CN105467445A - 一种三维地震观测系统的建立方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维地震观测系统的建立方法及装置，方法包括：对待观测地区进行地震实验，获取地震资料数据，提取目的层双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度及原始资料信噪比；根据双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度和地质任务频率确定面元大小和最大炮检距；根据叠加剖面信噪比和原始资料信噪比确定有效覆盖次数；根据有效覆盖次数、面元大小确定实验覆盖密度；根据以往三维地震资料有效覆盖密度及实验覆盖密度确定新三维观测系统覆盖密度；根据新三维观测系统覆盖密度、面元大小、炮检距及以往三维观测系统面元分布进行线束划分，建立新三维地震观测系统。本发明降低勘探成本，实施高密度地震勘探，满足对高密度三维地震勘探技术的需要。

Description

一种三维地震观测系统的建立方法及装置

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术，具体的讲是一种有效利用以往三维地震资料的三维地震观测系统的建立方法及装置。

背景技术

构造相对简单的油藏已经通过常规地震勘探技术得到发现、落实和开发。随着勘探开发的深入，一些油田已经进入高精度地震勘探阶段，要求地震勘探技术能够落实高陡构造、复杂断块、低幅度构造圈闭，地层、岩性圈闭，及隐蔽岩性油藏识别、油气储层预测及裂隙发育带识别等。要解决这些地震勘探难题，需要发展应用高密度地震勘探技术。

高密度地震勘探技术核心是按照充分、均匀和对称的空间采样原则，保证地震信号和噪声波场的原始性。具体做法是通过密集空间采样，尽可能地提高叠前成像空间数据的充分性、均匀性和对称性，从而为获取高信噪比、高分辨率、高保真度的成果数据奠定资料基础，为叠前偏移成像一体化解决方案的实施提供充分必要条件。

但是，高密度地震勘探技术的实施势必会造成高成本投入，可控震源高效采集技术的发展为高密度技术的应用提供了经济可行性，但却受限于地形条件。针对地形复杂的山地、沼泽等区域，设计常规的高密度三维观测系统，现有的投资根本无法实现，从而也制约了高密度地震勘探技术在地上、地下双复杂区的应用。

现有技术中的高密度三维观测系统设计，不考虑与以往三维地震的结合，根据地震成像需要，设计相应的覆盖密度。这样的高密度观测系统一是成本很高，二是在处理阶段结合以往地震资料处理时，可能面临面元属性的不一致性造成地震数据体的不均性问题，使得不能充分发挥以往地震资料对成像的有益作用。

发明内容

本发明目的在于提供一种新老资料相结合的三维观测系统设计方法，以新老三维相结合的观测系统属性的均匀性和对称性为基础，进行新三维地震观测系统的设计。

本发明实施例提供了一种三维地震观测系统的建立方法，包括：

对待观测地区进行地震实验，获取地震资料数据；

根据地震资料数据提取目的层双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度及原始资料信噪比；

根据所述双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度和地质任务的频率确定面元大小和最大炮检距；

根据叠加剖面信噪比和所述原始资料信噪比确定有效覆盖次数；

根据所述有效覆盖次数、面元大小确定实验覆盖密度；

根据以往三维地震资料的有效覆盖密度及所述实验覆盖密度确定新三维观测系统的覆盖密度；

根据所述新三维观测系统的覆盖密度、所述面元大小、炮检距及预先获取的以往三维观测系统的面元分布进行三维观测系统的线束划分，建立三维地震观测系统。

本发明实施例中，所述的根据以往三维地震资料的有效覆盖密度及所述实验覆盖密度确定新三维观测系统的覆盖密度包括：

根据预先获取的以往三维地震资料的有效覆盖密度、实验覆盖密度和下式(1)确定新三维观测系统的覆盖密度；

D_n＝D-D_O

其中，D_n为确定的新三维观测系统的覆盖密度，D为所述实验覆盖密度，D_O为以往三维地震资料的有效覆盖密度。

本发明实施例中，所述的根据所述新三维观测系统的覆盖密度、所述面元大小、炮检距及预先获取的以往三维观测系统的面元分布进行三维观测系统的线束划分，建立新三维地震观测系统包括：

