点试验优化观测系统方法相比，本发明经济实用，节约了施工成本，而且是对全靶区进行优化分析，不存在盲区漏区，尤其对于复杂起伏地形情况下适用，为解决野外炮点与检波点布设位置是否合理有效，提供了一个有效的解决方案。

附图说明

图1以浅测井与小折射资料，建立某黄土塬区地质物性参数模型图

图2震源在偏移距5000米处单炮激发照明度图，

图3震源在偏移距4000米处15井组合炮激发照明度图

图4全靶区地质模型共计399炮激发照明度图

图5接收排列位于4000-6000米范围震源源-检波点双向照明度图

图6当震源在2100米深度延长组时的双程波动方程逆向照明图

图7当震源在4300米深度太原组时的双程波动方程逆向照明图

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进一步的详细说明

一种优化地震采集观测系统的逆向照明方法，包括如下步骤：

a、根据地震勘探中常规采集原则，建立初始地震观测系统，绘制观测系统示意图，分析目标储层的覆盖次数；

b、按照测绘提供的资料，制作测区起伏地表模型。按照前期踏勘地质调绘资料，制作测区目标储层地质模型。将测区地表因素加入到地质模型中，得到带有起伏地表的地质模型，作为逆向照明方法的实施模型，并从浅到深标识出目标储层的深度分布范围；

c、计算该起伏地表地质模型下的波动方程数值模拟结果，采用交错网格有限差分数值算法进行离散求解，计算初始观测系统与起伏边界条件下的模型波场强度，记录离散时刻的地震波场值；

d、计算该起伏地表地质模型下基于波动方程的震源照明强度值，传播波场以相应震源的Green函数表示，即单向照明，此过程需考虑震源与地质结构对于地震波传播的影响，综合反映震源对于地下构造的照明强度展布；

e、按照d步骤将观测系统内所有震源位置处的地质模型照明强度计算出来，根据设计需要对全部震源或部分震源的照明强度进行叠加，分析目标储层位置的照明强度值。根据采集系统的震源分布，放置点震源在模型中的位置，而后将其传播到地下模型空间，传播场以相应震源的Green函数表示为G^S(x_S；x，z，ω)，考虑震源在主频率ω₀附近的一个小频带[ω₀-Δω_rω₀+Δω]内的平均照明能量：

$\mathrm{SI}(x,z)={\left[\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_0-\mathrm{\Δ\ω}}{\overset{{\mathrm{\ω}}_0+\mathrm{\Δ\ω}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|G^S(x_S;x,z,\mathrm{\ω})\right|}^2\right)\right]}^{1/2}$

f、根据地震波传播互易原理，在勘探线上任意检波点位置放置震源，按照d步骤，计算所有检波点位置处的地质模型照明强度。根据采集系统的检波点分布，地质模型中设置相应震源的位置，而后将其传播到地下模型空间，传播场以相应震源的Green函数表示为G^R(X_R；x，z，ω)，考虑震源在主频率ω₀附近的一个小频带[ω₀-Δω，ω₀+Δω]内的平均照明能量：

$\mathrm{SI}(x,z)={\left[\underset{R=1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_0-\mathrm{\Δ\ω}}{\overset{{\mathrm{\ω}}_0+\mathrm{\Δ\ω}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|G^S(x_S;x,z,\mathrm{\ω})\right|}^2\right)\right]}^{1/2}$

g、将单炮震源的地质模型照明强度与该单炮对应检波点的地质模型照明强度进行相关叠加，此步兼顾了观测系统的震源-检波器排列方式，以及地质模型结构中的散射效应，即建立野外观测方式下的双向照明强度分析。在地下散射点(x，z)处，记点震源入射波场和散射波场分别为G^S(x_S；x，z，ω)，G^R(x_R；x，z，ω)，与源的总照明分析方法一样，考虑采集响应在主频率ω₀附近的一个小频带，[ω₀-Δω，ω₀+Δω]内的平均照明能量：

$\mathrm{AR}(x,z)={\left[\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_0-\mathrm{\Δ\ω}}{\overset{{\mathrm{\ω}}_0+\mathrm{\Δ\ω}}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left|G^S(x_S;x,z,\mathrm{\ω})\right|}^2\left(\underset{R_S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}{\left|G^R(x_R;x,z,\mathrm{\ω})\right|}^2\right)\right)\right)\right]}^{1/2}$

