CN109655886A - 三维vsp观测系统评价方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维VSP观测系统评价方法及系统，包括：1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；2)建立三维VSP观测系统；3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。本发明从工区地质模型出发，兼顾了地震波的运动学和动力学特性，对复杂介质探区能获得更全面真实的野外资料，为进一步的波场分离和偏移成像提供根本保证。

Description

三维VSP观测系统评价方法及系统

技术领域

本发明属于石油地震勘探领域，更具体地，涉及一种三维VSP观测系统评价方法及系统。

背景技术

观测系统设计是VSP野外地震数据采集的施工依据。但长期以来，由于技术的局限，常规的观测系统设计都是假设水平地表和水平介质，即便考虑了一些地表起伏因素和非水平介质因素，其追求的目标仍然是目的层的覆盖次数均匀性。随着勘探程度的不断深入，地表平坦和目的层为水平的勘探工区越来越少，大幅度的起伏地表和目的层复杂构造越来越多。在观测系统设计领域一直沿用的手段仍然是假设水平地表和水平介质的设计方法。近年来，有的软件增加了基于层状介质模型的设计方法，以及基于地震波的运动学特性的评价方法。但对起伏地表和复杂构造的VSP观测系统的设计和评价，仍然没有提出解决的办法。在现有的VSP观测系统设计中，追求的主要目标是覆盖次数的均匀性，这属于地震波的运动学特性，所以在遇到复杂介质得时候，常常出现反射能量盲区。由于采集信息的缺失，导致后续波场分离和偏移成像难有好的结果。现有技术中，也有通过波动方程正演计算能量分布的，但限于计算量大，实用化的不多。

因此，有必要提供一种能够兼顾地震波的运动学特性和动力学特性的VSP观测系统。

发明内容

本发明针对起伏地表和复杂介质地区的地震波传播常常出现能量盲区的难点，首先建立适应起伏地表和复杂构造的三维块状地质模型，通过三维块状地质模型的逆向高斯射线束能量延拓，获取目的层的有效能量分布图，依据目的层照明能量的均匀性对三维VSP观测系统的优劣作出判断；三维块状地质模型，可以适用于起伏地表和复杂介质的地质情况，为进一步的波场分离、数据叠加和成像提供保障。

根据本发明的一方面，提出了一种三维VSP观测系统评价方法，该方法包括：1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；2)建立三维VSP观测系统；3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。

优选地，基于钻井资料、声波测井资料、密度测井资料、地震资料和地质资料，建立所述三维地质模型。

优选地，基于目的层位、炮点设置范围、井源距、检波点深度和间距、炮点距和炮线距建立所述三维VSP观测系统。

优选地，步骤1)包括：1.1)将二维地质剖面在三维空间中进行排列；1.2)提取每一个二维地质剖面上相同类型的交点，构造空间交线，使用插值函数加密曲线，插入加密控制点；1.3)确定待进行插值的曲面，选取所有剖面上与其相关的曲线上控制点作为曲面插值的控制点，之后将与其相关的空间交线上的控制点也作为曲面插值的控制点，基于所选取的控制点进行曲面插值，并得到插值函数；1.4)遍历所述三维地质模型，构建每一个三维地质块体，组成三维块状地质模型。

优选地，步骤1.4)包括：a)将与待构建的三维地质块体对应的剖面二维地质切面进行排列；b)利用三角网剖分技术将二维剖面上的底层曲线与边界交线上的控制点构建成三角网，结合底层曲面插值函数加密三角网，构造底层曲面；c)若所述剖面二维地质切面中存在左侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建左侧边界面；若二维地质块体中存在右侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建右侧边界面；d)使用同种类型的曲线控制点和交线控制点构建三角网，然后使用顶层曲面插值函数加密三角网，构造顶层曲面；e)基于所述底层曲面、左侧边界曲面、右侧边界曲面和顶层曲面以及所述三维地质模型的边界面，构建所述三维地质块体。

优选地，所述高斯射线束表示为：

其中，u(s,n,ω)为纵波位移，A(s)为高斯射线束振幅，K(s)为射线束的波前曲率，K(s)＝v(s)Re[p(s)/q(s)]，L(s)为射线的有效半宽度，(s,n)为计算点在中心射线坐标系下的射线坐标，v(s)为中心射线的速度，τ(s)为中心射线旅行时，p(s)和q(s)为沿中心射线变化的复值动力学参数，ω为角频率，ψ为中心射线在原点处的振幅因子，ρ(s)为入射线一侧的介质密度。

