CN109655879A - 目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化方法及装置，该方法包括：建立近地表信噪比库；在近地表信噪比库的基础上结合目的层照明结果，形成基于目的层的信噪比照明分析结果；针对照明结果进行一致性处理，优化观测系统。本发明在以往常规的目的层射线照明基础上，通过增加信噪比权重因子，除了考虑速度场对照明的影响，主要是考虑了近地表结构、岩性、激发参数、地表起伏高程等因素对照明结果的影响，使得基于目的层信噪比一致性能量照明观测系统设计优化更加符合实际情况，更能指导野外观测系统设计和评价，使得采集的地震资料具有更高能量和信噪比，保证资料品质，提高勘探精度。

Description

目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化方法及装置

技术领域

本发明属于地震勘探技术应用领域，是一种考虑信噪比因素的目的层照明的观测系统优化设计技术，使其设计的观测系统更加符合实际情况。

背景技术

观测系统设计就是根据地质任务合理布设检波点和炮点的几何位置关系，使其采集的地震资料满足要求。观测系统设计分为二维和三维，但是三维地震勘探是解决复杂地质问题的最有效的手段，也是油气勘探的主要手段，三维观测系统设计与成像质量和勘探成本关系密切，其中采集参数论证是观测系统设计的基础，而常规三维观测系统参数论证难以满足要求，进而提出基于模型的观测系统参数论证思路。

许多学者进行了相应的研究，认为目的层照明是解决针对复杂地区及特殊地质目标体观测系统设计最有效的手段，也实现了基于二维/三维模型的观测系统射线、波动方程的照明技术，运用此技术完成了观测系统参数的论证分析和采集方案的优化设计。

传统的基于目的层CRP(共反射点)覆盖次数和弹性波照明能量统计的观测系统评价方法都没有考虑地震资料信噪比的客观事实，目的层CRP和照明都是假设信噪比相同或者都为1，没有考虑近地表不同岩性、埋深、井深、激发方式等条件下的信噪比影响，因此不能满足采集设计实际需求。因此，需要提出基于目的层信噪比的照明技术，以达到优化观测系统信噪比一致性的目的。

发明内容

本发明的目的就是通过考虑信噪比因素，区别于常规的目的层照明方法，来建立基于目的层信噪比的照明技术，进而完成观测系统设计优化，使其采集资料满足能量、信噪比最大化原则，提高采集资料品质。通过研究形成新的观测系统设计优化技术，解决实际生产中的突出问题，使其野外采集资料更加具有针对性，满足油气勘探开发的要求。

根据本发明的一个方面，提供一种目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化方法，该方法包括：

建立近地表信噪比库；

在近地表信噪比库的基础上结合目的层照明结果，形成基于目的层的信噪比照明分析结果；

针对照明结果进行一致性处理，优化观测系统。

进一步地，通过收集工区实际单炮资料，结合模拟资料获得不同条件下的信噪比分布，建立所述近地表信噪比库，定量获取不同激发点和接收点对应的信噪比量。

进一步地，通过两点射线法或和高斯射线束法求取所述目的层照明结果。

进一步地，在所述目的层照明结果的基础上，增加信噪比因素的考量，获得基于目的层的信噪比照明分析结果。

进一步地，获得基于目的层的信噪比照明分析结果包括：

基于所述近地表信噪比库建立信噪比量版，定量获得不同炮点对应不同检波点的信噪比值；

统计每一个面元落入的反射点数目以及反射点对应的炮检点；

基于不同炮检点对应的信噪比值重新统计，获得基于目的层的信噪比照明分析结果。

进一步地，基于所述信噪比照明分析结果，找出信噪比照明差的区域；在信噪比照明差的区域确定贡献大的炮检点范围，在该范围内加密炮点和检波点。

根据本发明的另一方面，提供一种目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化装置，该装置包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：

建立近地表信噪比库；

在近地表信噪比库的基础上结合目的层照明结果，形成基于目的层的信噪比照明分析结果；

针对照明结果进行一致性处理，优化观测系统。

本发明在以往常规的目的层射线照明基础上，通过增加信噪比权重因子，除了考虑速度场对照明的影响，主要是考虑了近地表结构、岩性、激发参数、地表起伏高程等因素对照明结果的影响，使得基于目的层信噪比一致性能量照明观测系统设计优化更加符合实际情况，更能指导野外观测系统设计和评价，使得采集的地震资料具有更高能量和信噪比，保证材料资料品质，提高勘探精度。

