CN107290776A - 一种以激发为中心的起伏地表弯线设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，属于地震勘探与开发领域。本发明方法利用通过建立接收线坐标反演的最优化目标函数，设计炮点及接收线的坐标位置，提高复杂地表情况下二维观测系统设计工作效率。本发明包括：(1)根据地表起伏及岩性分布情况布设炮线位置；(2)依据炮线趋势确定CMP条带；(3)反演接收线上每个检波点位置坐标；(4)分析该观测系统的炮点距、道间距、炮检距及面元覆盖次数分布；(5)调整炮点距、道间距或加密炮点、增加接收排列，使得覆盖次数达到满次要求并保证其基本均匀分布。
Description
技术领域
本发明属于地震勘探与开发领域，具体涉及一种以激发为中心的起伏地表弯线设计方法。
背景技术
二维弯线地震采集主要是通过沿沟谷布置二维地震弯线来减小测线的高程起伏，潜水面下激发有效地震波，成功获得高质量的地震资料。但是，二维弯线地震采集与常规地震勘探理论存在很多矛盾，如：弯线地震剖面的覆盖次数分布和每一个面元的炮检距分布很不均匀等。弯线地震采集中应尽可能地使地下反射面元保持在一条直线上，这有利于保持足够的炮检距分布范围，减小覆盖次数的突变性，有利于横向倾角分析与校正及倾斜地层的正确归位。但是，本领域目前尚无很好的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，所述方法在满足以激发为中心的前提下，即在复杂山地沿沟谷布置有利的弯曲炮线的前提下，通过最优化的方法反演出一条不规则排列，使地下反射面元尽可能保持在一条直线上，改善弯线采集中覆盖次数分布不均匀的问题。
根据本发明的一个方面，提供一种以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，是以激发为中心的不规则观测系统设计首先应考虑沿地表的沟谷、地势平坦区域、岩性有利区域布置激发点和炮线，然后进行复杂山地的观测系统优化设计。为了保证后续地震资料处理的有效性和地震解释的准确性，一般要求二维测线的地下反射点尽可能保持在一条垂直于构造走向的直线上。为此，发明人研究了在优选激发的前提下(已经确定野外不规则的炮点和炮线的坐标位置)，以地下CMP直线覆盖为目标函数，用最优化方法反演野外接收排列的观测系统设计理念。
一种以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，所述方法包括：
步骤1：根据地表起伏及岩性分布情况布设炮线位置；
步骤2：依据炮线趋势确定CMP条带；
步骤3：反演接收线上每个检波点的位置坐标；
步骤4：分析观测系统的炮点距、道间距、炮检距及面元覆盖次数分布；
步骤5：调整炮点距、道间距或加密炮点、增加接收排列，使得覆盖次数达到满次要求。
进一步地，在所述步骤1中，利用工区数字卫片影像数据、高程数据及岩性分布图，沿起伏地表的沟谷和地势平坦区域，或有利于激发的岩性区域布设炮点和炮线。
进一步地，在所述步骤2中，沿炮线的中心趋势线确定一套二维CMP直线或一条二维共反射面元条带。
进一步地，在所述步骤3中，根据布设的炮线和确定的CMP条带，建立接收线坐标反演的最优化目标函数，反演接收线及其每个检波点的坐标位置。
进一步地，对于接收线坐标的最优化反演，也就是使给定接收排列的每一个炮检对的CMP的Y坐标YCk趋于0，即
YCk＝(YSi+YRj)/2→0 (1-1)
式中：炮点数i＝1,2,…,N；排列道数j＝1,2,…,M；YSi为炮点的Y坐标；YRj为检波点的Y坐标。
进一步地，建立如下接收线坐标反演的最优化目标函数：
将目标函数对YRj求导并使其等于0，求解得到整条接收线上各个接收点的Y坐标：
进一步地，根据二维观测系统覆盖次数分布情况，建立接收点3个分析区域：即覆盖次数渐增区、满覆盖区和覆盖次数渐减区，将接收点坐标按照上述三个区域进行计算：
三个公式从上到下依次对应：即覆盖次数渐增区、满覆盖区和覆盖次数渐减区。
进一步地，通过以下步骤改变接收点的Y坐标，使CMP坐标向x轴收敛：
1)从计算得到的全部CMP坐标中找到偏离X轴最远的点YCk，进而得出与之对应的炮点和接收点的Y坐标，即YSi和YRj；
2)对该接收点坐标约束性修改，使该CMP偏移x轴的距离减小，按照(1-5)式进行修改；
YCk＞50 YRj＝YRj-(YCk-50)
YCk＜-50 YRj＝YRj-(YCk+50)
(1-5)
3)以新得到的接收点坐标(XR，YR)按照CMP坐标计算公式重新计算CMP坐标，然后以上面的查找、修改、重新计算为一次循环内容，以一定的收敛条件做多次循环计算，使CMP坐标向x轴收敛。
进一步地，在所述步骤5中，根据步骤4计算二维观测系统面元覆盖次数分布情况，考虑目标区域的满次覆盖次数，对炮点密度和/或接收排列进行调整。
进一步地，根据权利要求9所述的以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，其特征在于：通过增加炮点密度和/或接收排列宽度使目标区域达到满次覆盖。