优选地，所述高斯射线束照明能量的延拓过程包括：3.1)设定射线角度范围和射线角度间隔；3.2)遍历所有的炮点，重复步骤3.3)至3.4)；3.3)遍历所有的射线角度，重复步骤3.4)；3.4)按照射线出射角度进行运动学和动力学射线追踪，把波场延拓至每一个目的层上的面元，遍历所有的目的层面元，把波场延拓至每一个接收点，记录每个接收点累计接收到的波场能量；3.5)遍历所有的接收点，以接收点累计接收到的波场能量为激发能量，向每个目的层上的面元延拓波场能量，记录每个目的层面元累计接收到的波场能量。

根据本发明的另一方面，提出了一种三维VSP观测系统评价系统，所述系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，运行所述存储器上的计算可执行指令时，所述处理器实现以下步骤：1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；2)建立三维VSP观测系统；3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。

优选地，步骤1)包括：1.1)将二维地质剖面在三维空间中进行排列；1.2)提取每一个二维地质剖面上相同类型的交点，构造空间交线，使用插值函数加密曲线，插入加密控制点；1.3)确定待进行插值的曲面，选取所有剖面上与其相关的曲线上控制点作为曲面插值的控制点，之后将与其相关的空间交线上的控制点也作为曲面插值的控制点，基于所选取的控制点进行曲面插值，并得到插值函数；1.4)遍历所述三维地质模型，构建每一个三维地质块体，组成三维块状地质模型。

优选地，步骤1.4)包括：a)将与待构建的三维地质块体对应的剖面二维地质切面进行排列；b)利用三角网剖分技术将二维剖面上的底层曲线与边界交线上的控制点构建成三角网，结合底层曲面插值函数加密三角网，构造底层曲面；c)若所述剖面二维地质切面中存在左侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建左侧边界面；若二维地质块体中存在右侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建右侧边界面；d)使用同种类型的曲线控制点和交线控制点构建三角网，然后使用顶层曲面插值函数加密三角网，构造顶层曲面；e)基于所述底层曲面、左侧边界曲面、右侧边界曲面和顶层曲面以及所述三维地质模型的边界面，构建所述三维地质块体。

本发明的有益效果在于：建立了适应起伏地表和复杂构造的三维块状地质模型，运用反向延拓到目的层的有效高斯照明能量均匀化为判别标准，评判三维VSP观测系统的优劣；高斯射线方法兼顾了地震波传播的运动学和动力学特性，目的层的照明能量能够在起伏地表和复杂介质地区获得全面的目的层反射波信息，有效高斯照明能量较真实的反映接收点实际接收到的来自炮点的、经过目的层反射的有效能量，评价方法简单实用，易于推广应用。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的三维VSP观测系统评价方法的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的空间平行二维剖面组示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的构造曲面交线示意图。

图4a示出了根据本发明的一个实施例的高斯射线束示意图；图4b示出了根据本发明的一个实施例的接收点R处的波场示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的高斯射线中心坐标系示意图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明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发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例1

在该实施例中，根据本发明的三维VSP观测系统评价方法可以包括：1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；2)建立三维VSP观测系统；3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。

该实施例针对起伏地表和复杂介质地区的地震波传播常常出现能量盲区的难点，首先建立适应起伏地表和复杂构造的三维块状地质模型，通过三维块状地质模型的逆向高斯射线束能量延拓，获取目的层的有效能量分布图，依据目的层照明能量的均匀性对三维VSP观测系统的优劣作出判断；三维块状地质模型，可以适用于起伏地表和复杂介质的地质情况，为进一步的波场分离、数据叠加和成像提供保障。

图1示出了根据本发明的三维VSP观测系统评价方法的流程图。下面参考图1详细说明根据本发明的三维VSP观测系统评价方法的具体步骤。

步骤1，基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型。

在一个示例中，基于钻井资料、声波测井资料、密度测井资料、地震资料和地质资料，建立三维地质模型。

为了便于射线追踪和其它数学计算，需要把构造复杂的三维地质模型(往往包含了地层、断层和各种复杂的地质体)分解成属性单一的三维地质块体，一些三维地质块体的集合构成了复杂的三维地质模型。三维地质块体与地层、断层曲面有着密切的关系，三维地质块体是由地层或断层的多个曲面片拼接而成的。

