CN105445782A - 一种无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法，包括步骤：获取震源炮点的实际坐标，并生成震源炮点轨迹；根据所述震源炮点轨迹和实际坐标，结合拖行状态模拟算法模拟各接收道的空间位置；根据所述空间位置，结合反距离比加权线性插值算法计算得到各接收道的实际坐标；根据所述接收排列的实际坐标绘制观测系统图。本发明的该方法能够获得接收排列的实际坐标，从而根据该实际坐标生成观测系统，避免了传统假设方式的缺陷，提高反射地层成像精度以及成像位置的准确性，其能够为后续地质解释提供可靠的剖面数据。

Description

一种无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法

技术领域

本发明涉及海洋工程地震勘探技术，尤其涉及一种无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法。

背景技术

在海上油气勘探中，多道地震采集都采用长排列大道间距接收，在接收缆的首尾以及中间段按固定间隔安装有水鸟与尾标等定位设备，通过这些定位设备，野外勘探时以勘探船上GPS天线为参考点，可以实时计算出各接收道实际经纬度的平面投影坐标，在资料处理中利用这些坐标就可以准确定义野外观测系统。

而在海洋工程地震勘探中，使用的是短排列接收拖缆，野外工作时一般不在拖缆上安装水鸟与尾标等定位设备，使拖缆上各道的实际坐标无法直接计算，这就造成后续无法准确生成观测系统。目前通用的处理方法是不考虑野外实际勘探情况，采用假定的完全直线跑航与接收的方法，定义时完全不考虑勘探船的实际航行轨迹与快慢状态，采用假定的参考起点，按照炮点与接收排列完全直线重合的假设简单生成相对观测系统。具体实现时先人工假设第一炮最大偏移距接收道为坐标0点，再利用炮间距、最小偏移距和道间距等参数，按照完全直线排列的观测方法，依次计算各炮与接收道参考于假设0点的相对位置坐标，最后再根据这些相对坐标值简单生成野外观测系统图。

虽然通过上述的方法来生成观测系统简单易行，但由于海上实际勘探船只一般是沿设计测线左右偏离曲线跑航，且船速不稳定，若按等时间间隔放炮，炮间距就不固定，按上面假设的等炮间距直线观测系统定义方法会带来很大误差，影响后续的数据处理精度与成像效果，因此，通过上述方法生成的观测系统的准确度很差，与实际勘探情况相差甚远。另外，由于无法获得准确的实际大地坐标，最终CDP剖面数据上无实际XY坐标，给后续剖面的高精度解释带来不利。

有鉴于此，目前亟需一种可靠的实际观测系统生成方法，以解决海洋工程地震勘探中实际应用问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法，其能够获得接收排列的实际坐标，从而根据该实际坐标生成观测系统，避免了传统假设方式的缺陷，提高反射地层成像精度以及成像位置的准确性，其能够为后续地质解释提供可靠的剖面数据。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法，其包括：

获取震源炮点的实际坐标，并生成震源炮点轨迹；

根据所述震源炮点轨迹和实际坐标，结合拖行状态模拟算法模拟各接收道的空间位置；

根据所述空间位置，结合反距离比加权线性插值算法计算得到接收排列的实际坐标；

根据所述接收排列的实际坐标绘制观测系统图。

进一步地，所述各接收道空间位置模拟算法计算公式为：

$\begin{array}{c}{D}_{r_i}={\mathrm{\δ}}_{\min }+(i-1)\×\mathrm{\Δ}X\\ n=Int(D_{r_i/}/\mathrm{\Δ}S)\\ Q=\arcsin \[(Y_n-Y_s)/D_{sn}\]\end{array},$ 其中，

为待求接收道与排列震源炮点间距离，δ_min为排列上最小偏移距，ΔX为道间距，n是指待求接收道与震源炮点间距离是炮间距的n倍，即在炮点轨迹上待求接收道附近最近的震源炮点位置，ΔS为炮间距，Q为待求接收道在震源排列上的方位角，Y_n为待求接收道附近最近的震源炮点坐标，Y_s为当前震源炮点的坐标，D_sn为两炮点间距离。利用震源炮点实际轨迹坐标，再由上面的变量n与Q就可以模拟各接收道大致空间位置。