与现有技术相比，本发明创新地制定一套用于野外以激发为中心的起伏地表二维弯线设计方法。本发明的方法通过建立接收线坐标反演的最优化目标函数，设计炮点及接收线的坐标位置，提高复杂地表情况下二维观测系统设计工作效率。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1显示了根据本发明实施例的方法步骤流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供了一种以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，属于地震勘探与开发领域。
本发明的方法通过建立接收线坐标反演的最优化目标函数，设计炮点及接收线的坐标位置，提高复杂地表情况下二维观测系统设计工作效率。本发明的方法包括，根据地表起伏及岩性分布情况布设炮线位置；依据炮线趋势确定CMP条带；反演接收线上每个检波点位置坐标；分析该观测系统的炮点距、道间距、炮检距及面元覆盖次数分布；调整炮点距、道间距或加密炮点、增加接收排列，使得覆盖次数达到满次要求并保证其基本均匀分布。
下面参照图1描述本发明的一个实施例，本发明方法如下：
步骤1，根据地表起伏及岩性分布情况布设炮线位置。可选地，利用工区数字卫片影像数据、高程数据及岩性分布图，沿起伏地表的沟谷和地势平坦区域，或有利于激发的岩性区域布设炮点和炮线。例如，可以首先通过高清卫片影像及高程数据来寻找起伏地表的沟谷和地势较为平坦区域，然后在这些区域中根据具有良好激发岩性来布设炮点位置。
步骤2，依据炮线趋势确定CMP条带。可选地，沿炮线的中心趋势线确定一套二维CMP直线或一条二维共反射面元条带。例如，可以沿炮线的中心趋势线确定一条二维CMP直线或一条二维共反射面元条带，要求二维测线的地下反射点尽可能保持在一条垂直于构造走向的直线上。
步骤3，反演接收线上每个检波点的位置坐标。可选地，根据步骤1优选的炮线和步骤2确定的CMP条带，建立接收线坐标反演的最优化目标函数，反演接收线上每个检波点的坐标位置。
步骤4，分析观测系统的炮点距、道间距、炮检距及面元覆盖次数分布。可选地，根据二维观测系统覆盖次数分布情况，建立接收点3个分析区域，即覆盖次数渐增区、满覆盖区和覆盖次数渐减区，用于分析步骤3中反演出的检波点分布情况。
步骤5，调整炮点距、道间距或加密炮点、增加接收排列，使得覆盖次数达到满次要求并保证其基本均匀分布。可选地，根据步骤4计算二维观测系统面元覆盖次数分布情况，考虑目标区域的满次覆盖次数，对炮点密度及接收排列进行调整。如果目标区未达到满次覆盖，则需要加密炮点密度或排列宽度。
在复杂山地，首先是优选有利激发炮线，炮线一般是一条弯线。为了适应常规二维地震资料的处理方法与流程，设定了地震波在地下反射点或地面CMP点尽可能为一条直线的优化设计目标。基于菲涅尔半径内同相叠加的思想，希望多次覆盖的共反射点尽可能落在一条直线的共反射面元带上，即以每一个炮检对的CMP与设定的CMP直线的距离最小为优化目标，进行接收线(或接收排列)的优化反演。
一般地，对优选炮线经过坐标变换以后，可以将希望的CMP线放在该坐标系统的0轴上，因此，对于接收排列的最优化反演，也就是使给定排列的每一个炮检对的CMP的Y坐标YCk尽可能趋于0，即
YCk＝(YSi+YRj)/2→0 (1-1)
式中：炮点数i＝1,2,…,N；排列道数j＝1,2,…,M；YSi为炮点的Y坐标。YRj为检波点的Y坐标。
建立如下接收线坐标反演的最优化目标函数：
当炮点距d＝Δx(道间距)时，其接收线上的检波点个数为N+M-1。假定水平地表和水平界面，且排列的道间距Δx已经确定，则每一个CMP点的横坐标是Δx/2的整数倍，每一个炮点的横坐标也是Δx的整数倍，因此，目标函数(1-2)式的未知变量就是整条接收线上各个接收点的Y坐标YRj。将目标函数对YRj求导并使其等于0，可以求解得到整条接收线上各个接收点的Y坐标：
(1-3)式的实质是在共接收点道集上对炮点的Y坐标取平均后的负值，考虑到地震测线两端覆盖次数的渐增与渐减区域，将接收点坐标计算分解成3个区域(即覆盖次数渐增区、满覆盖区和覆盖次数渐减区)进行。
另外，为了改善设定的CMP条带(如以x轴为中心-50～50m的条带)在弯曲炮线区域的覆盖次数，以及共中心点的坐标向x轴收敛，可以对弯曲炮线处的接收点坐标作适当的约束修改。由于炮线坐标已经固定，要想使CMP坐标向x轴收敛，只有改变接收点的Y坐标，具体做法如下。
1)从计算得到的全部CMP坐标中找到偏离X轴最远的点YCk，进而得出与之对应的炮点和接收点的Y坐标，即YSi和YRj；
2)对该接收点坐标约束性修改，使该CMP偏移x轴的距离减小，按照(1-5)式进行修改；
YCk＞50 YRj＝YRj-(YCk-50)
YCk＜-50 YRj＝YRj-(YCk+50)
(1-5)