对于时间域地震波场模拟，可以采用帕斯瓦尔等式来估计地表或地下界面上每一点的能量：

$\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}{G}^2(x,y,z,t)\mathrm{\Δt}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\underset{{\mathrm{\ω}}_1=2\mathrm{\π}{f}_1}{\overset{{\mathrm{\ω}}_M=2\mathrm{\π}{f}_N}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\stackrel{\‾}{G}(x,y,z;{\mathrm{\ω}}_i)\right|}^2\mathrm{\Δ\ω}$

h、根据互易原理，以地质模型的目的层为震源激发位置，建立目标储集层平面波源地震波场沿逆向传播到地表的照明强度分析结果，根据地面不同位置接收到的地震波能量强弱来选择地表激发地震波的位置，就能对该目的层界面达到最佳的照明，即逆向照明分析方法。平面波源地震波场传播逆向照明，将目标储集层布满炮点，按照一定的时间延迟进行激发，根据Huygens原理，它们的合成波前面是一个倾斜平面，当延迟时间为0时，平面波倾角为0°。这种利用延迟激发产生的平面波震源，可以方便地控制地震照明方向。而对于频率域的单程波延拓算子，则可以根据傅立叶变换的位移性质：

$F\left[f(t\±t_0)\right]=e^{\±\mathrm{j\ω}{t}_0}F\left[f\left(t\right)\right]$

其中F为傅立叶变换算子。

将延迟时间以改变相位的方式来实现。根据地表速度v、炮间距ds和延迟时间Δt，可以确定平面波的入射角度θ，进而确定不同炮点位置处的相位延迟对于频率为ω的地震信号，其相位延迟公式为：

地震波波场上传方法确定地面最佳激发范围。根据地震波传播的互换原理，目的层界面上均匀分布的震源产生的地震波到达地面，如果根据地面不同位置接收到的地震波能量强弱来选择地表激发地震波的位置，就能对该目的层界面达到最理想的照明。在地面接收到的地震波能量越强的区域激发，对该目的层界面的照明越有利。因此可利用波场上传照明法确定面向勘探目标的地面最佳激发范围。波场上传过程中，可采用双程波方程或单程波方程计算地震波的传播，前者更加符合地震波的实际传播规律，在数学上没有近似，但计算效率较低；后者尽管取一定的近似，精度上存在一定程度的下降，但计算效率较高。

在地面位置点(x，z)处，记时间域目的层平面波震源波场和散射波场分别为G_s(x_s；x，z，t)，G_R(x_R，x，z，t)，考虑采集响应在采集时间内的平均照明强度，可用时间域波场求和点乘表示：

$\mathrm{AR}(x,z)=\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}{G}_s^2(x_s;x,z,t)\right[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{R=1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{G}_R^2(x_R;x,z,t)\left]\right]$

也可以用波场互相关后求和表示：

$\mathrm{AR}(x,z)=\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}\right[G_s^2(x_s;x,z,t)\left[\underset{R=1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{G}_R^2(x_R;x,z,t)\right]\left]\right]$

i、根据h步骤计算的逆向照明强度值，即地面不同位置接收到的地震波能量强弱来选择地表激发地震波的位置，就能对该目的层界面达到最佳的照明，即逆向照明分析方法；

j、优化震源位置，根据计算的目标储层对地质模型的照明强度，尤其是起伏地表位置的照明强度，进行起伏地面震源位置的优化布置，采取地表强照明处加密震源，地表弱照明处抽稀震源原则，优化地震采集中的观测系统；

k、优化检波位置，根据互易原理与计算的目标储层对地质模型的照明强度，尤其是起伏地表位置的照明强度，进行起伏地面检波器位置的优化布置，采取地表强照明处加密检波点数，地表弱照明处抽稀检波点数；

1、按照优化后的地震观测系统进行油气勘探的地震数据采集。

实施例1

西部黄土塬某地区，靶区黄土覆盖厚度大、地形起伏高差大、表层结构复杂、低降速带速度、厚度横向变化大。

浅层地表模型是由采集作业的浅井资料与小折射解释基岩底界面建立的，所属靶区表层除西北部地表较平外，所有区块都是沟、塬、梁、峁的黄土塬地貌特征，地形最大高差达300多米。黄土塬厚度从东到西总体加厚，最厚可达400余米。工区的深层地球物理参数是由先验深井资料与地质结构演化建立的，从浅至深，储集目标层分别为1800米深延安组、2100米深延长组、4300米深太原组，叠后双程走时分别为1.08秒、1.18秒、2.29秒。根据以上资料建立带起伏地表深目的层位的地质模型，如图1所示。

