CN104635259B

CN104635259B - 一种确定观测系统排列片范围的方法及装置

Info

Publication number: CN104635259B
Application number: CN201310546118.XA
Authority: CN
Inventors: 许银坡; 邹雪峰; 詹仕凡; 李培明; 蒋先艺; 宋卫锋
Original assignee: China National Petroleum Corp; BGP Inc
Current assignee: China National Petroleum Corp; BGP Inc
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2017-09-01
Anticipated expiration: 2033-11-06
Also published as: CN104635259A

Abstract

本发明提供了一种确定观测系统排列片范围的方法及装置，根据探区的二维地震资料；计算有效波速度、折射波速度和面波速度；确定有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间及面波对应的交叉时间；建立单点放炮具有M条接收线的观测系统，确定实际炮点坐标投影到各接收线的垂直距离；根据实际炮点投影到接收线上后与接收线上各检波点坐标之间距离，有效波速度、折射波速度和面波速度以及有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间和面波对应的交叉时间建立观测系统时距方程；根据折射波、面波对有效波的干扰选择远排列接收线、近排列接收线以确定排列片范围。利用已有探区实际二维地震数据确定观测系统排列片范围，改善地震资料采集效果。

Description

一种确定观测系统排列片范围的方法及装置

技术领域

本发明涉及石油地球物理勘探资料处理技术，是一种基于实际地震数据确定观测系统排列片范围的方法。

背景技术

三维地震野外数据采集是一种多排列接收技术，观测系统设计方案及参数的选择都要考虑三维空间特性。三维数据采集比二维复杂，质量要求较高，正因为具有多排列接收特性，因此三维观测系统的设计才更具有灵活性。

采集方法设计，观测系统方案设计是核心内容。通过以往资料的分析，参数论证，确定基本的施工参数，如最大炮检距、排列片范围（最大非纵距）、线距、道距等，然后通过设计不同的观测系统，经过仔细对比，找出最合理的观测系统方案。

在确定设计方案时，常规方法是先确定工区的最大炮检距，然后根据面元覆盖次数、炮检距和方位角分布的均匀性，确定排列片的范围，该方法在一定程度上采用人工的直观判断，当面元覆盖次数、炮检距和方位角分布均匀性差异较小时，很难直观地选择排列片范围，进而不能确定最合理的观测系统方案。近年来，也有从建立模型的基础上，通过所选取的目的层能量来确定排列片的范围，该方法有一定的局限性，一方面探区可能只有二维地震资料，无法建立三维模型，另一方面在构造复杂的地区，准确构造建模难度大，从而不能有效地确定排列片范围。

观测系统排列片范围，即最大非纵距，与纵测线比较,非纵观测存在非纵观测误差,地层倾角越大,非纵距越大时,非纵观测误差越大。地层速度越低,反射时越小,非纵观测误差越大。由于地层倾角大小等因素是客观存在，而最大炮检距的选择受多种因素制约，因此应主要通过限制野外三维观测的最大非纵距来减小非纵观测误差。

综上所述，在设计观测系统时应选择合理的排列片范围，尤其是在低信噪比地区避开干扰、全方位观测、地质构造复杂地区，能有效地通过实际二维地震数据来确定观测系统排列片观测范围，改善地震资料的采集效果。

发明内容

本发明实施例提供了一种确定观测系统排列片范围的方法，方法包括：

采集探区的二维地震资料；

根据所述二维地震资料计算有效波速度、折射波速度和面波速度；

根据所述二维地震资料中的炮点和检波点之间的距离、检波点接收时间，所述有效波速度、折射波速度和面波速度，以及有效波、折射波、面波的时距方程分别确定有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间及面波对应的交叉时间；

根据预设参数建立单点放炮具有M条接收线的观测系统，确定建立的观测系统中的实际炮点坐标投影到各接收线的垂直距离；

根据所述实际炮点投影到接收线上后与接收线上各检波点坐标之间距离，实际炮点坐标投影到各接收线的垂直距离，所述有效波速度、折射波速度和面波速度以及所述有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间和面波对应的交叉时间分别建立观测系统的有效波、折射波、面波的时距方程；

根据所述观测系统的有效波、折射波、面波的时距方程分别生成有效波、折射波、面波的时距曲线；

根据折射波、面波对有效波的干扰选择远排列接收线、近排列接收线以确定排列片范围。

此外，本发明还公开了一种确定观测系统排列片范围的装置，装置包括：

数据采集模块，用于采集探区的二维地震资料；

速度计算模块，用于根据所述二维地震资料计算有效波速度、折射波速度和面波速度；

时间计算模块，用于根据所述二维地震资料中的炮点和检波点之间的距离、检波点接收时间，所述有效波速度、折射波速度和面波速度，以及有效波、折射波、面波的时距方程分别确定有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间及面波对应的交叉时间；