在三维地质块体的定义中，将构成三维地质块体的曲面片进行了分解。其中，层块的下层界面就是层面模型中的地层曲面；上层界面则可能由多个上层地层曲面片拼接构成；而地层块的边界面通常由断层面和模型边界面构成，并且层块边界面还可以进一步地分解成前后左右四个子曲面片。

因而利用二维剖面建立精细地质模型的基本思路是：首先利用曲面插值方法插值地表、地层和断层曲面；接着找出三维地质块体与各个空间曲面的拓扑关系，构建三维地质块体。

在一个示例中，步骤1)包括：1.1)将二维地质剖面在三维空间中进行排列；1.2)提取每一个二维地质剖面上相同类型的交点，构造空间交线，使用插值函数加密曲线，插入加密控制点；1.3)确定待进行插值的曲面，选取所有剖面上与其相关的曲线上控制点作为曲面插值的控制点，之后将与其相关的空间交线上的控制点也作为曲面插值的控制点，基于所选取的控制点进行曲面插值，并得到插值函数；1.4)遍历三维地质模型，构建每一个三维地质块体，组成三维块状地质模型。

图2示出了根据本发明的一个实施例的空间平行二维剖面组示意图。图3示出了根据本发明的一个实施例的构造曲面交线示意图。

具体地，

1.1)如图2所示，将用户输入的在三维空间中按照一定深度方向从左到右排列好，将平行于剖面的方向指定为左、右侧，垂直于剖面的方向指定为前、后侧；

1.2)如图3所示，提取剖面上相同类型的交点，构造不同的二维地质剖面上与同一地质体(比如地层、断层等)的空间交线，图3中示例了一个断层与剖面的空间交线和曲线，使用插值函数加密曲线，插入加密控制点；

1.3)构造并加密所有的空间交线后，准备进行曲面插值，对于要进行插值的曲面，首先选取所有剖面上与之相关的曲线控制点，接着找出与之相关的空间交线将交线上的控制点也作为曲面插值的控制点，选用一种曲面插值方法对曲面进行插值得到曲面插值函数；

1.4)遍历三维地质模型，构建每一个三维地质块体，组成三维块状地质模型。

在一个示例中，步骤1.4)包括：a)将与待构建的三维地质块体对应的剖面二维地质切面进行排列；b)利用三角网剖分技术将二维剖面上的底层曲线与边界交线上的控制点构建成三角网，结合底层曲面插值函数加密三角网，构造底层曲面；c)若所述剖面二维地质切面中存在左侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建左侧边界面；若二维地质块体中存在右侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建右侧边界面；d)使用同种类型的曲线控制点和交线控制点构建三角网，然后使用顶层曲面插值函数加密三角网，构造顶层曲面；e)基于底层曲面、左侧边界曲面、右侧边界曲面和顶层曲面以及三维地质模型的边界面，构建三维地质块体。

具体地，步骤1.4)包括：

a)对于待构建的三维地质块体，首先找出它所对应的剖面二维地质切面，将它们按照一定深度方向排列好；

b)首先构建底层曲面，三维底层曲面是由二维剖面上的底层曲线与边界交线构成的单一曲面，利用三角网剖分技术将这些曲线段上的控制点构建成三角网，再结合底层曲面插值函数对三角网进行加密以构造光滑细腻的底层曲面片；

c)三维地质块体的前、后侧曲面通过插值法即可获得，而左、右侧的曲面则首先由剖面插值外推可获得左、右侧的边界曲线，如果剖面二维地质切面中存在左侧边界曲线，提取所有左侧边界曲线按步骤b)的方法，构建左侧曲面片；如果存在右侧边界曲线，提取所有右侧边界曲线，构建右侧曲面片；

d)底层曲面和周边曲面均是由单一曲面片构成的，比较简单，而顶层曲面则可能由多个曲面片构成，因此构造起来要稍微复杂一些；构造顶层曲面时应当使用同种类型的曲线控制点和交线控制点构造三角网，再使用对应的曲面插值函数加密三角网；

e)基于底层曲面、左侧边界曲面、右侧边界曲面和顶层曲面以及三维地质模型的边界面，构建三维地质块体，其中，三维地质模型的边界面是整个模型的边界面，在构建三维模型边界附近的块体时需要使用这个边界面。

