CN110579798A - 一种等反射角度间隔的地震采集观测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种等反射角度间隔的地震采集观测方法及系统，其特征在于，包括以下内容：1)确定三维网格状地震波速度模型中的目标地层；2)选择地表上某一地表震源点，确定该地表震源点对应地表检波点的x坐标数据和y坐标数据；3)采用射线追踪方法，计算该目标地层处的地震波反射角度与地震波传播射线在地表的出射位置之间的对应关系；4)采用等反射角度间隔方法，确定地表检波点的x坐标序列或y坐标序列；5)采用常规地震采集方法或等反射角度间隔方法，确定地表检波点的y坐标序列或x坐标序列；6)得到地表检波点的坐标序列，本发明可以广泛应用于石油地震勘探技术领域中。

Description

一种等反射角度间隔的地震采集观测方法及系统

技术领域

本发明是关于一种等反射角度间隔的地震采集观测方法及系统，属于石油地震勘探技术领域。

背景技术

地震勘探是石油与天然气资源勘探的主要工具之一，地震勘探的主要过程包括数据资料采集、地震数据处理和资料解释。其中，数据资料采集是在陆上地震勘探数据采集现场进行地震观测系统确定、根据确定方案在野外布设震源和检波器以及地震波的激发和接收三个工作，首先在室内进行地震观测系统确定，以确定震源点和地表检波点的最佳摆放位置，然后根据确定方案，在野外布设震源和检波器。路上地震勘探的震源点一般采用炸药震源，并沿地震测线等间距布置多个检波器来接收地震波信号，现代地震勘探中检波器的数量可达10000个以上。震源点在爆炸后产生地震波，地震波遇岩层界面反射回来被检波器接收并传至仪器车，仪器车记录检波器传送的信号，获得用于研究地下油气埋藏情况的地震记录。地震数据处理是将数据资料采集阶段采集的地震记录输入专用电子计算机，按照不同要求采用一系列功能不同的程序进行处理运算，将地震记录进行归类编排，突出有效的地震记录，除去无效和干扰的地震记录，最后将经过各种处理后的地震记录进行叠加和偏移，最终得到二维或三维地震数据体文件。资料解释是将经过处理后的地震记录变成地质成果的过程，包括运用波动理论和地质知识，综合地质、钻井、测井等各项资料，做出构造解释、地层解释、岩性和烃类检测解释及综合解释，绘出有关成果图件，对勘探区域做出含油气评价、提出钻探井位置等。

地震观测系统的确定是整个地震勘探的第一个环节，是后续地震数据处理和资料解释步骤的基础。地震观测系统的确定，即合理地规划震源点和地表检波点的最佳摆放位置，以获取尽可能高质量的地震数据。在常规的地震观测系统确定中，如图1所示，震源点和地表检波点一般采用等间隔采样方式进行布设。在确定震源点和地表检波点的空间采样范围和密度后，采用等间隔方式依次在地面布置所有的震源点和地表检波点。等间隔采样方式能适用于决大多数地震地质条件，且具有易于野外施工的优点，但是却并非总是所有条件下最优采样方式，特别是地表检波点采样密度较低时，无法在不增加地震采集成本的条件下有效提高地震记录的质量。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在不增加地震采集成本的条件下有效提高地震记录质量的等反射角度间隔的地震采集观测方法及系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种等反射角度间隔的地震采集观测方法，其特征在于，包括以下内容：1)确定三维网格状地震波速度模型中的目标地层，并确定该目标地层的深度随水平坐标变化的函数；2)选择地表上某一地表震源点，确定该地表震源点对应地表检波点的x坐标数据和y坐标数据；3)采用射线追踪方法，根据该目标地层的深度随水平坐标变化的函数，计算该目标地层处的地震波反射角度与地震波传播射线在地表的出射位置之间的对应关系；4)采用等反射角度间隔方法，根据得到的对应关系，以及x坐标数据或y坐标数据，确定地表检波点的x坐标序列或y坐标序列；5)采用常规地震采集方法或等反射角度间隔方法，对应确定地表检波点的y坐标序列或x坐标序列；6)对地表检波点的x坐标序列和y坐标序列进行排列组合，得到地表检波点的坐标序列；7)重复步骤2)～6)，直至得到所有地表震源点对应的所有地表检波点的坐标序列，完成目标地层的等反射角度间隔的地震采集观测。

