CN104267433A

CN104267433A - 三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法及装置

Info

Publication number: CN104267433A
Application number: CN201410466393.5A
Authority: CN
Inventors: 符力耘; 魏伟; 管西竹
Original assignee: Institute of Geology and Geophysics of CAS
Current assignee: Institute of Geology and Geophysics of CAS
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2015-01-07

Abstract

本发明实施例提供三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法及装置，所述方法包括：获取三维多分量地震观测系统数据；根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果；根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果；根据所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果和所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，获取所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声。本发明可将观测系统偏移噪声算法推广至多分量地震勘探的转换波分析，在地震观测系统设计阶段实现对多分量三维地震观测系统的最终偏移效果的评价，有力的促进了多分量地震勘探的实际应用。

Description

三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法及装置

技术领域

本发明涉及三维多分量地震观测系统分析评价技术，尤其涉及一种三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法及装置。

背景技术

三维地震勘探是石油与天然气勘探的主要工具。人们很早就认识到地震波是一种弹性波，这种弹性波包含纵波和横波信息，即多分量地震波信息。多分量地震勘探具有许多优势，比如可以得到更高分辨率的地震资料和更多的地下岩石物性参数等。但长期以来，由于技术和成本的限制，地震勘探实际上大多只利用纵波信息，多分量地震勘探仍然面临许多的困难。由于横波震源的施工难度极大，如今的多分量地震一般采用纵波激发，纵波和横波同时接收的勘探方式，其主要过程包括：(1)数据资料采集。在陆上地震勘探数据采集现场一般进行下述三个工作：地震观测系统设计、根据设计方案在野外布设震源和检波器，地震波的激发和接收。首先在室内进行地震观测系统设计，以确定震源点和检波点的最佳摆放位置。然后根据设计方案，在野外布设纵波震源、纵波检波器和横波检波器，陆上地震勘探的震源点一般采用炸药震源，并沿地震测线等间距布置多个检波器来接收地震波信号，现代地震勘探中检波器的数量多在1000或10000个。震源点在爆炸后产生出地震波，地震波遇岩层界面反射回来被检波器接收并传到仪器车，仪器车将检波器传来的信号记录下来，这就获得了用以研究地下油气埋藏情况的地震记录。(2)地震数据处理。地震数据处理是把第一步骤采集到的地震数据资料(包括纵波地震数据和横波地震数据)输入专用电子计算机，按不同要求用一系列功能不同的程序进行处理运算，把数据进行归类编排，突出有效的，除去无效和干扰的，最后把经过各种处理的数据进行叠加和偏移，最终分别得到二维或三维的纵波和横波地震数据体文件。(3)资料解释。资料解释是把经过处理的地震信息变成地质成果的过程，包括运用波动理论和地质知识，综合地质、钻井、测井等各项资料，作出构造解释、地层解释、岩性和烃类检测解释及综合解释，绘出有关成果图件，对勘探区域作出含油气评价，提出钻探井位置等。

在整个多分量地震勘探的处理流程中，转换波(即纵波激发和横波接收)多分量地震叠前偏移方法是最重要的地震资料处理流程之一，其效果直接决定了多分量地震资料处理的成败甚至整个地震勘探的成败。前面的介绍曾提到，三维地震观测系统设计是整个多分量地震勘探的第一个环节，因此，必须从三维地震观测系统设计阶段考虑转换波地震叠前偏移的效果(即转换波偏移噪声)，以选择合适的地震观测系统设计方案来完成地震勘探任务。对于纵波勘探，可以直接采用地震叠前偏移理论计算三维地震观测系统偏移噪声的方法，但该方法无法直接适用于多分量地震勘探。

发明内容

本发明实施例提供三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法及装置，以将观测系统偏移噪声算法推广至多分量地震勘探的转换波分析。

一方面，本发明实施例提供了一种三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法，所述三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法，包括：获取三维多分量地震观测系统数据；根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果；根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果；根据所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果和所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，获取所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声。

另一方面，本发明实施例提供了一种三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取装置，所述三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取装置，包括：获取单元，用于获取三维多分量地震观测系统数据；震源点聚焦结果计算单元，用于根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果；接收点聚焦结果计算单元，用于根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果；转换波偏移噪声单元，用于根据所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果和所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，获取所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声。

上述技术方案具有如下有益效果：因为采用所述三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法，包括：获取三维多分量地震观测系统数据；根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果；根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果；根据所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果和所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，获取所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声的技术手段，所以达到了如下的技术效果：克服了现有三维地震观测系统偏移噪声获取方法无法被应用于多分量地震观测系统转换波偏移噪声分析的缺陷，提出了一种三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声的分析方法。利用本发明实施例所述方案，可将观测系统偏移噪声算法推广至多分量地震勘探的转换波分析，在地震观测系统设计阶段实现对多分量三维地震观测系统的最终偏移效果的评价，有力的促进了多分量地震勘探的实际应用。

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为本发明实施例一种三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法流程图；

