CN113568042A - 一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法和系统，其特征在于包括以下步骤：1)在基数据采集观测系统的基础上设计监测数据采集观测系统，增大覆盖范围的同时提高监测数据的冗余度；2)采用设计的监测数据采集观测系统，选择与基数据采集观测系统相同的时间窗口，沿基数据采集测线完成同方向的监测数据采集；3)利用监测数据的冗余性逐炮从监测数据中抽取与基数据采集时位置最匹配的地震道数据；4)对基数据的可重复性进行分析，并根据分析结果对基数据和监测数据进行一致性分析，若满足一致性要求则输出监测数据，否则返回步骤1)。本发明可以广泛应用于海上时移地震数据采集领域。

Description

一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法和系统

技术领域

本发明涉及一种海上时移地震数据采集方法和系统，特别涉及一种利用数据冗余提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法和系统，属于石油天然气地震勘探领域。

背景技术

到目前为止，海上拖缆地震勘探一直都是海洋油气勘探中最重要的探测方法，它具有工作效率高、成本低的优点。拖缆采集时，物探船拖拽着数条等间隔排放的接收电缆在海面上匀速航行，接收电缆和物探船之间放置着气枪阵列，通过瞬间释放高压空气产生地震波，地震波向下传播经地层反射后被接收电缆上的水听器接收。

三维拖缆采集是海上时移地震勘探首选的采集方式。时移地震勘探要求两次地震采集处理保持很好的一致性，完成匹配处理后，非目的层的两次地震采集数据的差异一般接近于零，而差异主要集中在产油层。然而，物探船采集作业时，受风浪、洋流的影响，漂浮在海面以下一定沉放深度的接收电缆常常会随着偏移距的增大逐渐偏移地震测线，有时物探船无法将接收电缆拉直，致使接收电缆在海上呈曲线展布，大大降低了时移地震采集数据的一致性。

实际生产中，一般以储层上方标志层位的NRMS(normalized root-mean-squaredifference，归一化均方根差异)值小于0.1作为时移地震数据一致性的评判标准，NRMS值小于0.1表明基数据(油田开发前采集的地震数据或该地区前一次采集的地震数据)和监测数据(油田开发生产一段时间后再次采集的地震数据或该地区后一次采集的地震数据)的一致性较好，采集位置误差带来的数据一致性影响相对储层物性变化引起的数据差异很小；否则认为两次采集数据的一致性较差，会影响对储层物性变化的正确判断。很多早期开发的海上油气田，受限于当时的采集施工装备和技术水平，采集的基数据的可重复性普遍较差，给这些油气田后来实施时移地震勘探带来不少困难。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法和系统，可以有效解决时移地震基数据可重复性差的情况下的监测数据匹配难题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的第一个方面，是提供一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，其包括以下步骤：

1)在基数据采集观测系统的基础上设计监测数据采集观测系统；

2)采用步骤1)设计的监测数据采集观测系统，选择与基数据采集观测系统相同的时间窗口，沿基数据采集测线完成同方向的监测数据采集；

3)利用监测数据的冗余性逐炮从监测数据中抽取与基数据采集时位置最匹配的地震道数据；

4)对基数据的可重复性进行分析，并根据分析结果对基数据和监测数据进行一致性分析，若满足一致性要求则输出监测数据，否则返回步骤1)重新对监测数据采集观测系统进行设计直至满足一致性要求。

进一步，所述步骤1)中，对监测数据采集观测系统进行设计时，其设计目标是监测数据采集观测系统既要能够完全覆盖基数据采集观测系统又要能够包含比基数据更多的地震道数。

进一步所述步骤1)中，所述监测数据采集观测系统为在基数据采集观测系统的接收电缆两侧各增加2条接收电缆，并保持与基数据采集观测系统相同的缆间距和接收点间距。

进一步所述步骤3)中，利用监测数据的冗余性逐炮从监测数据中抽取与基数据采集时位置最匹配的地震道数据时，包括以下步骤：

3.1)逐条炮线解析基数据和监测数据的P190导航文件，分别建立基数据和监测数据的炮线名F列表、船参考点坐标V列表、炮点坐标S列表和接收点坐标R列表四个全局列表；

3.2)将基数据采集航线逐条拟合成直线，建立采集航线列表L，该基数据采集航列表L中的一行记录指定了一条基数据采集航线的拟合直线；

3.3)按顺序选取采集航线列表L的一条记录，计算监测数据中各船参考点坐标V到该记录对应的拟合直线的距离，找出与该拟合直线对应的基数据采集航线相匹配的监测数据采集航线；