进一步地，所述x坐标数据包括该地表震源点对应地表检波点的x坐标范围和x方向上地表检波点的数量，所述y坐标数据包括该地表震源点对应地表检波点的y坐标范围和y方向上地表检波点的数量。

进一步地，所述步骤3)的具体过程为：采用射线追踪方法，根据该目标地层的深度随水平坐标变化的函数z_t(x，y)，以该地表震源点作为地震波传播射线的起点，在不同地震波的传播路径下，计算该目标地层处的地震波反射角度a_t与地震波传播射线在地表的出射位置x_d之间的对应关系。

进一步地，所述步骤4)的具体过程为：4.1)根据得到的对应关系、地表检波点x坐标范围(x_min，x_max)或y坐标范围(y_min，y_max)，确定地表检波点x坐标范围所对应的反射角度范围(a_x，min，a_x，max)或地表检波点_y坐标范围所对应的反射角度范围(a_y，min，a_y，max)；4.2)根据x方向上地表检波点的数量N_x或y方向上地表检波点的数量N_y，将计算的反射角度范围按照反射角度间隔Δa_x或Δa_y进行等分，确定x方向上地表检波点所对应的反射角度序列或y方向上地表检波点所对应的反射角度序列其中，a_n＝a_x，min+(n-1)Δa_x，且 为第N_x个地表检波点所对应的反射角度；或者，a_n＝(a_y，min+(n-1)Δa_y，且 为第N_y个地表检波点所对应的反射角度；4.3)根据得到的对应关系，以及x方向上地表检波点所对应的反射角度序列或y方向上地表检波点所对应的反射角度序列计算地表检波点的x坐标序列{x₁，x₂，x₃，...，x_Nx}或y坐标序列

进一步地，所述步骤1)的具体过程为：给定三维网格状地震波速度模型V(x，y，z)，确定该三维网格状地震波速度模型V(x，y，z)中的某一目标地层；确定该目标地层的深度随水平坐标变化的函数T_z(x，y)。

进一步地，所述常规地震采集方法为等间隔采样方法。

一种等反射角度间隔的地震采集观测系统，其特征在于，包括：目标地层确定模块，用于确定三维网格状地震波速度模型中的目标地层，并确定该目标地层的深度随水平坐标变化的函数；坐标数据确定模块，用于选择地表上某一地表震源点，确定该地表震源点对应地表检波点的x坐标数据和y坐标数据；对应关系计算模块，用于采用射线追踪方法，根据该目标地层的深度随水平坐标变化的函数，计算该目标地层处的地震波反射角度与地震波传播射线在地表的出射位置之间的对应关系；第一坐标序列确定模块，用于采用等反射角度间隔方法，根据得到的对应关系，以及x坐标数据或y坐标数据，确定地表检波点的x坐标序列或y坐标序列；第二坐标序列确定模块，用于采用常规地震采集方法或等反射角度间隔方法，对应确定地表检波点的y坐标序列或x坐标序列；排列组合模块，用于对地表检波点的x坐标序列和y坐标序列进行排列组合，得到地表检波点的坐标序列。

进一步地，所述第一坐标序列确定模块包括：反射角度范围确定单元，用于根据得到的对应关系、地表检波点x坐标范围(x_min，x_max)或y坐标范围(y_min，y_max)，确定地表检波点x坐标范围所对应的反射角度范围(a_x，min，a_x，max)或地表检波点y坐标范围所对应的反射角度范围(a_y，min，a_y，max)；反射角度序列确定单元，用于根据x方向上地表检波点的数量N_x或y方向上地表检波点的数量N_y，将计算的反射角度范围按照反射角度间隔Δa_x或Δa_y进行等分，确定x方向上地表检波点所对应的反射角度序列或y方向上地表检波点所对应的反射角度序列其中，a_n＝a_x，min+(n-1)Δa_x，且 为第N_x个地表检波点所对应的反射角度；或者，a_n＝(a_y，min+(n-1)Δa_y，且 为第N_y个地表检波点所对应的反射角度；坐标序列计算单元，用于根据得到的对应关系，以及x方向上地表检波点所对应的反射角度序列或y方向上地表检波点所对应的反射角度序列计算地表检波点的x坐标序列{x₁，x₂，x₃，...，x_Nx}或y坐标序列