根据所述面元大小和部署边界坐标确定新三维观测系统面元属性分析的原点坐标；

根据所述原点坐标、新三维观测系统的覆盖密度和炮检距对新三维观测系统和以往三维观测系统进行统一线束划分，建立新三维地震观测系统。

本发明实施例中，所述的根据所述原点坐标、新三维观测系统的覆盖密度和炮检距对新三维观测系统和以往三维观测系统进行统一线束划分包括：

通过所述原点坐标或离原点最近的满覆盖坐标错动新三维观测系统的面元的整数倍与以往三维观测系统面元重合；

通过炮点错动新三维观测系统的面元的整数倍实现以往三维炮点与新三维炮点的不重合，以实现新观测系统属性的均匀性。

同时，本发明还提供一种三维地震观测系统的建立装置，包括：

资料获取模块，用于对待观测地区进行地震实验，获取地震资料数据；

资料提取模块，用于根据地震资料数据提取目的层双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度及原始资料信噪比；

面元大小和最大炮检距确定模块，用于根据所述双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度和地质任务的频率确定面元大小和最大炮检距；

有效覆盖次数确定模块，用于根据叠加剖面信噪比和所述原始资料信噪比确定有效覆盖次数；

实验覆盖密度确定模块，用于根据所述有效覆盖次数和面元大小确定实验覆盖密度；

观测系统覆盖密度确定模块，用于根据以往三维地震资料的有效覆盖密度及所述实验覆盖密度确定新三维观测系统的覆盖密度；

观测系统建立模块，用于根据所述新三维观测系统的覆盖密度、所述面元大小、炮检距及预先获取的以往三维观测系统的面元分布进行三维观测系统的线束划分，建立三维地震观测系统。

本发明实施例中，所述的观测系统覆盖密度确定模块根据预先获取的以往三维地震资料的有效覆盖密度、实验覆盖密度和下式(1)确定新三维观测系统的覆盖密度；

D_n＝D-D_O

其中，D_n为确定的新三维观测系统的覆盖密度，D为所述实验覆盖密度，D_O为以往三维地震资料的有效覆盖密度。

本发明实施例中，所述的观测系统建立模块包括：

原点坐标确定单元，用于根据所述面元大小和部署边界坐标确定新三维观测系统面元属性分析的的原点坐标；

观测系统建立单元，用于根据所述原点坐标、新三维观测系统的覆盖密度和炮检距对新三维观测系统和以往三维观测系统进行统一线束划分，建立新三维地震观测系统。

本发明实施例中，所述的观测系统建立单元包括：

原点错动单元，用于通过所述原点坐标或离原点最近的满覆盖坐标错动新三维观测系统面元的整数倍与以往三维观测系统面元重合；

炮点错动单元，用于通过炮点错动三维面元的整数倍实现以往三维炮点与新三维炮点的不重合，以实现新观测系统属性的均匀性。

本发明有效利用以往三维地震资料，降低勘探成本，实施高密度地震勘探，满足低信噪比复杂构造高精度地震勘探对高密度三维地震勘探技术的需要。本发明针对地质任务对地震数据覆盖密度的需求，通过采用新老三维相结合的方法，实现在不提高勘探成本的前提下，有效增加覆盖密度，满足对高密度地震技术的需求。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为三维地震观测系统的建立方法的流程图；

图2为三维地震观测系统的建立装置的框图；

图3为本发明实施例中新老三维资料相结合的观测系统示意图。

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。

本发明实施例提供了一种三维地震观测系统的建立方法，如图1所示，包括：

步骤S101，对待观测地区进行地震实验，获取地震资料数据；

步骤S102，根据地震资料数据提取目的层双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度及原始资料信噪比；

步骤S103，根据所述双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度和地质任务的频率确定面元大小和最大炮检距；