图2为本发明实施例一种三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取装置结构示意图；

图3为本发明应用实例三维多分量地震观测系统转换波传播过程的示意图；

图4a为本发明应用实例某三维多分量地震观测系统应用实例震源点聚焦结果示意图；

图4b为本发明应用实例某三维多分量地震观测系统应用实例接收点聚焦结果示意图；

图4c为本发明应用实例某三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声结果示意图。

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。

现有技术存在的技术方案中，基于复杂速度模型的三维地震观测系统偏移噪声获取方法可被应用于纵波激发和纵波接收的地震观测系统偏移噪声分析，但是其无法被应用于三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声分析。

如图1所示，为本发明实施例一种三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法流程图，所述三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法，包括：

101、获取三维多分量地震观测系统数据；

102、根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果；

103、根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果；

104、根据所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果和所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，获取所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声。

优选的，所述三维多分量地震观测系统数据包括：震源点的三维空间坐标、检波点三维空间坐标、震源点与检波点之间的对应关系；其中，所述震源点的三维空间坐标包括：高程；所述检波点三维空间坐标包括：高程。

优选的，所述根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果，包括：

利用如下公式计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果的震源点聚焦属性：

B_{s} (v_{1}) = \underset{A_{s}}{Σ} F_{s} (v_{1}) W_{s} (v_{1}) S_{s},

其中，B_s(v₁)为震源点聚焦属性，A_s代表所有震源点，F_s(v₁)为从震源点聚焦算子，W_s(v₁)为从震源点传播算子，v₁为纵波速度，S_s为震源点在地表的采样算子。

优选的，所述根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，包括：

利用如下公式计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果的检波点聚焦属性：

B_{r} (v_{2}) = \underset{A_{r}}{Σ} F_{r} (v_{2}) W_{r} (v_{2}) S_{r},

其中，B_r(v₂)为检波点聚焦属性，A_r代表所有检波点，F_r(v₂)为从检波点聚焦算子，W_r(v₂)为从检波点传播算子，v₂为横波速度，S_r为检波点在地表的采样算子。

优选的，所述根据所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果和所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，获取所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声，包括：

利用如下公式计算所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声：

P＝B_s(v₁)B_r(v₂)。

如图2所示，为本发明实施例一种三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取装置结构示意图，所述三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取装置，包括：

获取单元21，用于获取三维多分量地震观测系统数据；

震源点聚焦结果计算单元22，用于根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果；

接收点聚焦结果计算单元23，用于根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果；

转换波偏移噪声单元24，用于根据所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果和所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，获取所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声。

优选的，所述震源点聚焦结果计算单元22，进一步用于利用如下公式计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果的震源点聚焦属性：

B_{s} (v_{1}) = \underset{A_{s}}{Σ} F_{s} (v_{1}) W_{s} (v_{1}) S_{s},

优选的，所述接收点聚焦结果计算单元23，进一步用于利用如下公式计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果的检波点聚焦属性：

B_{r} (v_{2}) = \underset{A_{r}}{Σ} F_{r} (v_{2}) W_{r} (v_{2}) S_{r},

优选的，所述转换波偏移噪声单元24，进一步用于利用如下公式计算所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声：

P＝B_s(v₁)B_r(v₂)。

下面结合具体应用实例进行详细说明：

如图3所示，为本发明应用实例三维多分量地震观测系统转换波传播过程的示意图，由于转换波的下行波是纵波，上行波是横波，故其射线路径是不对称的。其反射点位于x/(1+v_s/v_p)处(x为震源点到检波点的距离，v_s和v_p分别为横波和纵波的速度)，与纵波的共反射点位于x/2处有较大的差别，且对于不同深度、不同速度比的地层，其反射点位置各不相同。总体而言，反射点比较靠近接收点的一边，且随着地层由深至浅更加靠近接收点。因此，对于转换波地震观测系统设计而言，应该首先确定目标地层的深度，再以此深度为基础进行后续分析工作。

依据地下地震速度模型与三维地震观测系统设计方案，直接计算三维地震观测系统的预期偏移噪声。由于采用离散退化方法求解波动方程，该方法对于地下强对比度介质条件与广角成像范围也具有很高的计算精度。由于输入地震速度模型为三维网格模型，通过合理设计网格间距，该方法可适用于任意复杂的介质模型。

震源点聚焦属性可由下式计算：

B_{s} (v_{1}) = \underset{A_{s}}{Σ} F_{s} (v_{1}) W_{s} (v_{1}) S_{s} - - - (1)

检波点聚焦属性可由下式计算：

B_{r} (v_{2}) = \underset{A_{r}}{Σ} F_{r} (v_{2}) W_{r} (v_{2}) S_{r} - - - (2)

由方程(1)和(2)，观测系统偏移噪声为：

P＝B_s(v₁)B_r(v₂) (3)