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：与传统的等检波点间隔地震采集方式相比，本发明采用等反射角度间隔方法，可以在不增加地震采集成本的条件下，有效加强现有地震采集观测对目标地层的针对性，有效提高地震数据的质量，改善地震偏移成像的效果，对提高油气勘探成功率具有重要的意义，可以广泛应用于石油地震勘探技术领域中。

附图说明

图1为现有技术中传统的等间隔采样方式示意图；

图2为本发明方法中等反射角度间隔采样的示意图；

图3为采用本发明方法得到的复杂介质下等反射角度间隔的地震采集观测系统的示意图，其中，横坐标为位置(km)，纵坐标为深度(km)。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

本发明提供的等反射角度间隔的地震采集观测方法，包括以下步骤：

1)给定三维网格状地震波速度模型V(x，y，z)，确定该三维网格状地震波速度模型V(x，y，z)中的某一目标地层，并确定该目标地层的深度随水平坐标变化的函数T_z(x，y)，在不同的V(x，y，z)和z_t(x，y)的情况下，由于地震波的传播路径不同，同样的反射角度a_t会得到不同的出射位置x_t，反之亦然。

2)选择地表上某一地表震源点，确定该地表震源点对应地表检波点的x坐标范围(x_min，x_max)、y坐标范围(y_min，y_max)、x方向上地表检波点的数量N_x和y方向上地表检波点的数量N_y，其中，x坐标范围、y坐标范围和地表检波点数量均可以由传统地震采集评价方法得到，然后直接作为本方法的输入参数，具体分析过程在此不多做赘述。如图2所示，x坐标范围最小值为0，x方向上地表检波点的数量N_x＝4。

3)采用射线追踪方法，根据该目标地层的深度随水平坐标变化的函数z_t(x，y)，以该地表震源点作为地震波传播射线的起点，在不同地震波的传播路径下，计算该目标地层处的地震波反射角度a_t与地震波传播射线在地表的出射位置x_d之间的对应关系，其中，射线追踪方法为现有技术公开的方法，具体过程在此不多做赘述。如图3所示为一个复杂速度模型条件下射线追踪实例，地震波的射线从地表震源点出发，从多个不同的反射角度a_t出发，沿着弯曲的传播路径，在目标地层发生发射，到达地表出射位置x_d。

4)采用等反射角度间隔方法，确定地表检波点的x坐标序列和y坐标序列，具体为：

4.1)根据得到的发射角度a_t与出射位置x_d之间的对应关系、地表检波点x坐标范围(x_min，x_max)和y坐标范围(y_min，y_max)，分别计算地表检波点x坐标范围(x_min，x_max)所对应的反射角度范围(a_x，min，a_x，max)和地表检波点y坐标范围(y_min，y_max)所对应的反射角度范围(a_y，min，a_y，max)。

4.2)根据x方向上地表检波点的数量N_x和y方向上地表检波点的数量N_y，将计算的反射角度范围(a_x，min，a_x，max)和(a_y，min，a_y，max)按照对应反射角度间隔Δa_x和Δa_y进行等分，确定对应x方向上地表检波点所对应的反射角度序列和y方向上地表检波点所对应的反射角度序列其中，a_n＝a_x，min+(n-1)Δa_x，且 为第N_x个地表检波点所对应的反射角度；或者a_n＝(a_y，min+(n-1)Δa_y，且 为第N_y个地表检波点所对应的反射角度。

4.3)根据得到的发射角度a_t与出射位置x_d之间的对应关系、x方向上地表检波点所对应的反射角度序列和y方向上地表检波点所对应的反射角度序列对应计算地表检波点的x坐标序列{x₁，x₂，x₃，...，x_Nx}和y坐标序列如图3所示，从地下目标点出发的等反射角度射线达到地表的坐标位置，即为地表检波点的坐标。