步骤S104，根据叠加剖面信噪比和所述原始资料信噪比确定有效覆盖次数；

步骤S105，根据所述有效覆盖次数、面元大小确定实验覆盖密度；

步骤S106，根据以往三维地震资料的有效覆盖密度及所述实验覆盖密度确定新三维观测系统的覆盖密度；

步骤S107，根据所述新三维观测系统的覆盖密度、所述面元大小、炮检距及预先获取的以往三维观测系统的面元分布进行新三维观测系统的线束划分，建立新三维地震观测系统。

上述的步骤S106，根据以往三维地震资料的有效覆盖密度及所述实验覆盖密度确定新三维观测系统的覆盖密度包括：

根据预先获取的以往三维地震资料的有效覆盖密度、实验覆盖密度和下式(1)确定新三维观测系统的覆盖密度；

D_n＝D-D_O

其中，D_n为确定的新三维观测系统的覆盖密度，D为所述实验覆盖密度，D_O为以往三维地震资料的有效覆盖密度。

上述的步骤S107，根据所述新三维观测系统的覆盖密度、所述面元大小、炮检距及预先获取的以往三维观测系统的面元分布进行三维观测系统的线束划分，建立新三维地震观测系统包括：

根据面元大小和部署边界坐标确定新三维观测系统面元属性分析的原点坐标；

根据原点坐标、新三维观测系统的覆盖密度和炮检距对新三维观测系统和以往三维观测系统进行统一线束划分，建立新三维地震观测系统。

其中，根据所述原点坐标、新三维观测系统的覆盖密度和炮检距对新三维观测系统和以往三维观测系统进行统一线束划分包括：

通过所述原点坐标或离原点最近的满覆盖坐标错动新三维观测系统的面元的整数倍与以往三维观测系统面元重合；

通过炮点错动新三维观测系统的面元的整数倍实现以往三维炮点与新三维炮点的不重合，以实现新观测系统属性的均匀性。

如图2所示，本发明还提供一种三维地震观测系统的建立装置，装置包括：

资料获取模块201，用于对待观测地区进行地震实验，获取地震资料数据；

资料提取模块202，用于根据地震资料数据提取目的层双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度及原始资料信噪比；

面元大小和最大炮检距确定模块203，用于根据所述双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度和地质任务的频率确定面元大小和最大炮检距；

有效覆盖次数确定模块204，用于根据叠加剖面信噪比和所述原始资料信噪比确定有效覆盖次数；

实验覆盖密度确定模块205，用于根据有效覆盖次数和面元大小确定实验覆盖密度；

观测系统覆盖密度确定模块206，用于用于根据以往三维地震资料的有效覆盖密度及实验覆盖密度确定新三维观测系统的覆盖密度；

观测系统建立模块207，用于根据新三维观测系统的覆盖密度、所述面元大小、炮检距及预先获取的以往三维观测系统的面元分布进行三维观测系统的线束划分，建立三维地震观测系统。

本实施例中，所述的观测系统覆盖密度确定模块根据预先获取的合格的三维地震资料的合格覆盖密度、实验覆盖密度和下式(1)确定三维观测系统的覆盖密度确定三维观测系统的覆盖密度；

D_n＝D-D_O

其中，D_n为确定的三维观测系统的覆盖密度，D为实验覆盖密度，D_O为合格覆盖密度。

本实施例中，所述的观测系统建立模块包括：

原点坐标确定单元，用于根据所述面元大小和部署边界坐标确定新三维观测系统的原点坐标；

观测系统建立单元，用于根据所述原点坐标、新三维观测系统的覆盖密度和炮检距对新三维观测系统和以往三维观测系统进行统一线束划分，建立新三维地震观测系统。

本实施例中，所述的观测系统建立单元根据所述原点坐标、三维观测系统的覆盖密度和炮检距对新三维观测系统和以往三维观测系统进行统一线束划分包括：

通过所述原点坐标或离原点最近的满覆盖坐标错动三维观测系统面元的整数倍与以往三维观测系统面元重合；

通过炮点错动三维面元的整数倍实现以往三维、炮点与新三维炮点的不重合通过炮点错动三维面元的整数倍实现以往三维、炮点与新三维炮点的不重合。通过该两步骤的线束划分实现新老三维相结合的观测系统属性的均匀性。