进一步地，所述反距离比加权线性插值算法计算公式为：

$\begin{array}{c}{x}_{r_i}=\frac{1}{N-1}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\[X_{s_n}\×(D_{s_1{s}_N}-D_{r_i{s}_n})/D_{s_1{s}_N}\]\\ y_{r_i}=\frac{1}{N-1}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\[Y_{s_n}\×(D_{s_1{s}_N}-D_{r_i{s}_n})/D_{s_1{s}_N}\]\end{array},$ 其中，

为待求接收道实际坐标，为接收道附近参与计算的炮点坐标，为待求接收道与炮点间距离，为参与计算的首尾两炮点间距离，N为参与计算的总炮数，且N≥2。

进一步地，所述获取准确震源炮点的实际坐标的步骤具体包括步骤：

将震源所在位置设为导航定位的中心，并实时获取震源的动态位置；

等间隔触发震源激发，并记录存储每炮的炮点坐标，生成震源炮点航迹。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明的无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法及装置，其能够获得接收排列的实际坐标，从而根据该实际坐标生成观测系统，避免了传统假设方式的缺陷，提高反射地层成像精度以及成像位置的准确性，其能够为后续地质解释提供可靠的剖面数据。

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是通过传统方法得到的直线假设的观测系统及其共中心点叠加次数与实际震源激发航迹线(圆点)的对比图；

图2是本发明的一种无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法的一实施例的流程图；

图3是利用震源炮点轨迹模拟计算的某炮接收排列空间位置图；

图4是反应利用本发明的无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法所生成的观测系统及其共反射点覆盖次数综合图；

图5是采用传统的完全直线观测系统获得的最后叠加剖面示意图；

图6是采用本发明的无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法所生成的弯曲测线观测系统后所处理的叠加偏移剖面示意图。

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作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。

参见图2，为本发明的一种无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法的一实施例的流程图。具体地，本实施例中该观测系统生成方法具体包括步骤：

S11，获取震源炮点的实际坐标，并生成震源炮点轨迹。

目前，随着卫星导航技术的高速发展，震源炮点的实际坐标比较容易实现，具体实施时，只需要结合相应配套的硬件设备和导航软件即可。具体地，该步骤S11包括步骤：

1)将震源所在位置设为导航定位的中心，并实时获取震源的动态位置。

由于在海洋工程地震勘探中，一般是将震源(如震源枪)拖放于距勘探船尾较近距离的水中，如10米左右，因此，可通过在勘探船上安装GPS天线，利用差分GPS信号实时导航并定位勘探船只的动态位置即可得到震源的动态位置。

进一步地，为了获得勘探中震源的准确位置，具体实施时，可将GPS天线设计安装在船尾并靠近震源的安全位置，并量测好震源枪距GPS天线的距离，同时在导航软件中，将震源所在位置设为导航定位的中心，由导航软件实时获取、并显示震源的动态位置。

2)等间隔触发震源激发，并记录存储每炮的炮点坐标，生成震源炮点航迹。

本实施例中，等间隔可以是等时或者等距。具体实施时，通过导航软件等时或等距地向震源发送触发信号，以触发震源激发，并记录存储每炮的激发位置(即炮点位置)，并根据各炮点位置生成震源炮点航迹，如图1所示的圆点构成的震源炮点轨迹。