步骤2，建立三维VSP观测系统。

在一个示例中，基于目的层位、炮点设置范围、井源距、检波点深度和间距、炮点距和炮线距建立三维VSP观测系统。

步骤3，基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的高斯射线束示意图。图5示出了根据本发明的一个实施例的高斯射线中心坐标系示意图。

高斯射线束方法将波动与射线方法紧密结合起来，同时考虑了弹性波的动力学和运动学特征，无需两点射线追踪，运算速度快、精度高，对焦散、阴影区都有较好的效果。

如图4a所示，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；如图4b所示，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。

如图5所示，高斯射线束公式是建立在射线中心坐标系下，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：

其中，u(s,n,ω)为纵波位移，v(s)为中心射线的速度，p(s)和q(s)为沿中心射线变化的复值动力学参数，ω为角频率，(s,n)为计算点在中心射线坐标系下的射线坐标，τ(s)为中心射线旅行时，ψ为中心射线在原点处的振幅因子，ρ(s)为入射线一侧的介质密度。

指数部分－号表示正向延拓(正演)，+号表示反向延拓。

p＝p(s)和q＝q(s)满足动力学射线追踪方程组，即：

在一个示例中，对前面的公式进行变换，可以得到如公式(1)所示的更具物理意义的高斯射线束表达形式，高斯射线束表示为：

其中，u(s,n,ω)为纵波位移，A(s)为高斯射线束振幅，K(s)为射线束的波前曲率，K(s)＝v(s)Re[p(s)/q(s)]，L(s)为射线的有效半宽度，(s,n)为计算点在中心射线坐标系下的射线坐标，v(s)为中心射线的速度，τ(s)为中心射线旅行时，p(s)和q(s)为沿中心射线变化的复值动力学参数，ω为角频率，ψ为中心射线在原点处的振幅因子，ρ(s)为入射线一侧的介质密度。

在震源点处将波场分解到一系列的高斯射线束中，利用高斯射线束公式(1)，可以将波场延拓到模型的任意位置处，计算地下介质或检波点处的地震波场并统计该处的照明能量。

然而单纯通过目的层的入射或者检波点的接收照明能量并不能直观地判断观测系统的优劣，观测系统照明需要综合考虑震源和检波器排列的综合效应，其原因是：一方面，即使某目的层入射能量再高，若无法被观测系统接收，那么之后的资料处理也无法使该目的层成像；另一方面，检波器排列接收的能量再高，若没有接收到有效目的层的能量，那么成像结果也是无效的。我们真正关注的是经过目的层反射且被检波点接收的能量。

在一个示例中，波场能量路径“炮点-目的层-接收点-目的层”的延拓步骤如下：3.1)设定射线角度范围和射线角度间隔；3.2)遍历所有的炮点，重复步骤3.3)至3.4)；3.3)遍历所有的射线角度，重复步骤3.4)；3.4)按照射线出射角度进行运动学和动力学射线追踪，把波场延拓至每一个目的层上的面元，遍历所有的目的层面元，把波场延拓至每一个接收点，记录每个接收点累计接收到的波场能量；3.5)遍历所有的接收点，以接收点累计接收到的波场能量为激发能量，向每个目的层上的面元延拓波场能量，记录每个目的层面元累计接收到的波场能量。

步骤4，基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。

具体地，通过目的层上高斯射线束照明能量的均匀性来判断观测系统的优劣，这种照明能量经历了“炮点-目的层-接收点-目的层”的延拓过程，是炮点激发能量经过目的层反射，被接收点接收后又反向延拓到目的层的能量，能够真实反映接收点能接收到的经历了目的层反射的有效能量。

本实施例建立了适应起伏地表和复杂构造的三维块状地质模型，运用反向延拓到目的层的有效高斯照明能量均匀化为判别标准，评判三维VSP观测系统的优劣；高斯射线方法兼顾了地震波传播的运动学和动力学特性，目的层的照明能量能够在起伏地表和复杂介质地区获得全面的目的层反射波信息，有效高斯照明能量较真实的反映接收点实际接收到的来自炮点的、经过目的层反射的有效能量，评价方法简单实用，易于推广应用。