5)对地表检波点的x坐标序列和y坐标序列进行排列组合，得到地表检波点的坐标序列：

6)重复步骤2)～5)，直至得到所有地表震源点对应的所有地表检波点的坐标序列，完成针对某一目标地层的等反射角度间隔的地震采集观测。

上述步骤4)中，可以仅对一个方向(例如x方向)进行等反射角度间隔的地表检波点的坐标序列观测，而另一个方向仍采用常规地震采集方法即等间隔采样方法，得到该方向上地表检波点的坐标序列。

基于上述等反射角度间隔的地震采集观测方法，本发明还提供一种等反射角度间隔的地震采集观测系统，包括：

目标地层确定模块，用于确定三维网格状地震波速度模型中的目标地层，并确定该目标地层的深度随水平坐标变化的函数；坐标数据确定模块，用于选择地表上某一地表震源点，确定该地表震源点对应地表检波点的x坐标数据和y坐标数据；对应关系计算模块，用于采用射线追踪方法，根据该目标地层的深度随水平坐标变化的函数，计算该目标地层处的地震波反射角度与地震波传播射线在地表的出射位置之间的对应关系；第一坐标序列确定模块，用于采用等反射角度间隔方法，根据得到的对应关系，以及x坐标数据或y坐标数据，确定地表检波点的x坐标序列或y坐标序列；第二坐标序列确定模块，用于采用常规地震采集方法或等反射角度间隔方法，对应确定地表检波点的y坐标序列或x坐标序列；排列组合模块，用于对地表检波点的x坐标序列和y坐标序列进行排列组合，得到地表检波点的坐标序列。

在一个优选的实施例中，第一坐标序列确定模块包括：

反射角度范围确定单元，用于根据得到的对应关系、地表检波点x坐标范围(x_min，x_max)或y坐标范围(y_min，y_max)，确定地表检波点x坐标范围所对应的反射角度范围(a_x，min，a_x，max)或地表检波点y坐标范围所对应的反射角度范围(a_y，min，a_y，max)；

反射角度序列确定单元，用于根据x方向上地表检波点的数量N_x或y方向上地表检波点的数量N_y，将计算的反射角度范围按照反射角度间隔Δa_x或Δa_y进行等分，确定x方向上地表检波点所对应的反射角度序列或y方向上地表检波点所对应的反射角度序列其中，a_n＝a_x，min+(n-1)Δa_x，且 为第N_x个地表检波点所对应的反射角度；或者，a_n＝(a_y，min+(n-1)Δa_y，且 为第N_y个地表检波点所对应的反射角度；

坐标序列计算单元，用于根据得到的对应关系，以及x方向上地表检波点所对应的反射角度序列或y方向上地表检波点所对应的反射角度序列计算地表检波点的x坐标序列{x₁，x₂，x₃，...，x_Nx}或y坐标序列

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种等反射角度间隔的地震采集观测方法，其特征在于，包括以下内容：

1)确定三维网格状地震波速度模型中的目标地层，并确定该目标地层的深度随水平坐标变化的函数；

2)选择地表上某一地表震源点，确定该地表震源点对应地表检波点的x坐标数据和y坐标数据；

3)采用射线追踪方法，根据该目标地层的深度随水平坐标变化的函数，计算该目标地层处的地震波反射角度与地震波传播射线在地表的出射位置之间的对应关系；

4)采用等反射角度间隔方法，根据得到的对应关系，以及x坐标数据或y坐标数据，确定地表检波点的x坐标序列或y坐标序列；

5)采用常规地震采集方法或等反射角度间隔方法，对应确定地表检波点的y坐标序列或x坐标序列；

6)对地表检波点的x坐标序列和y坐标序列进行排列组合，得到地表检波点的坐标序列；

7)重复步骤2)～6)，直至得到所有地表震源点对应的所有地表检波点的坐标序列，完成目标地层的等反射角度间隔的地震采集观测。

2.如权利要求1所述的一种等反射角度间隔的地震采集观测方法，其特征在于，所述x坐标数据包括该地表震源点对应地表检波点的x坐标范围和x方向上地表检波点的数量，所述y坐标数据包括该地表震源点对应地表检波点的y坐标范围和y方向上地表检波点的数量。

3.如权利要求1所述的一种等反射角度间隔的地震采集观测方法，其特征在于，所述步骤3)的具体过程为：

采用射线追踪方法，根据该目标地层的深度随水平坐标变化的函数z_t(x，y)，以该地表震源点作为地震波传播射线的起点，在不同地震波的传播路径下，计算该目标地层处的地震波反射角度a_t与地震波传播射线在地表的出射位置x_d之间的对应关系。

