CN109212598B - 基于直达波反演的三维空间二次定位方法 - Google Patents

基于直达波反演的三维空间二次定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于直达波反演的三维空间二次定位方法，该基于直达波反演的三维空间二次定位方法包括：步骤1，加载观测系统，并进行直达波的拾取；步骤2，求取实际炮检距；步骤3，列出关于检波点的坐标方程，并进行坐标方程的求解；步骤4，去除坐标方程的无效解；步骤5，求取检波点二次定位坐标；步骤6，进行坐标替换。该基于直达波反演的三维空间二次定位方法相对常规的二维方法结果更合理，精确更高，效果可靠,流程及参数设置简单，运算速度快，操作简单易实现。

Description

基于直达波反演的三维空间二次定位方法
技术领域
本发明涉及油气勘探地震资料处理技术领域，特别是涉及到一种基于直达波反演的三维空间二次定位方法。
背景技术
现有的检波点二次定位方法主要有声波定位方法和初至波定位方法，声波二次定位是一种只能由记录的炮点位置推算检波点位置的定位系统，在实际应用中，声波二次定位存在一定的局限性，声波二次定位方法所需设备昂贵，数据采集慢且回收率低，影响生产效率，无法在实际生产中大量推广使用，并且无法对推算出的检波点位置的准确性进行验证。目前使用较多的是初至波二次定位方法，该方法利用圆圆相交的原理，但是该原理是基于平面二维空间的算法，实际生产中，炮点、检波点并不能正好在一个平面，这样就会产生一定的误差，使得计算出来的检波点坐标的准确性降低，并且，该方法无法求得检波点的水深。
在浅海和海陆过渡带，检波器是通过抛掷或机械放缆方式沉入海底，在受到海流、潮汐、涌浪的强大冲击时，检波器很难完全固定在海底，会出现漂移现象，而海底电缆又无法实现实时定位，造成检波点实际位置与设计的坐标不一致。如果对存在偏差的检波点坐标进行后续地震资料处理，会影响资料的同向性，进一步影响地震资料的分辨率和偏移归位的准确性，最终必然会影响到整个资料处理的质量。为此我们发明了一种新的基于直达波反演的三维空间二次定位方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法效果可靠、操作简单易实现的基于直达波反演的三维空间二次定位方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于直达波反演的三维空间二次定位方法，该基于直达波反演的三维空间二次定位方法包括：步骤1，加载观测系统，并进行直达波的拾取；步骤2，求取实际炮检距；步骤3，列出关于检波点的坐标方程，并进行坐标方程的求解；步骤4，去除坐标方程的无效解；步骤5，求取检波点二次定位坐标；步骤6，进行坐标替换。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，加载观测系统时，对野外采集的地震数据和测量成果进行合并。
在步骤1中，进行直达波拾取时，对加载观测系统的单炮用海水速度进行线性动校正，再进行直达波拾取，假设要求取的某个检波点D总共接收N炮信号，N≥4，第i炮在这个检波点的直达波时间为ti，第i炮的水深为zi，第i炮的坐标为(xi，yi，-zi)。
在步骤2中，记野外测定的海水的速度为v，则检波点P到第i炮的距离为v*ti。
在步骤3中，根据检波点D与炮点的距离v*ti，设检波点的坐标为(x，y，-z)，z为检波点水深，列出检波点P关于第i炮的表达式：
(x-xi)2+(y-yi)2+(-z-(-zi))2＝(v*ti)2
(式1)
其中，炮点坐标(xi，yi，-zi)和海水的速度为v通过野外测量得到，为已知数，ti为室内拾取直达波获得，这样就成了N个关于(x，y，z)的三元二次方程。
在步骤3中，求三个联立方程的解，此时会有三种情况产生，一种是无解，第二种是超过两个解，第三种是两个解；根据三球相交的原理，求得的解应该为两个，所以去掉产生前两种解的方程组，只保留两个解的方程组，这样组合得到
Figure BDA0001849174160000021
个方程组
Figure BDA0001849174160000022
因此最多可以求得2
Figure BDA0001849174160000023
个解。
在步骤4中，采用均方差法进行计算，对所有的解求取平均值，然后再求取均方差，去除均方差较大的解，剩余的解即为有效解。
在步骤5中，采用均方差法计算获得实际检波点的坐标，对所有的有效解求取平均值，然后再求取均方差；去除均方差较大的解，对于剩余的解再求平均值，该值即是检波点二次定位的坐标。
在步骤6中，将原来不准确的检波点坐标用新求取的坐标进行替换，实现检波点二次定位，并运用线性动校正检查。
本发明中的基于直达波反演的三维空间二次定位方法，从三维空间综合考虑炮点、检波点的坐标，相对常规的二维方法结果更合理，精确更高，效果可靠。该方法流程及参数设置简单，运算速度快，操作简单易实现。
附图说明
图1为本发明的一具体实施例中检波点漂移野外原始单炮的示意图；
图2为本发明的一具体实施例中直达波拾取图；
图3为本发明的一具体实施例中二次定位前线性动校正图；