根据建立的起伏地表地质模型与初始观测系统，采用交错网格高阶有限差分数值算法求解波动方程，选定震源激发的初始条件，设置震源坐标位置，采用吸收边界作为边值条件，递推计算时间域地质模型中的波场快照。传播场以相应震源的Green函数表示为G^S(x_S；x，z，ω)，按照下式进行震源波场的照明度计算，考虑震源在主频率ω₀附近的一个小频带[ω₀-Δω，ω₀+Δω]内的平均照明能量：

$\mathrm{SI}(x,z)={\left[\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_0-\mathrm{\Δ\ω}}{\overset{{\mathrm{\ω}}_0+\mathrm{\Δ\ω}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|G^S(x_S;x,z,\mathrm{\ω})\right|}^2\right)\right]}^{1/2}$

震源在偏移距方向5000米位置处的单炮照明度计算结果如图2所示，照明强度随着远离震源而减弱，强度分布有方向性，一方面由地表震源位置决定，另一方面由地下物性参数非均匀性决定，根据照明能量强度分布，可以看出单炮对于目的层左侧的照明效果要优于右侧。

黄土塬地震勘探采用组合激发方式增强向下穿透的传播能量，同样建立组合炮激发下的数值模拟以及相应的震源Green函数表示G^S(x_S；x，z，ω)，同样按照上式计算组合炮激发的照明强度值，得到震源位于偏移距方向4000米处，组合激发方式下的单炮照明能量分布，如图3所示，其照明强度明显穿透了强衰减的黄土层，对延安组、延长组照明效果良好，更深的太原组照明能量也明显增强。

对整个靶区内震源位置，均按照上述过程计算其单炮照明强度值，共计得到399炮震源照明强度值剖面，将其累加，结果如图4所示，得到整个观测系统下的全炮照明强度分布图，对于中间覆盖次数多的地区，其照明强度值也明显较大，由于起伏地表等因素影响，对三个目标层的照明强度并不均匀，总体来说在黄土塬较平坦地区下方的目的层照明更加理想，即偏移距方向位于3500-4000米、5300-6200米范围下方目的层照明效果较理想。

根据互易原理，在勘探线上任意检波点位置放置震源，计算所有检波点位置处的地质模型照明强度。根据采集系统的检波点分布，地质模型中设置相应震源的位置，而后将其传播到地下模型空间，传播场以相应震源的Green函数表示为G^R(X_R；x，z，ω)。将单炮震源的地质模型照明强度与该单炮对应检波点的地质模型照明强度进行相关叠加，此步兼顾了观测系统的震源-检波器排列方式，以及地质模型结构中的散射效应，即建立野外观测方式下的双向照明强度分析。

在地下散射点(X，Z)处，记点震源入射波场和散射波场分别为G^S(x_S；x，z，ω)，G^R(x_R；x，z，ω)，与源的总照明分析方法一样，按照下式计算震源-检波点波场的双向照明度值，考虑采集响应在主频率ω₀附近的一个小频带[ω₀-Δω，ω₀+Δω]内的平均照明能量：

$\mathrm{AR}(x,z)={\left[\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_0-\mathrm{\Δ\ω}}{\overset{{\mathrm{\ω}}_0+\mathrm{\Δ\ω}}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left|G^S(x_S;x,z,\mathrm{\ω})\right|}^2\left(\underset{R_S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}{\left|G^R(x_R;x,z,\mathrm{\ω})\right|}^2\right)\right)\right)\right]}^{1/2}$

偏移距范围位于4000-6000米处的震源-检波点双向照明强度分布如图5所示，根据图中照明能量分布，同样可以得到图2分析的结论，而且通过源-检波点双向照明强度，可以更好的区分在2000米深度范围的几个薄层，以及浅地表区域照明能量衰减变换情况。

根据互易原理，以地质模型中2100米深的延长组为震源激发位置，初始震源为储集层位置的平面波震源，计算目标储集层平面波源地震波场沿逆向传播到地表的照明强度能量值。在地面位置点(x，z)处，记时间域目的层平面波震源波场和散射波场分别为G_s(x_s；x，z，t)，G_R(x_R；x，z，t)，考虑采集响应在采集时间内的平均照明强度，可用时间域波场求和点乘表示：

$\mathrm{AR}(x,z)=\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}{G}_s^2(x_s;x,z,t)\right[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{R=1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{G}_R^2(x_R;x,z,t)\left]\right]$

以及波场互相关后求和表示：

$\mathrm{AR}(x,z)=\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}\right[G_s^2(x_s;x,z,t)\left[\underset{R=1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{G}_R^2(x_R;x,z,t)\right]\left]\right]$