投影模块，用于根据预设参数建立单点放炮具有M条接收线的观测系统，确定建立的观测系统中的实际炮点坐标投影到各接收线的垂直距离；

时距方程建立模块，用于根据所述实际炮点投影到接收线上后与接收线上各检波点坐标之间距离，实际炮点坐标投影到各接收线的垂直距离，所述有效波速度、折射波速度和面波速度以及所述有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间和面波对应的交叉时间分别建立观测系统的有效波、折射波、面波的时距方程；

曲线生成模块，用于根据所述观测系统的有效波、折射波、面波的时距方程分别生成有效波、折射波、面波的时距曲线；

排片范围确定模块，根据折射波、面波对有效波的干扰选择远排列接收线、近排列接收线以确定排列片范围。

本发明对于在低信噪比地区避开干扰、全方位观测、地质构造复杂地区，能有效地利用已有探区实际二维地震数据计算观测系统最大非纵距，确定观测系统排列片范围，改善地震资料采集效果。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的确定观测系统排列片范围的方法的流程图；

图2为本发明公开的确定观测系统排列片范围的装置的框图；

图3为某勘探区的二维地震记录；

图4为在图1二维地震记录拾取目的层、折射波和面波；

图5为探区地质任务需求设计的三维观测系统；

图6为根据探区已有的二维地震记录和设计的观测系统模拟的第1、3、5、7、9、11条接收线的地震记录；

图7为根据探区已有的二维地震记录和设计的观测系统模拟的第2、4、6、8、10、12条接收线的地震记录。

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。

本发明提供了一种确定观测系统排列片范围的方法，如图1所示，该方法包括：

步骤S101，采集探区的二维地震资料；

步骤S102，根据二维地震资料计算有效波速度、折射波速度和面波速度；

步骤S103，根据二维地震资料中的炮点和检波点之间的距离、检波点接收时间，所述有效波速度、折射波速度和面波速度，以及有效波、折射波、面波的时距方程分别确定有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间及面波对应的交叉时间；其中，该步骤中的有效波、折射波、面波的时距方程为：

其中，为炮点与第j检波点之间距离，t_j为第j检波点接收时间，j为排列片上检波点号，j大于等于1小于等于N，N为排列片上总的检波点数，和t_j从所述二维地震资料中获得；

v_r为有效波速度，v_l为折射波速度，v_s为面波速度；

t_r为有效波对应的自激自收时间，t_l为折射波对应的交叉时间，t_s为面波对应的交叉时间。

步骤S104，根据预设参数建立单点放炮具有M条接收线的观测系统，确定建立的观测系统中的实际炮点坐标投影到各接收线的垂直距离；其中，预设参数包括观测系统接收参数和激发参数，接收参数包括线数、线距、道数、道距；激发参数包括炮点坐标。

步骤S105，根据实际炮点投影到接收线上后与接收线上各检波点坐标之间距离，实际炮点坐标投影到各接收线的垂直距离，所述有效波速度、折射波速度和面波速度以及所述有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间和面波对应的交叉时间分别建立观测系统的有效波、折射波、面波的时距方程；其中，该步骤中建立的观测系统的有效波、折射波、面波的时距方程为：

其中，x_k为实际炮点投影到接收线上后与接收线上第k检波点坐标之间距离，k为每条接收线上的检波点号，k大于等于1小于等于Q，Q为每条接收线上总的检波点数；

v_r为有效波速度，v_l为折射波速度，v_s为面波速度；

t_r为有效波对应的自激自收时间，t_l为折射波对应的交叉时间，t_s为面波对应的交叉时间；

y_i为炮点坐标与第i条接收线的垂直距离，i大于等于1小于等于M，M为设计的观测系统接收线总数。

步骤S106，根据观测系统的有效波、折射波、面波的时距方程分别生成有效波、折射波、面波的时距曲线；

步骤S107，根据折射波、面波对有效波的干扰选择远排列接收线、近排列接收线以确定排列片范围。

其中，步骤S102中根据二维地震资料计算有效波速度、折射波速度和面波速度包括：

在二维地震资料中有效波、折射波和面波对应的同相轴上分别选取两点；

根据分别选取的两点的坐标数据计算有效波速度、折射波速度和面波速度。

优选的，本发明实施例中建立的观测系统为宽线观测系统、非纵观测系统或三维观测系统。

同时，本发明还公开了一种确定观测系统排列片范围的装置，如图2所示，该装置包括：

数据采集模块201，用于采集探区的二维地震资料；

速度计算模块202，用于根据所述二维地震资料计算有效波速度、折射波速度和面波速度；

时间计算模块203，用于根据所述二维地震资料中的炮点和检波点之间的距离、检波点接收时间，所述有效波速度、折射波速度和面波速度，以及有效波、折射波、面波的时距方程分别确定有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间及面波对应的交叉时间；