图4为本发明的一具体实施例中二次定位后线性动校正图；
图5为本发明的基于直达波反演的三维空间二次定位方法的一具体实施例的流程图；
图6为本发明的一具体实施例中二次定位前叠加剖面的示意图；
图7为本发明的一具体实施例中采用二次定位后的叠加剖面的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
直达波是地震波由炮点经过海水直接传到检波点的波场，直达波可以在单炮上通过人工拾取出来；海水的速度测出来比较容易，并且在某一工区基本是恒定的。利用直达波和海水的速度，可以直接求出炮点到检波点的距离。炮点的坐标可以通过卫星定位系统直接测出来，这样就得到一个以炮点为球心，以求出的炮点到检波点的距离为半径的球面。对于一个检波点，用同样的方法，求取以第二个炮点、第三个炮点、第四个炮点为球心的球面，根据球面相交的原理，四个球面相交可以确定一个点，这个点就是检波点的坐标。
如图5所示，图5为本发明的基于直达波反演的三维空间二次定位方法的流程图。
步骤1，加载观测系统。对野外采集的地震数据和测量成果进行合并。
步骤2，直达波拾取。对加载观测系统的单炮用海水速度进行线性动校正(水速约为1500米/秒，此时的速度不用很精确)，再进行直达波拾取，这里假设要求取的某个检波点D总共接收N炮信号(这里N≥4，因为一是实际野外施工不会小于4，二是小于4就不能满足本发明的基本原理)，第i炮在这个检波点的直达波时间为ti，第i炮的水深为zi，第i炮的坐标为(xi，yi，-zi)。
步骤3，求取实际炮检距。记野外测定的海水的速度为v(海水的速度近似为1500米/秒左右，但每个地区会因含盐度、温度和水深的影响而略有不同)，则检波点P到第i炮的距离为v*ti。
步骤4，列关于检波点坐标方程。根据检波点D与炮点的距离v*ti，设检波点的坐标为(x，y，-z)，z为检波点水深，可以列出检波点P关于第i炮的表达式：
(x-xi)2+(y-yi)2+(-z-(-zi))2＝(v*ti)2
(式1)
其中，炮点坐标(xi，yi，-zi)和海水的速度为v通过野外测量得到，为已知数，ti为室内拾取直达波获得，这样就成了N个关于(x，y，z)的三元二次方程。
步骤5，组合方程求解。根据本发明的基本原理，在无任何误差的情况下，4个炮点就可以求得一个检波点坐标。但是实际生产中，由于测量误差、直达波拾取误差的存在，方程很可能无解。解决方法是，只求三个联立方程的解，此时会有三种情况产生，一种是无解，第二种是超过两个解，第三种是两个解。根据三球相交的原理，求得的解应该为两个，所以去掉产生前两种解的方程组，只保留两个解的方程组，当然这两个解中，只有一个可能是正确的解。这样可以组合得到
Figure BDA0001849174160000041
个方程组
Figure BDA0001849174160000042
因此最多可以求得2
Figure BDA0001849174160000043
个解。
步骤6，去除无效解。根据解的分布，去掉离散点。采用均方差法进行计算，对所有的解求取平均值，然后再求取均方差。去除均方差较大的解(大约是解总个数的50％)，剩余的解即为有效解。
步骤7，求取检波点二次定位坐标。同样采用均方差法计算获得实际检波点的坐标，对所有的有效解求取平均值，然后再求取均方差。去除均方差较大的解(约去除总数的20％)，对于剩余的解再求平均值，该值即是检波点二次定位的坐标。
步骤8，坐标替换。将原来不准确的检波点坐标用新求取的坐标进行替换，实现检波点二次定位。运用线性动校正检查，如图3、图4所示。
在应用本发明的一具体实施例中，以XX油田ZH地区三维地震资料为目标靶区，应用本方法对该资料进行处理，以验证本方法的效果，具体流程图见图5。该实际资料采用16线4炮观测系统采集，地震资料时间长度7000ms，时间采样间隔为1ms，采样点数7000，每线道数为240道。采用上述方法对该资料进行处理。
1)首先进入步骤1，加载观测系统，从单炮的初至能看出是否存在检波点漂移的单炮。在道号130附近，存在初至扭曲现象，说明道号附近的130检波点有漂移，如图1所示。
2)然后依据步骤2，用水速做的线性动校正单炮上进行直达波拾取，获得每一道的直达波时间。如图2所示，500ms附近的白色线为拾取的直达波时间。
3)依据步骤3-4，可以利用无漂移的单炮获取海水的速度，也可以从野外测量获得海水的速度，计算实际炮检距。再根据公式1列出所有的方程。
4)依据步骤5-6，对所有组合成方程组再求解，对所有的解去除无效解。
5)依据步骤7，利用均方差法去除偏离解，对解求取平均值得到二次定位坐标。
6)依据步骤8，应用二次定位坐标对原坐标进行替换，实现二次定位。图3为加原始的坐标的线性动校正图，可以看出，利用海水的速度做动校正，直达波没有拉平，说明坐标不准确。图4是二次定位后的线性动校正图，直达波拉平，说明得到了正确的检波点坐标。
7)图6是二次定位前对地震数据做的叠加，可以看出，由于检波点坐标不准，造成资料不同向，叠加效果较差，图7是采用本文提出二次定位后的叠加剖面，从剖面上看，同向轴连续性得到了明显增强，地震剖面效果更理想，说明本方法确实可行，效果突出。