本实施例中，获取到准确的震源炮点的实际坐标和轨迹后，就可以通过设计相关算法模拟出接收排列的各接收道参考于实际震源位置的有效坐标。

S13，根据步骤S11中得到的震源炮点轨迹和实际坐标，结合拖行状态模拟算法模拟接收排列中各接收道所在的空间位置。

具体实施时，野外勘探时受风浪、海流、勘探船的航行状态等多种因素的影响，拖放于船尾超过百米距离的多道接收缆，如6.25米道间距24道拖缆，最远道离船尾超过150米。因此，整条缆在水中的状态并非直线，即在非平静海况下，其形态可能会是蛇状弯曲。由于排列近处的接收道基本沿该震源炮点轨迹拖行，但在海况较差时，排列远处的接收道却不一定沿该震源炮点轨迹拖行，因此，实际情况会有些偏差，然而，本实施例中针对的是短排列接收拖缆，因此，即使海况较差，排列接收道与震源炮点轨迹之间的偏差也不会很大。综上，本实施例令接收排列各接收道基本沿着该震源炮点轨迹拖行，再通过设计专门的拖行状态模拟算法，可以较好的模拟出所有道相对空间位置：即首先需要根据步骤S11中生成的震源炮点轨迹，计算接收排列中各接收道的偏移距，然后，再根据计算得到的各接收道的偏移距计算接收排列中各接收道在震源炮点轨迹上所处的空间位置。具体地，本实施例中，接收排列各道的空间位置模拟算法计算公式为：

$\begin{array}{c}{D}_{r_i}={\mathrm{\δ}}_{\min }+(i-1)\×\mathrm{\Δ}X\\ n=Int(D_{r_i/}/\mathrm{\Δ}S)\\ Q=\arcsin \[(Y_n-Y_s)/D_{sn}\]\end{array},$

其中，为待求接收道与排列震源炮点间距离，δ_min为排列上最小偏移距，ΔX为道间距，n是指待求接收道与震源炮点间距离是炮间距的n倍，即在震源炮点轨迹上待求接收道附近最近的震源炮点位置，ΔS为炮间距，Q为待求接收道在震源排列上的方位角，Y_n为待求接收道附近最近的震源炮点坐标，Y_s为当前震源炮点的坐标，D_sn为两炮点间距离。利用震源炮点实际轨迹坐标，再由上面的变量n与Q就可以模拟各接收道大致空间位置。

S15，根据上述空间位置，结合反距离比加权线性插值算法计算得到接收排列中各接收道的实际坐标。

由于已经知道震源炮点轨迹及其实际坐标，也模拟出接收排列在勘探船拖行时的可能延伸形态，得到各接收道在炮点轨迹中的相对空间位置，因此，可根据该空间位置，结合反距离比加权线性插值算法计算得到各接收道的实际坐标。具体地，本实施例中，该反距离比加权插值算法计算公式为：

$\begin{array}{c}{x}_{r_i}=\frac{1}{N-1}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\[X_{s_n}\×(D_{s_1{s}_N}-D_{r_i{s}_n})/D_{s_1{s}_N}\]\\ y_{r_i}=\frac{1}{N-1}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\[Y_{s_n}\×(D_{s_1{s}_N}-D_{r_i{s}_n})/D_{s_1{s}_N}\]\end{array},$

其中，为待求接收道实际坐标，为接收道附近参与计算的炮点坐标，为待求接收道与炮点间距离，为参与计算的首尾两炮点间距离，N为参与计算的总炮数，且N≥2。

本实施例中，N值的选取要根据震源炮点轨迹的弯曲程度而定，对于比较平直段轨迹，N值取2即可，而对于拐弯等弯曲较厉害的轨迹，N的取值应较大为好，即取值越大，与震源炮点轨迹拟合的更好。而表明距求解接收道越近的炮点，其反距离比插值系数越大，对坐标值计算的贡献也就越大，由此可以模拟实际勘探中拖缆的受力情况与拖行状态。