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示出了射线地层中的传播路径示意图。

图2示出了入射线与透射线的关系图。

图3示出了入射线与反射线的关系图。

图4示出了高斯射线束示意图。

图5示出了射线坐标系。

图6示出了本发明实施例的三维构造模型图。

图7示出了本发明实施例的优化前的目的层照明分布图。

图8示出了本发明实施例的优化后的目的层照明分布图。

图9示出了本发明实施例的方法流程图。

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。

本发明是基于原始单炮资料或者模拟资料完成工区近地表信噪比模型库的建立；在此基础上与目的层CRP或者照明结果相结合，形成基于目的层的信噪比照明技术；基于照明结果补偿其信噪比较低区域，达到全区信噪比一致，最后完成基于信噪比一致性的观测系统优化技术。

如图9所示，本公开提出了一种目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化方法，该方法包括：

建立近地表信噪比库；

在近地表信噪比库的基础上结合目的层照明结果，形成基于目的层的信噪比照明分析结果；

针对照明结果进行一致性处理，优化观测系统。

首先，建立近地表信噪比库。可以通过收集工区实际单炮资料，结合模拟资料获得不同岩性、不同岩性、埋深、井深、激发方式等条件下的信噪比分布，进而建立近地表信噪比库，定量获取不同激发点和接收点对应的信噪比量。

优选地，通过两点射线法或和高斯射线束法求取所述目的层照明结果。

观测系统属性分析主要考虑其时效性，因此采用的方法主要是射线类方法：射线法和高斯射线束法。

1)射线法

试射法射线追踪就是指定震源点的位置，当给定一个初始射线角度，射线就沿指定的方向在已知的模型结构中进行传播，遇到界面发生透射或反射，最终到达地面，从而获得一条完整的射线路径。从数学上看，试射法射线追踪是一个给定初值条件的定解方法，初值条件是震源点的位置和初射角度。当地质模型建立后，射线从震源点沿初始射线方向在介质中传播，当遇到中间界面时，射线遵循斯奈尔定理进行反射，最终到达地表。

地质模型起伏地层射线追踪示意图，如图1所示，地层界面分别用f₁(x)、f₂(x)、f_n(x)来表示，各层的层速度分别为v₁、v₂、v_n。震源点为S(x₀,0)，接收点为R(x_2n,0)，射线与界面的交点分别为P₁(x₁,y₁)、P₂(x₂,y₂)、P_n(x_n,y_n)。所有界面交点坐标和出射点R坐标为待求参数。对起伏界面射线路径的计算，可归结为两个问题：一是射线与起伏界面的交点计算问题；二是射线在界面交点处发生透射(或反射)后，透射线(或反射线)的方向计算问题。

射线与地层交点坐标可以通过空间两条直线相交求取，在交点坐标确定的前提下，进行界面透射和反射方位角的求取。

入射线与透射线的关系如图2所示。入射线与界面交于点P(x_p,y_p)；L₀表示交点处界面的法线，与Y轴的夹角为θ；L₁、L₂分别为入射线与透射线，入射角和透射角分别用α₁和α₂表示，对应的方位角用和表示。通过详细推导，最后给出透射角的表达式为：

透射角α₂与其对应的方位角存在如下关系：

至此，根据入射线方向参数求得了透射线的方向参数。

同理，入射线与反射线的关系如图3所示，L₀、L₁、L₂分别表示法线、入射线和反射线，入射角和反射角分别用α₁和α₂表示，对应的方位角分别用和表示。通过详细推导，最后给出反射角的表达式为：

反射角α₂与其对应的方位角存在如下关系：

至此，根据入射线方向参数求得了反射线的方向参数。

按照以上公式(1)和(2)就可以完成两点射线追踪计算。就可以完成不同面元CRP属性统计分析。

2)高斯射线束法

高斯射线束可以被看作是一条从震源出发以射线为中心的能量管，射线束的振幅分布以偏离中心射线的距离平方呈指数衰减。而接收点R或地下成像点处的波场，被看作是由多条从震源点S出发，在R点一定范围内的高斯射线束能量的叠加(见图4)。

高斯射线束公式是建立在射线中心坐标系下(见图5)，波动方程集中于射线附近的高频渐近解。它给出了中心射线附近高频能量的分布。

上式中u表示纵波位移，指数部分－号表示正向延拓(正演)，+号表示反向延拓。(s,n)为计算点在中心射线坐标系下的射线坐标(物理意义见图5所示)。V表示中心射线的速度，τ为中心射线旅行时，ω为角频率；i为虚数单位。p(s)和q(s)为沿中心射线变化的复值动力学参数，它们满足如下常微分方程组：

对前面的公式进行变换，可以得到如下更具物理意义的高斯射线束表达形式：

其中：

K(s)＝v(s)Re[p(s)/q(s)]

式中A为高斯射线束振幅，K表示射线束的波前曲率，L表示射线的有效半宽度，L决定了高斯射线束振幅在中心射线附近的分布，由于振幅分布类似于高斯分布故而得名为高斯射线束。这样就可以利用上面的公式就可以进行高斯射线束的正演。