本发明针对地质任务对地震数据覆盖密度的需求，通过采用新老三维相结合的方法，实现在不提高勘探成本的前提下，有效增加覆盖密度，满足对高密度地震技术的需求。对待观测地区获取地震资料数据；提取目的层双反射时间、地层倾角时差及叠加速度；根据双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度和地质任务的频率确定面元大小和最大炮检距；确定目的层的原始资料信噪比；确定有效覆盖次数；根据有效覆盖次数、面元大小确定实验覆盖密度，下述步骤为实施本方案的具体步骤，具体包括：

1)应用地震以及井资料，或应用已知地震剖面、速度谱及井资料，提取目的层双程反射时间、地层倾角时差及叠加速度或地层埋深信息，结合地质任务要保护的频率确定面元大小、最大炮检距。

步骤1)所述的面元大小≤地层倾角时差(单位：米/毫秒)除以2倍的保护频率(单位:赫兹)。

步骤1)所述的最大炮检距取临界角限定的排列长度，陡倾地层能够获取到有效反射，目前速度分析精度、NMO的要求，勘探精度对反射系数的稳定性要求中的最大值。

2)应用试验资料，分析主要目的层的原始资料信噪比，按照叠加剖面信噪比与原始资料信噪比的关系，计算有效覆盖次数。

步骤2)所述的有效覆盖次数是满足叠加速度分析和剩余静校正求取需求而需要的理论覆盖次数。

$N_{fold}=\sqrt{R/R_0}$

式中N_fold为覆盖次数，R₀为原始资料信噪比，R为叠加剖面信噪比。

3)根据有效覆盖次数与面元大小，求取覆盖密度。

步骤3)所述的覆盖密度指的是单位面积内炮检对的个数(道/km²)，是基于叠前时间偏移成像精度与数据体密度关系的最重要的观测系统参数。

D＝N_fold×10⁶/(ri/2×si/2)

式中D为覆盖密度，N_fold为覆盖次数，ri为道距，si为炮点距。

4)收集工区内以往合格的三维地震资料，并分析其覆盖密度大小，结合在步骤3)中得到的覆盖密度，计算新三维地震采集观测系统的覆盖密度。

D_n＝D-D_O

式中D_n为新三维覆盖密度，D为覆盖密度，D_O为以往三维覆盖密度。

5)根据以往三维观测系统面元分布，结合地质目标构造走向、断层分布，进行新三维地震采集观测系统的线束划分。

步骤5)所述的线束划分应满足新老三维结合后，观测系统属性的均匀性和对称性。实现的基本方法，一是通过统一线束划分的原点坐标或离原点最近的满覆盖坐标错动新三维面元的整数倍(如图3左下角的满覆盖端点)，实现以往三维面元与新三维面元重合，二是通过炮点错动新三维1/2面元的整数倍(如图3)，实现以往三维炮点与新三维炮点不重合。按照基本方法进行线束划分后，步骤5)就能实现新老三维相结合的观测系统属性的均匀性。

本发明是一种针对新三维地震的投资满足不了高密度地震勘探的成本需求，但完成地质任务又必须要用高密度地震勘探技术的观测系统设计新思路、新方法。该发明将新老三维结合考虑，合理设计新三维的观测系统，实现在不提高勘探成本的前提下，有效增加覆盖密度，增强对勘探目标的照明，为提高勘探目标的成像精度奠定基础，有效支撑勘探开发。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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 (8)