S17，根据上述步骤S15中计算得到的接收排列中各接收道的实际坐标绘制观测系统图。

下面结合具体的实例和附图来对本发明进行详细的说明。

具体实施时，工程勘探采用的是24道12.5米道间距拖缆，激发震源为210立方英寸GI气枪，震源激发采用25米等间距放炮，最小偏移距为40米。按照理论计算，该反射地震的CDP覆盖次数平均为6次。勘探过程中，实时获取得到震源的动态位置，得到震源炮点的实际坐标，并生成相应的震源炮点轨迹，再计算排列中各接收道的偏移距，根据该震源炮点轨迹和偏移距模拟计算出某炮接收排列空间位置如图3所示。图3中933号圆点为当前待计算排列放炮点，三角形为待求解24个接收道位置，求解时，N值取3，即待求解接收道前取2个炮点，后取1个炮点，并依据炮点和求解接收道之间的反距离比作为线性插值系数，计算出如图所示的接收道空间排列关系及其实际坐标图。最后利用专业的处理软件调入这些实际坐标，定义对应的观测系统空间关系，专业处理软件根据观测系统实际坐标参数，绘制了如图4所示的共中心点覆盖次数以及排列关系图。从图4可以看出，通过本实施例的观测系统生成方法定义的观测系统共中心点位置比较吻合实际情况，共中心点覆盖次数也比较均匀，未出现如图1所示的较大偏差。由此可知，采用本实施例的该观测系统生成方法得到的接收排列轨迹与震源炮点轨迹拟合较好，即采用本实施例的方法产生的如图4所示的观测系统是接近于实际的弯曲测线，而图1是基于假想的完全直线观测，两者的共中点覆盖次数有所差异，空间位置完全不同，在轨迹弯曲处基于直线假设的迭加次数出现突然增减情况，而图4比较均匀。利用图1与图4的观测系统，经后续相同参数的多种方法处理，分别获得了如图5的叠加剖面和图6所示的叠后偏移剖面对比图，图5中无实际XY坐标，而图6中带有准确的实际坐标，因观测系统不同，采用同样方法参数压制多次波后，图6中的多次波压制明显优于图5。即本实施例的方法所产生的弯曲测线观测系统，后续的多次波压制等处理结果明显优于传统的直线观测系统结果，这是由于观测系统的差别，导致CMP道集的不同，进而影响后续处理方法的有效性。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法，其特征在于，包括步骤：

获取震源炮点的实际坐标，并生成震源炮点轨迹；

根据所述震源炮点轨迹和实际坐标，结合拖行状态模拟算法模拟各接收道的空间位置；

根据所述空间位置，结合反距离比加权线性插值算法计算得到各接收道的实际坐标；

根据所述接收排列的实际坐标绘制观测系统图。

2.如权利要求1所述的无定位拖缆拖行状态模拟算法模拟各接收道的空间位置，其特征在于，所述拖行状态模拟算法模拟空间位置的计算公式为：

$D_{r_i}={\mathrm{\δ}}_{\min }+(i-1)\×\mathrm{\Δ}X$

$n=Int(D_{r_i}/\mathrm{\Δ}S),$ 其中，

Q＝arcsin[(Y_n-Y_s)/D_sn]

为待求接收道与排列震源炮点间距离，δ_min为排列上最小偏移距，ΔX为道间距，n是指待求接收道与震源炮点间距离是炮间距的n倍，ΔS为炮间距，Q为待求接收道在震源排列上的方位角，Y_n为待求接收道附近最近的震源炮点坐标，Y_s为当前震源炮点的坐标，D_sn为两炮点间距离。

3.如权利要求1或2所述的无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法，其特征在于，所述反距离比加权线性插值算法计算公式为：

$\begin{array}{c}{x}_{r_i}=\frac{1}{N-1}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\[X_{s_n}\×(D_{s_1{s}_N}-D_{r_i{s}_n})/D_{s_1{s}_N}\]\\ y_{r_i}=\frac{1}{N-1}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\[Y_{s_n}\×(D_{s_1{s}_N}-D_{r_i{s}_n})/D_{s_1{s}_N}\]\end{array},$ 其中，

为待求接收道实际坐际，为接收道附近参与计算的炮点坐标，为待求接收道与炮点间距离，为参与计算的首尾两炮点间距离，N为参与计算的总炮数，且N≥2。

4.如权利要求3所述的无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法，其特征在于，当震源炮点轨迹为平直段轨迹时，N值取2。

5.如权利要求3所述的无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法，其特征在于，所述获取震源炮点的实际坐标的步骤具体包括步骤：

将震源所在位置设为导航定位的中心，并实时获取震源的动态位置；

等间隔触发震源激发，并记录存储每炮的炮点坐标，生成震源炮点轨迹。

6.如权利要求2所述的无定位拖缆多道地震勘探观测系统生成方法，其特征在于，所述根据所述震源炮点轨迹和实际坐标，结合拖行状态模拟算法模拟各接收道的空间位置的步骤具体包括：

根据生成的所述震源炮点轨迹，计算接收排列中各接收道的偏移距；

根据所述偏移距计算接收排列中各接收道在震源炮点轨迹上所处的空间位置。