Claims (2)

1.基于直达波反演的三维空间二次定位方法，其特征在于，该基于直达波反演的三维空间二次定位方法包括：
步骤1，加载观测系统，并进行直达波的拾取；
步骤2，求取实际炮检距；
步骤3，列出关于检波点的坐标方程，并进行坐标方程的求解；
步骤4，去除坐标方程的无效解；
步骤5，求取检波点二次定位坐标；
步骤6，进行坐标替换；
在步骤1中，进行直达波拾取时，对加载观测系统的单炮用海水速度进行线性动校正，再进行直达波拾取，假设要求取的某个检波点D总共接收N炮信号，N≥4，第i炮在这个检波点的直达波时间为ti，第i炮的水深为zi，第i炮的坐标为(xi，yi，-zi)；
在步骤2中，记野外测定的海水的速度为v，则检波点P到第i炮的距离为v*ti；
在步骤3中，根据检波点D与炮点的距离v*ti，设检波点的坐标为(x，y，-z)，z为检波点水深，列出检波点P关于第i炮的表达式：
(x-xi)2+(y-yi)2+(-z-(-zi))2＝(v*ti)2 (式1)
其中，炮点坐标(xi，yi，-zi)和海水的速度为v通过野外测量得到，为已知数，ti为室内拾取直达波获得，这样就成了N个关于(x，y，z)的三元二次方程；求三个联立方程的解，此时会有三种情况产生，一种是无解，第二种是超过两个解，第三种是两个解；根据三球相交的原理，求得的解应该为两个，所以去掉产生前两种解的方程组，只保留两个解的方程组，这样组合得到
Figure FDA0002985968180000011
个方程组
Figure FDA0002985968180000012
因此最多可以求得
Figure FDA0002985968180000013
个解；
在步骤4中，采用均方差法进行计算，对所有的解求取平均值，然后再求取均方差，去除均方差较大的解，剩余的解即为有效解；
在步骤5中，采用均方差法计算获得实际检波点的坐标，对所有的有效解求取平均值，然后再求取均方差；去除均方差较大的解，对于剩余的解再求平均值，该值即是检波点二次定位的坐标；
在步骤6中，将原来不准确的检波点坐标用新求取的坐标进行替换，实现检波点二次定位，并运用线性动校正检查。
2.根据权利要求1所述的基于直达波反演的三维空间二次定位方法，其特征在于，在步骤1中，加载观测系统时，对野外采集的地震数据和测量成果进行合并。
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