投影模块204，用于根据预设参数建立单点放炮具有M条接收线的观测系统，确定建立的观测系统中的实际炮点坐标投影到各接收线的垂直距离；

时距方程建立模块205，用于根据所述实际炮点投影到接收线上后与接收线上各检波点坐标之间距离，实际炮点坐标投影到各接收线的垂直距离，所述有效波速度、折射波速度和面波速度以及所述有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间和面波对应的交叉时间分别建立观测系统的有效波、折射波、面波的时距方程；

曲线生成模块206，用于根据所述观测系统的有效波、折射波、面波的时距方程分别生成有效波、折射波、面波的时距曲线；

排片范围确定模块207，根据折射波、面波对有效波的干扰选择远排列接收线、近排列接收线以确定排列片范围。

其中，速度计算模块202包括：

坐标确定单元，用于在所述二维地震资料中有效波、折射波和面波对应的同相轴上分别选取两点确定选取的两点的坐标；

速度计算单元，用于根据分别选取的两点的坐标数据计算有效波速度、折射波速度和面波速度。

本发明目的是提供一种在实际二维地震记录上选取有效波、折射波和面波，计算所选取有效波对应的速度和自激自收时间、折射波和面波对应的速度和交叉时，根据地质任务设计单炮点的观测系统（包括宽线、非纵、三维观测系统），构建观测系统对应的有效波、折射波和面波时距方程，模拟地震记录，根据近接收线接收到的有效波能否避开面波等干扰波，远接收线接收到的浅目的层有效信号是否受折射波干扰，纵向最大炮检距是否受折射波干涉，确定观测系统排列片范围。

本发明通过以下技术方案实现：

1）收集探区已有的二维地震资料；

2）在二维地震记录上，选取有效波、折射波和面波，在对应的同相轴上分别选取两点，计算有效波速度v_r、折射波速度v_l和面波速度v_s；

3）利用下述三个时距方程分别计算时间t_r、t_l和t_s：

将步骤2）中有效波同相轴上选取的两点代入公式（1）得到有效波对应的自激自收时间t_r，折射波同相轴上选取的两点坐标代入公式（2）得到折射波对应的交叉时t_l，面波同相轴上选取的两点坐标代入公式（3）得到面波对应的交叉时t_s；

式中：为炮点与第j检波点之间距离，t_j为第j检波点接收时间，j为排列片上检波点号，j大于等于1小于等于N，N为排列片上总的检波点数，v_r、v_l和v_s分别为步骤2）中有效波速度、折射波速度和面波速度；

步骤3）所述的选取有效波，可以根据需求在步骤2）中同时选取多个有效波，根据公式（1）计算每个有效波时距曲线方程对应的自激自收时间t_r；

4）根据地震勘探任务需求，设计单点放炮M条接收线接收的观测系统，将炮点坐标垂直投影到每条接收线上，对炮点与M条接收线的垂直距离排序后分别为y₁,y₂,......,y_M；

步骤4）所述的设计的观测系统可以为宽线观测系统、非纵观测系统和三维观测系统；

步骤4）所述设计的观测系统排列片接收参数包括线数、线距、道数、道距，激发参数包括炮点坐标；

步骤4）所述炮点坐标与M条接收线的垂直距离大小为y₁≤y₂≤......≤y_M，接收线的序号为与距离y₁对应的为第1条接收线，与距离y₂对应的为第2条接收线，以此类推，与距离y_M对应的为第M条接收线；

5）根据步骤3）中三个二维观测系统时距方程，构建三个步骤4）所设计的观测系统的时距方程：

上述公式（4）为有效波时距方程，公式（5）为折射波时距方程，公式（6）为面波时距方程。

式中：x_k为实际炮点投影到接收线上后与接收线上第k检波点坐标之间距离，k为每条接收线上的检波点号，k大于等于1小于等于Q，Q为每条接收线上总的检波点数；v_r、v_l和v_s分别为步骤2）中有效波速度、折射波速度和面波速度；t_r、t_l和t_s分别为步骤3）中有效波自激自收时间、折射波和面波对应的交叉时，y_i为炮点坐标与第i条接收线的垂直距离，i大于等于1小于等于M，M为设计的观测系统接收线总数；