4.如权利要求2所述的一种等反射角度间隔的地震采集观测方法，其特征在于，所述步骤4)的具体过程为：

4.1)根据得到的对应关系、地表检波点x坐标范围(x_min，x_max)或y坐标范围(y_min，y_max)，确定地表检波点x坐标范围所对应的反射角度范围(a_x，min，a_x，max)或地表检波点y坐标范围所对应的反射角度范围(a_y，min，a_y，max)；

4.2)根据x方向上地表检波点的数量N_x或y方向上地表检波点的数量N_y，将计算的反射角度范围按照反射角度间隔Δa_x或Δa_y进行等分，确定x方向上地表检波点所对应的反射角度序列或y方向上地表检波点所对应的反射角度序列其中，a_n＝a_x，min+(n-1)Δa_x，且 为第N_x个地表检波点所对应的反射角度；或者，a_n＝(a_y，min+(n-1)Δa_y，且 为第N_y个地表检波点所对应的反射角度；

4.3)根据得到的对应关系，以及x方向上地表检波点所对应的反射角度序列或y方向上地表检波点所对应的反射角度序列计算地表检波点的x坐标序列{x₁，x₂，x₃，...，x_Nx}或y坐标序列

5.如权利要求1所述的一种等反射角度间隔的地震采集观测方法，其特征在于，所述步骤1)的具体过程为：

给定三维网格状地震波速度模型V(x，y，z)，确定该三维网格状地震波速度模型V(x，y，z)中的某一目标地层；

确定该目标地层的深度随水平坐标变化的函数T_z(x，y)。

6.如权利要求1所述的一种等反射角度间隔的地震采集观测方法，其特征在于，所述常规地震采集方法为等间隔采样方法。

7.一种等反射角度间隔的地震采集观测系统，其特征在于，包括：

目标地层确定模块，用于确定三维网格状地震波速度模型中的目标地层，并确定该目标地层的深度随水平坐标变化的函数；

坐标数据确定模块，用于选择地表上某一地表震源点，确定该地表震源点对应地表检波点的x坐标数据和y坐标数据；

对应关系计算模块，用于采用射线追踪方法，根据该目标地层的深度随水平坐标变化的函数，计算该目标地层处的地震波反射角度与地震波传播射线在地表的出射位置之间的对应关系；

第一坐标序列确定模块，用于采用等反射角度间隔方法，根据得到的对应关系，以及x坐标数据或y坐标数据，确定地表检波点的x坐标序列或y坐标序列；

第二坐标序列确定模块，用于采用常规地震采集方法或等反射角度间隔方法，对应确定地表检波点的y坐标序列或x坐标序列；

排列组合模块，用于对地表检波点的x坐标序列和y坐标序列进行排列组合，得到地表检波点的坐标序列。

8.如权利要求7所述的一种等反射角度间隔的地震采集观测系统，其特征在于，所述第一坐标序列确定模块包括：

反射角度范围确定单元，用于根据得到的对应关系、地表检波点x坐标范围(x_min，x_max)或y坐标范围(y_min，y_max)，确定地表检波点x坐标范围所对应的反射角度范围(a_x，min，a_x，max)或地表检波点y坐标范围所对应的反射角度范围(a_y，min，a_y，max)；

反射角度序列确定单元，用于根据x方向上地表检波点的数量N_x或y方向上地表检波点的数量N_y，将计算的反射角度范围按照反射角度间隔Δa_x或Δa_y进行等分，确定x方向上地表检波点所对应的反射角度序列或y方向上地表检波点所对应的反射角度序列其中，a_n＝a_x，min+(n-1)Δa_x，且 为第N_x个地表检波点所对应的反射角度；或者，a_n＝(a_y，min+(n-1)Δa_y，且 为第N_y个地表检波点所对应的反射角度；

坐标序列计算单元，用于根据得到的对应关系，以及x方向上地表检波点所对应的反射角度序列或y方向上地表检波点所对应的反射角度序列计算地表检波点的x坐标序列{x₁，x₂，x₃，...，x_Nx}或y坐标序列