1.一种三维地震观测系统的建立方法，其特征在于，所述的方法包括：

对待观测地区进行地震实验，获取地震资料数据；

根据地震资料数据提取目的层双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度及原始资料信噪比；

根据所述双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度和地质任务的频率确定面元大小和最大炮检距；

根据叠加剖面信噪比和所述原始资料信噪比确定有效覆盖次数；

根据所述有效覆盖次数、面元大小确定实验覆盖密度；

根据以往三维地震资料的有效覆盖密度及所述实验覆盖密度确定新三维观测系统的覆盖密度；

根据所述新三维观测系统的覆盖密度、所述面元大小、炮检距及预先获取的以往三维观测系统的面元分布进行三维观测系统的线束划分，建立三维地震观测系统。

2.如权利要求1所述的三维地震观测系统的建立方法，其特征在于，所述的根据以往三维地震资料的有效覆盖密度及所述实验覆盖密度确定新三维观测系统的覆盖密度包括：

根据预先获取的以往三维地震资料的有效覆盖密度、实验覆盖密度和下式(1)确定新三维观测系统的覆盖密度；

D_n＝D-D_O

其中，D_n为确定的新三维观测系统的覆盖密度，D为所述实验覆盖密度，D_O为以往三维地震资料的有效覆盖密度。

3.如权利要求1所述的三维地震观测系统的建立方法，其特征在于，所述的根据所述新三维观测系统的覆盖密度、所述面元大小、炮检距及预先获取的以往三维观测系统的面元分布进行三维观测系统的线束划分，建立新三维地震观测系统包括：

根据所述面元大小和部署边界坐标确定新三维观测系统面元属性分析的原点坐标；

根据所述原点坐标、新三维观测系统的覆盖密度和炮检距对新三维观测系统和以往三维观测系统进行统一线束划分，建立新三维地震观测系统。

4.如权利要求3所述的三维地震观测系统的建立方法，其特征在于，所述的根据所述原点坐标、新三维观测系统的覆盖密度和炮检距对新三维观测系统和以往三维观测系统进行统一线束划分包括：

通过所述原点坐标或离原点最近的满覆盖坐标错动新三维观测系统的面元的整数倍与以往三维观测系统面元重合；

通过炮点错动新三维观测系统的面元的整数倍实现以往三维炮点与新三维炮点的不重合，以实现新观测系统属性的均匀性。

5.一种三维地震观测系统的建立装置，其特征在于，所述的装置包括：

资料获取模块，用于对待观测地区进行地震实验，获取地震资料数据；

资料提取模块，用于根据地震资料数据提取目的层双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度及原始资料信噪比；

面元大小和最大炮检距确定模块，用于根据所述双程反射时间、地层倾角时差、叠加速度和地质任务的频率确定面元大小和最大炮检距；

有效覆盖次数确定模块，用于根据叠加剖面信噪比和所述原始资料信噪比确定有效覆盖次数；

实验覆盖密度确定模块，用于根据所述有效覆盖次数和面元大小确定实验覆盖密度；

观测系统覆盖密度确定模块，用于根据以往三维地震资料的有效覆盖密度及所述实验覆盖密度确定新三维观测系统的覆盖密度；

观测系统建立模块，用于根据所述新三维观测系统的覆盖密度、所述面元大小、炮检距及预先获取的以往三维观测系统的面元分布进行三维观测系统的线束划分，建立三维地震观测系统。

6.如权利要求5所述的三维地震观测系统的建立装置，其特征在于，所述的观测系统覆盖密度确定模块根据预先获取的以往三维地震资料的有效覆盖密度、实验覆盖密度和下式(1)确定新三维观测系统的覆盖密度；

D_n＝D-D_O

其中，D_n为确定的新三维观测系统的覆盖密度，D为所述实验覆盖密度，D_O为以往三维地震资料的有效覆盖密度。

7.如权利要求5所述的三维地震观测系统的建立装置，其特征在于，所述的观测系统建立模块包括：

原点坐标确定单元，用于根据所述面元大小和部署边界坐标确定新三维观测系统面元属性分析的原点坐标；

观测系统建立单元，用于根据所述原点坐标、新三维观测系统的覆盖密度和炮检距对新三维观测系统和以往三维观测系统进行统一线束划分，建立新三维地震观测系统。

8.如权利要求7所述的三维地震观测系统的建立装置，其特征在于，所述的观测系统建立单元包括：

原点错动单元，用于通过所述原点坐标或离原点最近的满覆盖坐标错动新三维观测系统面元的整数倍与以往三维观测系统面元重合；

炮点错动单元，用于通过炮点错动三维面元的整数倍实现以往三维炮点与新三维炮点的不重合，以实现新观测系统属性的均匀性。