步骤5）所述的计算有效波时距方程，可同时计算多个有效波，在二维地震记录上选取多个有效波，利用步骤2）求出选取的有效波对应速度v_r和公式（1）计算对应的自激自收时间t_r，利用公式（4）计算不同的有效波时距方程；

6）根据步骤4）设计的观测系统，利用公式（4）、（5）和（6）的时距方程在平面上绘制时距曲线，根据近接收线接收到的有效波能避开面波等干扰波，远接收线接收到的浅目的层有效信号是否受折射波干扰，纵向最大炮检距是否受折射波干涉，确定观测系统排列片范围，将提供的观测系统设计方案用于工区勘探。

本发明是石油地球物理勘探中基于实际地震数据确定观测系统排列片范围的方法。在探区已有的二维地震记录上选取有效波、折射波和面波，计算所选取有效波对应的速度和自激自收时间、折射波和面波对应的速度和交叉时，根据地质任务设计单炮点的观测系统（包括宽线、非纵、三维观测系统），构建观测系统对应的有效波、折射波和面波时距方程，模拟地震记录，根据近接收线接收到的有效波能否避开面波等干扰波，远接收线接收到的浅目的层有效信号是否受折射波干扰，纵向最大炮检距是否受折射波干涉，确定观测系统排列片范围。

本发明提供的技术主要是利用二维地震记录上所选取的地震波对应的自激自收时间（或交叉时）和速度构建设计的观测系统对应的地震波时距方程、模拟地震记录、根据近接收线接收到的有效波能否避开面波等干扰波、远接收线接收到的浅目的层有效信号是否受折射波干扰、纵向最大炮检距是否受折射波干涉确定观测系统排列片范围。

1）收集探区已有的二维地震资料，第10炮如图3所示；

2）在图3所示二维地震记录上，拾取地震波，如图4，拾取折射波R的两点坐标为A1和B1，对应的速度为2608m/s，拾取面波S的两点坐标为A7和B7，面波S对应的速度为1098m/s，拾取目的层T1的两点坐标为A2和B2，对应的速度为3141m/s，拾取目的层T2的两点坐标为A3和B3，对应的速度为3388m/s，拾取目的层T3的两点坐标为A4和B4，对应的速度为3711m/s，拾取目的层T4的两点坐标为A5和B5，对应的速度为4208m/s，拾取目的层T5的两点坐标为A6和B6，对应的速度为4778m/s；

3）利用公式（1）得到目的层T1对应的自激自收时间为393ms，目的层T2对应的自激自收时间为981ms，目的层T3对应的自激自收时间为1626ms，目的层T4对应的自激自收时间为2384ms，目的层T5对应的自激自收时间为3324ms，利用公式（2）得到折射波R对应的交叉时为2ms，利用公式（3）得到面波S对应的交叉时为5ms；

4）根据地震勘探任务需求，图3为设计的三维观测系统：排列片12条接收线，接收线间距200m，每条接收线96道接收，如图5中的“+”号，道距50m，炮点坐标为（2375,1175），如图5中的“□”，将炮点坐标垂直投影到每条接收线上，炮点与12条接收线的垂直距离分别为：y₁=25m,y₃=225m,y₅=425m,y₇=625m,y₉=825m,y₁₁=1025m，y₂=175m,y₄=375m,

y₆=575m,y₈=775m,y₁₀=975m,y₁₂=1125m；

5）将y₁=25m和炮点投影到对应的第一条接收线上后与左右检波点的距离x₁=25m,x₂=25m,x₃=75m,x₄=75m,......代入公式（4），同时利用所拾取目的层对应的速度和自激自收时间，得到第1条接收线所选取目的层对应的时距曲线，代入公式（5），同时利用所拾取折射波R对应的速度和交叉时间，得到第1条接收线折射波对应的时距曲线，代入公式（6），同时利用所拾取面波S对应的速度和交叉时间，得到第1条接收线面波对应的时距曲线，图6中第1条接收线模拟的折射波R、面波S、目的层T1、目的层T2、目的层T3、目的层T4和目的层T5分别与图4中实际数据的折射波、面波和目的层相对应。取任意的y_i(i=1,2,......,12)和炮点投影到对应的接收线上后与左右检波点的距离x₁=25m,x₂=25m,x₃=75m,x₄=75m,......，分别代入公式（4）、（5）和（6），得到如图4和5所示的模拟12条接收线的地震记录；