3)以新得到的接收点坐标(XR，YR)按照CMP坐标计算公式重新计算CMP坐标，然后以上面的查找、修改、重新计算为一次循环内容，以一定的收敛条件做多次循环计算，(例如，通过修改接收点坐标后计算的CMP条带在x轴为中心-50～50m范围内则停止循环)这样就能够使CMP坐标向x轴收敛。
与现有技术相比，本发明创新地制定一套用于野外以激发为中心的起伏地表二维弯线设计方法。本发明的方法通过建立接收线坐标反演的最优化目标函数，设计炮点及接收线的坐标位置，提高复杂地表情况下二维观测系统设计工作效率。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (10)
1.一种以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：根据地表起伏及岩性分布情况布设炮线位置；
步骤2：依据炮线趋势确定CMP条带；
步骤3：反演接收线上每个检波点的位置坐标；
步骤4：分析观测系统的炮点距、道间距、炮检距及面元覆盖次数分布；
步骤5：调整炮点距、道间距和/或加密炮点、增加接收排列，使得覆盖次数达到满次要求。
2.根据权利要求1所述的以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，其特征在于，在所述步骤1中，利用工区数字卫片影像数据、高程数据及岩性分布图，沿起伏地表的沟谷和地势平坦区域，或有利于激发的岩性区域布设炮点和炮线。
3.根据权利要求1所述的以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，其特征在于，在所述步骤2中，沿炮线的中心趋势线确定一套二维CMP直线或一条二维共反射面元条带。
4.根据权利要求1所述的以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，其特征在于，在所述步骤3中，根据布设的炮线和确定的CMP条带，建立接收线坐标反演的最优化目标函数，反演接收线及其每个检波点的坐标位置。
5.根据权利要求4所述的以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，其特征在于，对于接收线坐标的最优化反演，也就是使给定接收排列的每一个炮检对的CMP的Y坐标YCk趋于0，即
YCk＝(YSi+YRj)/2→0 (1-1)
式中：炮点数i＝1,2,…,N；排列道数j＝1,2,…,M；YSi为炮点的Y坐标；YRj为检波点的Y坐标。
6.根据权利要求5所述的以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，其特征在于，建立如下接收线坐标反演的最优化目标函数：
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将目标函数对YRj求导并使其等于0，求解得到整条接收线上各个接收点的Y坐标：
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7.根据权利要求6所述的以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，其特征在于，根据二维观测系统覆盖次数分布情况，建立接收点3个分析区域：即覆盖次数渐增区、满覆盖区和覆盖次数渐减区，将接收点坐标按照上述三个区域进行计算：
三个公式从上到下依次对应：即覆盖次数渐增区、满覆盖区和覆盖次数渐减区。
8.根据权利要求7所述的以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，其特征在于，通过以下步骤改变接收点的Y坐标，使CMP坐标向x轴收敛：
1)从计算得到的全部CMP坐标中找到偏离X轴最远的点YCk，进而得出与之对应的炮点和接收点的Y坐标，即YSi和YRj；
2)对该接收点坐标约束性修改，使该CMP偏移x轴的距离减小，按照(1-5)式进行修改；
YCk＞50 YRj＝YRj-(YCk-50)
YCk＜-50 YRj＝YRj-(YCk+50)
(1-5)
3)以新得到的接收点坐标(XR，YR)按照CMP坐标计算公式重新计算CMP坐标，然后以上面的查找、修改、重新计算为一次循环内容，以一定的收敛条件做多次循环计算，使CMP坐标向x轴收敛。
9.根据权利要求1所述的以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，其特征在于，在所述步骤5中，根据步骤4计算二维观测系统面元覆盖次数分布情况，考虑目标区域的满次覆盖次数，对炮点密度和/或接收排列进行调整。
10.根据权利要求9所述的以激发为中心的起伏地表弯线设计方法，其特征在于：通过增加炮点密度和/或接收排列宽度使目标区域达到满次覆盖。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171024 |