应用示例

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。

首先，基于钻井资料、声波测井资料、密度测井资料、地震资料和地质资料，建立三维地质模型，然后利用三角网剖分技术和插值函数，生成三维块状地质模型；

其次，根据勘探任务和地质目标，确定目的层位、炮点设置范围、井源距、检波点深度和间距、炮点距和炮线距，进而建立三维VSP观测系统；

然后，在建立的三维块状地质模型中，将公式(1)所示的高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；

最后，根据获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。

本应用示例建立了适应起伏地表和复杂构造的三维块状地质模型，运用反向延拓到目的层的有效高斯照明能量均匀化为判别标准，评判三维VSP观测系统的优劣；高斯射线方法兼顾了地震波传播的运动学和动力学特性，目的层的照明能量能够在起伏地表和复杂介质地区获得全面的目的层反射波信息，有效高斯照明能量较真实的反映接收点实际接收到的来自炮点的、经过目的层反射的有效能量，评价方法简单实用，易于推广应用。

实施例2

根据本发明的实施例，提供了一种三维VSP观测系统评价系统，系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，运行存储器上的计算可执行指令时，处理器实现以下步骤：1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；2)建立三维VSP观测系统；3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。

该实施例针对起伏地表和复杂介质地区的地震波传播常常出现能量盲区的难点，首先建立适应起伏地表和复杂构造的三维块状地质模型，通过三维块状地质模型的逆向高斯射线束能量延拓，获取目的层的有效能量分布图，依据目的层照明能量的均匀性对三维VSP观测系统的优劣作出判断；三维块状地质模型，可以适用于起伏地表和复杂介质的地质情况，为进一步的波场分离、数据叠加和成像提供保障。

在一个示例中，步骤1)包括：1.1)将二维地质剖面在三维空间中进行排列；1.2)提取每一个二维地质剖面上相同类型的交点，构造空间交线，使用插值函数加密曲线，插入加密控制点；1.3)确定待进行插值的曲面，选取所有剖面上与其相关的曲线上控制点作为曲面插值的控制点，之后将与其相关的空间交线上的控制点也作为曲面插值的控制点，基于所选取的控制点进行曲面插值，并得到插值函数；1.4)遍历三维地质模型，构建每一个三维地质块体，组成三维块状地质模型。

在一个示例中，步骤1.4)包括：a)将与待构建的剖面二维地质切面对应的剖面二维地质块体进行排列；b)利用三角网剖分技术将二维剖面上的底层曲线与边界交线上的控制点构建成三角网，结合底层曲面插值函数加密三角网，构造底层曲面；c)若剖面二维地质切面中存在左侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建左侧边界面；若二维地质块体中存在右侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建右侧边界面；d)使用同种类型的曲线控制点和交线控制点构建三角网，然后使用顶层曲面插值函数加密三角网，构造顶层曲面；e)基于底层曲面、左侧边界曲面、右侧边界曲面和顶层曲面以及三维地质模型的边界面，构建三维地质块体。

本实施例建立了适应起伏地表和复杂构造的三维块状地质模型，运用反向延拓到目的层的有效高斯照明能量均匀化为判别标准，评判三维VSP观测系统的优劣；高斯射线方法兼顾了地震波传播的运动学和动力学特性，目的层的照明能量能够在起伏地表和复杂介质地区获得全面的目的层反射波信息，有效高斯照明能量较真实的反映接收点实际接收到的来自炮点的、经过目的层反射的有效能量，评价方法简单实用，易于推广应用。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，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。

Claims (10)

1.一种三维VSP观测系统评价方法，其特征在于，该方法包括：

1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；

2)建立三维VSP观测系统；

3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；

4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。

2.根据权利要求1所述的三维VSP观测系统评价方法，其中，基于钻井资料、声波测井资料、密度测井资料、地震资料和地质资料，建立所述三维地质模型。

3.根据权利要求1所述的三维VSP观测系统评价方法，其中，基于目的层位、炮点设置范围、井源距、检波点深度和间距、炮点距和炮线距建立所述三维VSP观测系统。

4.根据权利要求1所述的三维VSP观测系统评价方法，其中，步骤1)包括：

1.1)将二维地质剖面在三维空间中进行排列；

1.2)提取每一个二维地质剖面上相同类型的交点，构造空间交线，使用插值函数加密曲线，插入加密控制点；

1.3)确定待进行插值的曲面，选取所有剖面上与其相关的曲线上控制点作为曲面插值的控制点，之后将与其相关的空间交线上的控制点也作为曲面插值的控制点，基于所选取的控制点进行曲面插值，并得到插值函数；