利用方程(3)可实现三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声分析。

本发明应用实例采用本发明实施例上述技术方案，包括以下步骤：

1)导入多分量地震观测系统设计方案

观测系统设计方案包括检波点的三维空间坐标(含高程)、震源点三维空间坐标(含高程)，和震源点与检波点之间的对应关系。一个地震观测系统设计方案包含大量的震源点和检波点的三维坐标信息。这里的震源点指地震勘探普遍采用的人工炸药震源。检波点指地震勘探中在地表布设的检波器，一般至少有上千个，用于接收震源发出经地下反射后回到地表的地震波。

2)计算三维多分量地震观测系统震源点聚焦结果

利用方程(1)计算三维地震观测系统震源点聚焦结果，其结果代表了三维多分量地震观测系统震源端偏移噪声。

3)计算三维多分量地震观测系统接收点聚焦结果

利用方程(2)计算三维地震观测系统接收点聚焦结果，其结果代表了三维多分量地震观测系统震源端偏移噪声。

4)计算三维多分量地震观测系统偏移噪声结果

利用方程(3)计算三维多分量地震观测系统偏移噪声结果。

如图4a所示，为本发明应用实例某三维多分量地震观测系统应用实例震源点聚焦结果示意图；如图4b所示，为本发明应用实例某三维多分量地震观测系统应用实例接收点聚焦结果示意图；如图4c所示，为本发明应用实例某三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声结果示意图。应用本发明上述技术方案可实现三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声分析。

本发明实施例上述技术方案具有如下有益效果：因为采用所述三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法，包括：获取三维多分量地震观测系统数据；根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果；根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果；根据所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果和所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，获取所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声的技术手段，所以达到了如下的技术效果：克服了现有三维地震观测系统偏移噪声获取方法无法被应用于多分量地震观测系统转换波偏移噪声分析的缺陷，提出了一种三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声的分析方法。利用本发明实施例所述方案，可将观测系统偏移噪声算法推广至多分量地震勘探的转换波分析，在地震观测系统设计阶段实现对多分量三维地震观测系统的最终偏移效果的评价，有力的促进了多分量地震勘探的实际应用。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrativelogical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrativecomponents)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法，其特征在于，所述三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取方法，包括：

获取三维多分量地震观测系统数据；

根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果；

根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果；

根据所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果和所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，获取所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声。

2.如权利要求1所述三维地震观测系统多频率偏移噪声获取方法，其特征在于，所述三维多分量地震观测系统数据包括：震源点的三维空间坐标、检波点三维空间坐标、震源点与检波点之间的对应关系；其中，所述震源点的三维空间坐标包括：高程；所述检波点三维空间坐标包括：高程。

3.如权利要求1所述三维地震观测系统多频率偏移噪声获取方法，其特征在于，所述根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果，包括：

B_{s} (v_{1}) = \underset{A_{s}}{Σ} F_{s} (v_{1}) W_{s} (v_{1}) S_{s},

4.如权利要求3所述三维地震观测系统多频率偏移噪声获取方法，其特征在于，所述根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，包括：

B_{r} (v_{2}) = \underset{A_{r}}{Σ} F_{r} (v_{2}) W_{r} (v_{2}) S_{r},

5.如权利要求4所述三维地震观测系统多频率偏移噪声获取方法，其特征在于，所述根据所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果和所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，获取所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声，包括：

P＝B_s(v₁)B_r(v₂)。

6.一种三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取装置，其特征在于，所述三维多分量地震观测系统转换波偏移噪声获取装置，包括：

获取单元，用于获取三维多分量地震观测系统数据；

震源点聚焦结果计算单元，用于根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果；

接收点聚焦结果计算单元，用于根据所述三维多分量地震观测系统数据，计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果；

转换波偏移噪声单元，用于根据所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果和所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果，获取所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声。

7.如权利要求6所述三维地震观测系统多频率偏移噪声获取装置，其特征在于，所述三维多分量地震观测系统数据包括：震源点的三维空间坐标、检波点三维空间坐标、震源点与检波点之间的对应关系；其中，所述震源点的三维空间坐标包括：高程；所述检波点三维空间坐标包括：高程。

8.如权利要求6所述三维地震观测系统多频率偏移噪声获取装置，其特征在于，

所述震源点聚焦结果计算单元，进一步用于利用如下公式计算所述三维多分量地震观测系统的震源点聚焦结果的震源点聚焦属性：

B_{s} (v_{1}) = \underset{A_{s}}{Σ} F_{s} (v_{1}) W_{s} (v_{1}) S_{s},

9.如权利要求8所述三维地震观测系统多频率偏移噪声获取装置，其特征在于，

所述接收点聚焦结果计算单元，进一步用于利用如下公式计算所述三维多分量地震观测系统的接收点聚焦结果的检波点聚焦属性：

B_{r} (v_{2}) = \underset{A_{r}}{Σ} F_{r} (v_{2}) W_{r} (v_{2}) S_{r},

10.如权利要求9所述三维地震观测系统多频率偏移噪声获取装置，其特征在于，

所述转换波偏移噪声单元，进一步用于利用如下公式计算所述三维多分量地震观测系统的转换波偏移噪声：

P＝B_s(v₁)B_r(v₂)。