以地质模型中2100米深的延长组为震源激发位置，计算的平面波源逆向传播照明强度分布结果如图6所示，因为是双程波动方程数值模拟，波场信息不仅有上行波，也有下行波，忽略下行波场影响，即深度在2100米延长组以下的照明不做分析，对于2100米延长组以上的照明强度值中可以明显区分能量传播路径与分布，尤其是在起伏地表位置处，由于不均匀性和剧烈高差影响，能量分布是极不均匀的，根据互易原理，在地表照明能量强位置放置震源，对储集目的层的照明能量值也会较强，故对于红色区域采取加密震源或检波点措施，对于绿色蓝色区域抽稀震源或检波点措施。

以地质模型中4300米深的太原组为震源激发位置，计算的平面波源逆向传播照明强度分布结果如图7所示，更深层的平面波源其对地质模型的照明计算填补了2100-4300米深的照明强度空缺，其对起伏地表照明分布规律与图6相似，只是随着波场传播路径的增加，其照明能量值有所减弱，可按照2100米深延长组的分析策略进一步优化地震观测系统。

Claims (3)

1.一种优化地震采集观测系统的逆向照明方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、根据地震勘探中常规采集原则，建立初始地震观测系统；

b、按照测绘提供的资料与前期踏勘地质调绘资料，制作测区带有伏地表的地质模型，作为逆向照明方法的实施模型，其中从浅至深标识出目标储层位置；

c、计算该带有伏地表的地质模型下的波动方程数值模拟结果，采用交错网格有限差分数值算法进行离散求解，计算初始观测系统与起伏边界条件下的模型波场强度，记录离散时刻的地震波场值；

d、计算该带有伏地表的地质模型下的基于波动方程的震源照明强度值，传播波场以相应震源的Green函数表示，即单向照明，此过程需考虑震源与地质结构对于地震波传播的影响，综合反映震源对于地下构造的照明强度展布；

e、按照d步骤将观测系统内所有震源位置处的地质模型照明强度计算出来，根据设计需要对全部震源或部分震源的照明强度进行叠加，分析目标储层位置的照明强度值；

f、根据地震波传播互易原理，在勘探线上任意检波点位置放置震源，按d步骤，计算所有检波点位置的地质模型照明强度；

g、将单炮震源的地质模型照明强度与该单炮对应检波点的地质模型照明强度进行相关叠加，此步兼顾了观测系统的震源-检波器排列方式，以及地质模型结构中的散射效应，即建立野外观测方式下的双向照明强度分析；

h、以地质模型的目的层为震源激发位置，以平面波源方式，计算地震波场从目标储层沿逆向传播到起伏地表的照明强度值。在地面位置点(x，z)处，记时间域目的层平面波震源波场和散射波场分别为G_s(x_s；x，z，t)，G_R(x_R；x，z，t)，首先分别对震源照明和检波器照明做时间域波场求和，然后对照明结果做点乘和波场相关后求和，即可计算采集时间内的平均照明强度；

i、根据h步骤计算的逆向照明强度值，即地面不同位置接收到的地震波能量强弱来选择地表激发地震波的位置，就能对该目的层界面达到最佳的照明，即逆向照明分析方法；

j、优化震源位置，根据计算的目标储层对地质模型的照明强度，尤其是起伏地表位置的照明强度，进行起伏地面震源位置的优化布置，采取地表强照明处加密震源，地表弱照明处抽稀震源原则，优化地震采集中的观测系统；

k、优化检波点位置，根据互易原理与计算的目标储层对地质模型的照明强度，尤其是起伏地表位置的照明强度，进行起伏地面检波器位置的优化布置，采取地表强照明处加密检波点数，地表弱照明处抽稀检波点数；

1、按照优化后的地震观测系统进行油气勘探的地震数据采集。

2.按照权利要求1所述的一种优化地震采集观测系统的逆向照明方法，其特征在于，采用目标储集层的平面波源逆向传播算子，计算带起伏地表地质模型的照明强度值，其时间域波场求和后点乘和波场相关后求和表达式分别为：

$\mathrm{AR}(x,z)=\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}{G}_s^2(x_s;x,z,t)\right[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{R=1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{G}_R^2(x_R;x,z,t)\left]\right]$

$\mathrm{AR}(x,z)=\underset{S=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{t=1}{\overset{t=\mathrm{LT}}{\mathrm{\Σ}}}\right[G_s^2(x_s;x,z,t)\left[\underset{R=1}{\overset{N_R}{\mathrm{\Σ}}}{G}_R^2(x_R;x,z,t)\right]\left]\right].$

3.按照权利要求1所述的一种优化地震采集观测系统的逆向照明方法，其特征在于，根据计算的逆向照明结果，对于起伏地表处的震源与检波点位置，采取强照明数值处加密、弱照明数值处抽稀方式进行地震详勘。