接下来，在传统的两点射线和高斯射线束求取目的层照明结果的基础上，增加信噪比因素的考量，这样就得到基于信噪比因素的照明分析。目的层照明结果是由目的层上不同面元照明结果组成，不同面元的照明结果又是根据反射点落入面元对应的炮检对数量累加来确定，常规方法认为炮检对信噪比都固定为恒定值“1”，这种做法不满足实际客观条件，因此基于上述建立的不同炮检对信噪比量，常规的恒定值“1”用具体的炮检对信噪比量代替，重新统计落入面元内的炮检对数量，即完成增加信噪比因素的考量。

①参考基于近地表信噪比库建立的信噪比量版，可以定量找到不同炮点(不同岩性、埋深、药型等)对应不同检波点(不同高程等)的信噪比值；

②通过射线法求取面元照明属性统计(CRP属性统计分析)，统计每一个面元落入的反射点数目以及反射点对应的炮检点；

③在①②步骤基础上，不同炮检点对应的信噪比值考虑进去，重新统计，最后完成基于信噪比因素的照明分析。

最后，针对照明结果进行一致性处理，优化观测系统。

在基于信噪比因素的照明分析的基础上，针对照明结果不同区域存在差别较大的情况，需要进行一致性处理，优化设计观测系统。

①根据统计的照明结果，找出信噪比照明差的区域；

②照明差的区域哪些炮检点贡献大，哪些贡献小，对其中贡献大的炮检点范围找出，在这些区域加密炮点和检波点，改善照明差的区域，进而达到完成观测系统设计优化的目的。

根据本发明的另一实施方式，提供一种目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化装置，该装置包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：

建立近地表信噪比库；

在近地表信噪比库的基础上结合目的层照明结果，形成基于目的层的信噪比照明分析结果；

针对照明结果进行一致性处理，优化观测系统。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

下面以实际工区为例，进行阐述。工区为ZB地区，观测系统参数如下表1所示；通过工区的深度域解释剖面建立一个三维构造模型(如图6所示)。图7是基于信噪比的目的层照明结果；图8是基于信噪比一致性的观测系统设计优化后的照明结果，从以上结果可知此技术是具有一定的实用性的。

表1ZB观测系统参数

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化方法，其特征在于，该方法包括：

建立近地表信噪比库；

在近地表信噪比库的基础上结合目的层照明结果，形成基于目的层的信噪比照明分析结果；

针对照明结果进行一致性处理，优化观测系统。

2.根据权利要求1所述的目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化方法，其特征在于，通过收集工区实际单炮资料，结合模拟资料获得不同条件下的信噪比分布，建立所述近地表信噪比库，定量获取不同激发点和接收点对应的信噪比量。

3.根据权利要求1所述的目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化方法，其特征在于，通过两点射线法或和高斯射线束法求取所述目的层照明结果。

4.根据权利要求3所述的目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化方法，其特征在于，在所述目的层照明结果的基础上，增加信噪比因素的考量，获得基于目的层的信噪比照明分析结果。

5.根据权利要求4所述的目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化方法，其特征在于，获得基于目的层的信噪比照明分析结果包括：

基于所述近地表信噪比库建立信噪比量版，定量获得不同炮点对应不同检波点的信噪比值；

统计每一个面元落入的反射点数目以及反射点对应的炮检点；

基于不同炮检点对应的信噪比值重新统计，获得基于目的层的信噪比照明分析结果。

6.根据权利要求1所述的目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化方法，其特征在于，基于所述信噪比照明分析结果，找出信噪比照明差的区域；在信噪比照明差的区域确定贡献大的炮检点范围，在该范围内加密炮点和检波点。

7.一种目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化装置，其特征在于，该装置包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：

建立近地表信噪比库；

在近地表信噪比库的基础上结合目的层照明结果，形成基于目的层的信噪比照明分析结果；

针对照明结果进行一致性处理，优化观测系统。

8.根据权利要求7所述的目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化装置，其特征在于，通过收集工区实际单炮资料，结合模拟资料获得不同条件下的信噪比分布，建立所述近地表信噪比库，定量获取不同激发点和接收点对应的信噪比量。

9.根据权利要求7所述的目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化装置，其特征在于，获得基于目的层的信噪比照明分析结果包括：

基于所述近地表信噪比库建立信噪比量版，定量获得不同炮点对应不同检波点的信噪比值；

统计每一个面元落入的反射点数目以及反射点对应的炮检点；

基于不同炮检点对应的信噪比值重新统计，获得基于目的层的信噪比照明分析结果。

10.根据权利要求7所述的目的层信噪比一致性能量照明的观测系统优化装置，其特征在于，基于所述信噪比照明分析结果，找出信噪比照明差的区域；在信噪比照明差的区域确定贡献大的炮检点范围，在该范围内加密炮点和检波点。