6）根据步骤5）计算的时距方程曲线，如图6和图7，近排列主要看目的层是否受面波干扰，第1、2、3条接收线T1层受面波干扰，第4和第5条接收线T2层受面波干扰，根据勘探目的可以确定近排列范围，这里仅考虑T1层不受面波干扰，近排列应该为第4条接收线，远排列主要看浅目的层有效波是否受折射波干扰，第11条接收线T1层仅一部分有效波未受折射波干扰，第12条接收线T1层有效波全受折射波干扰，根据勘探需求远排列为第11条接收线。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种确定观测系统排列片范围的方法，其特征在于，所述的方法包括：

采集探区的二维地震资料；

2.如权利要求1所述的确定观测系统排列片范围的方法，其特征在于，所述根据所述二维地震资料计算有效波速度、折射波速度和面波速度包括：

在所述二维地震资料中有效波、折射波和面波对应的同相轴上分别选取两点；

3.如权利要求2所述的确定观测系统排列片范围的方法，其特征在于，步骤根据所述二维地震资料中的炮点和检波点之间的距离、检波点接收时间，所述有效波速度、折射波速度和面波速度，以及有效波、折射波、面波的时距方程分别确定有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间及面波对应的交叉时间中的有效波、折射波、面波的时距方程为：

其中，为炮点与第j检波点之间距离，t_j为第j检波点接收时间，j为排列片上检波点号，1≤j≤N，N为排列片上总的检波点数，和t_j从所述二维地震资料中获得；

v_r为有效波速度，v_l为折射波速度，v_s为面波速度；

4.如权利要求1所述的确定观测系统排列片范围的方法，其特征在于，所述观测系统的有效波、折射波、面波的时距方程为：

其中，x_k为实际炮点投影到接收线上后与接收线上第k检波点坐标之间距离，k为每条接收线上的检波点号，t_k为第k检波点接收时间，1≤k≤Q，Q为每条接收线上总的检波点数；

v_r为有效波速度，v_l为折射波速度，v_s为面波速度；

y_i为炮点坐标与第i条接收线的垂直距离，1≤i≤M，M为设计的观测系统接收线总数。

5.如权利要求1所述的确定观测系统排列片范围的方法，其特征在于，建立的观测系统为宽线观测系统、非纵观测系统或三维观测系统。

6.如权利要求5所述的确定观测系统排列片范围的方法，其特征在于，所述预设参数包括观测系统接收参数和激发参数，其中，

所述接收参数包括线数，线距，道数和道距；

所述激发参数包括炮点坐标。

7.一种确定观测系统排列片范围的装置，其特征在于，所述的装置包括：

数据采集模块，用于采集探区的二维地震资料；

排列片范围确定模块，根据折射波、面波对有效波的干扰选择远排列接收线、近排列接收线以确定排列片范围。

8.如权利要求7所述的确定观测系统排列片范围的装置，其特征在于，所述速度计算模块包括：

9.如权利要求8所述的确定观测系统排列片范围的装置，其特征在于，所述的时间计算模块根据所述二维地震资料中的炮点和检波点之间的距离、检波点接收时间，所述有效波速度、折射波速度和面波速度，以及有效波、折射波、面波的时距方程分别确定有效波对应的自激自收时间、折射波对应的交叉时间及面波对应的交叉时间中的有效波、折射波、面波的时距方程为：

v_r为有效波速度，v_l为折射波速度，v_s为面波速度；

10.如权利要求7所述的确定观测系统排列片范围的装置，其特征在于，所述观测系统的有效波、折射波、面波的时距方程为：

其中，x_k为实际炮点投影到接收线上后与接收线上第k检波点坐标之间距离，k为每条接收线上的检波点号，1≤k≤Q，Q为每条接收线上总的检波点数；

v_r为有效波速度，v_l为折射波速度，v_s为面波速度；

t_r为有效波对应的自激自收时间，t_l为折射波对应的交叉时间，t_s为面波对应的交叉时间；t_k为第k检波点接收时间，1≤k≤Q，Q为每条接收线上总的检波点数；

11.如权利要求7所述的确定观测系统排列片范围的装置，其特征在于，建立的观测系统为宽线观测系统、非纵观测系统或三维观测系统。

12.如权利要求11所述的确定观测系统排列片范围的装置，其特征在于，所述预设参数包括观测系统接收参数和激发参数，其中，

所述接收参数包括线数、线距、道数和道距；

所述激发参数包括炮点坐标。