1.4)遍历所述三维地质模型，构建每一个三维地质块体，组成三维块状地质模型。

5.根据权利要求4所述的三维VSP观测系统评价方法，其中，步骤1.4)包括：

a)将与待构建的三维地质块体对应的剖面二维地质切面进行排列；

b)利用三角网剖分技术将二维剖面上的底层曲线与边界交线上的控制点构建成三角网，结合底层曲面插值函数加密三角网，构造底层曲面；

c)若所述剖面二维地质切面中存在左侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建左侧边界面；若二维地质块体中存在右侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建右侧边界面；

d)使用同种类型的曲线控制点和交线控制点构建三角网，然后使用顶层曲面插值函数加密三角网，构造顶层曲面；

e)基于所述底层曲面、左侧边界曲面、右侧边界曲面和顶层曲面以及所述三维地质模型的边界面，构建所述三维地质块体。

6.根据权利要求1所述的三维VSP观测系统评价方法，其中，所述高斯射线束表示为：

其中，u(s,n,ω)为纵波位移，A(s)为高斯射线束振幅，K(s)为射线束的波前曲率，K(s)＝v(s)Re[p(s)/q(s)]，L(s)为射线的有效半宽度，(s,n)为计算点在中心射线坐标系下的射线坐标，v(s)为中心射线的速度，τ(s)为中心射线旅行时，p(s)和q(s)为沿中心射线变化的复值动力学参数，ω为角频率，ψ为中心射线在原点处的振幅因子，ρ(s)为入射线一侧的介质密度。

7.根据权利要求1所述的三维VSP观测系统评价方法，其中，所述高斯射线束照明能量的延拓过程包括：

3.1)设定射线角度范围和射线角度间隔；

3.2)遍历所有的炮点，重复步骤3.3)至3.4)；

3.3)遍历所有的射线角度，重复步骤3.4)；

3.4)按照射线出射角度进行运动学和动力学射线追踪，把波场延拓至每一个目的层上的面元，遍历所有的目的层面元，把波场延拓至每一个接收点，记录每个接收点累计接收到的波场能量；

3.5)遍历所有的接收点，以接收点累计接收到的波场能量为激发能量，向每个目的层上的面元延拓波场能量，记录每个目的层面元累计接收到的波场能量。

8.一种三维VSP观测系统评价系统，其特征在于，所述系统包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，运行所述存储器上的计算可执行指令时，所述处理器实现以下步骤：

1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；

2)建立三维VSP观测系统；

3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；

4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。

9.根据权利要求8所述的三维VSP观测系统评价系统，其中，步骤1)包括：

1.1)将二维地质剖面在三维空间中进行排列；

1.2)提取每一个二维地质剖面上相同类型的交点，构造空间交线，使用插值函数加密曲线，插入加密控制点；

1.3)确定待进行插值的曲面，选取所有剖面上与其相关的曲线上控制点作为曲面插值的控制点，之后将与其相关的空间交线上的控制点也作为曲面插值的控制点，基于所选取的控制点进行曲面插值，并得到插值函数；

1.4)遍历所述三维地质模型，构建每一个三维地质块体，组成三维块状地质模型。

10.根据权利要求9所述的三维VSP观测系统评价系统，其中，步骤1.4)包括：

a)将与待构建的三维地质块体对应的剖面二维地质切面进行排列；

b)利用三角网剖分技术将二维剖面上的底层曲线与边界交线上的控制点构建成三角网，结合底层曲面插值函数加密三角网，构造底层曲面；

c)若所述剖面二维地质切面中存在左侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建左侧边界面；若二维地质块体中存在右侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建右侧边界面；

d)使用同种类型的曲线控制点和交线控制点构建三角网，然后使用顶层曲面插值函数加密三角网，构造顶层曲面；

e)基于所述底层曲面、左侧边界曲面、右侧边界曲面和顶层曲面以及所述三维地质模型的边界面，构建所述三维地质块体。