3.4)在匹配的监测数据采集航线中，根据炮点坐标S从基数据和监测数据中找到匹配的炮点；

3.5)根据步骤3.3)定位的监测数据采集航线和步骤3.4)定位的炮点找到相应的接收点，按距离最近原则匹配基数据和监测数据的接收点；

3.6)按基数据接收点顺序输出步骤3.5)匹配的监测数据接收点位置上的地震道数据；

3.7)重复步骤3.4)～步骤3.6)，完成该基数据采集航线全部放炮的监测数据匹配抽道；

3.8)重复步骤3.3)～步骤3.7)，完成监测数据全部测线的时移地震一致性匹配抽道。

进一步所述步骤3.1)中，各全局列表介绍如下：

所述炮线名F列表是一个字符串列表，该列表中每行记录一个炮线名，共炮线数个记录，记录按炮线名顺序排放；

所述船参考点坐标V列表是一个M×4的单精度矩阵，M是总炮数，第1列存放炮线名顺序号，第2列是炮号，第3列是船参考点横坐标，第4列是船参考点纵坐标；

所述炮点坐标S列表是一个M×4的单精度矩阵，第1列存放炮线名顺序号，第2列是炮号，第3列是炮点横坐标，第4列是炮点纵坐标；

所述接收点坐标R列表是一个M×(2+N×2)的单精度矩阵，N是单炮接收点数，第1列存放炮线名顺序号，第2列是炮号，此后的N个奇数列分别是N个顺序排放的接收点的横坐标，而从第4列开始的N个偶数列是N个顺序排放的接收点的纵坐标；

所述船参考点坐标V、炮点坐标S和接收点坐标R列表中的同一行记录，指定了同一个炮线文件中的同一次放炮激发时的船参考点位置、炮点位置和相对应的接收点位置。

进一步所述步骤3.2)中，基数据采集航线L列表是一个S×2的单精度矩阵，S是总炮线数，第1列存放航线斜率k，第2列是纵截距b。

进一步所述步骤3.3)中，找出与该拟合直线对应的基数据采集航线相匹配的监测数据采集航线的方法，包括以下步骤：

3.3.1)计算监测数据中各船参考点V到该记录对应的拟合直线的距离d；

3.3.2)将各船参考点V到该记录对应的拟合直线的距离d与预设距离阈值相比较，找出与该拟合直线对应的基数据采集航线相匹配的监测数据采集航线。

进一步所述步骤3.3.1)中，计算监测数据的船参考点V到该记录对应的拟合直线的距离d时，按照如下公式：

式中，k和b分别为拟合直线的斜率和截距，(x_v,y_v)为船参考点V的坐标。

进一步所述步骤3.3.2)中，基于监测数据的船参考点V到该记录对应的拟合直线的距离找出与该拟合直线对应的基数据采集航线相匹配的监测数据采集航线的方法为：将距离门槛值设定为炮线距的一半，当计算得到的距离d小于门槛值的点超过半数时，判定该监测数据采集航线与基数据拟合采集航线重叠。

本发明的第二个方面，是提供一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集系统，其包括：

监测数据采集观测系统设计模块，用于在基数据采集观测系统的基础上设计监测数据采集观测系统，增大覆盖范围的同时提高监测数据的冗余度；

监测数据采集模块，用于采用设计的监测数据采集观测系统，选择与基数据采集观测系统相同的时间窗口，沿基数据采集测线完成同方向的监测数据采集；

监测数据抽取模块，用于利用监测数据的冗余性逐炮从监测数据中抽取与基数据采集时位置最匹配的地震道数据；

一致性分析模块，用于对基数据的可重复性进行分析，并根据分析结果对基数据和监测数据进行一致性分析，若满足一致性要求则输出监测数据，否则返回监测数据采集观测系统设计模块重新对监测数据采集观测系统进行设计直至满足一致性要求。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明对于监测数据的采集，采用扩缆采集+匹配抽道的技术方案，利用监测数据的数据冗余去逼近不规则的基数据，可有效解决时移地震基数据可重复性差的情况下的监测数据匹配难题。

2、本发明中对基数据和监测数据一致性抽道时采用的拟合炮线距离判定方法既能显著提高地震道匹配效率又能够适应拼接线的处理，增强了方法的鲁棒性。

本发明实现方法简单，可扩展性强，且几乎不增加施工作业成本，具有很好的实用性，可以广泛应用于石油天然气地震勘探领域。

附图说明

图1是羽角示意图；

图2是监测数据观测系统示意图；

图3是拖缆采集方向对羽角的影响示例；

图4是L油田基数据采集测线分布图；

图5是L油田基数据采集羽角分布图；

图6是L油田基数据采集单炮接收点位置误差平面分布图；

图7是L油田基数据采集炮线接收点位置误差分布图；

图8是L油田基数据采集接收点位置误差分布直方图；

图9是监测数据一致性道集抽取示意图；

图10是监测数据一致性抽道后炮线接收点位置误差分布图；

图11是弯曲电缆采集基数据与直电缆采集监测数据的一致性对比；

图12是弯曲电缆采集基数据与冗余抽道方法采集监测数据的一致性对比。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。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。

实施例1

本发明提供了一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，该方法以基数据采集观测系统为基础，通过在原接收电缆两侧添加采集电缆来增大监测数据的冗余度，结合匹配抽道从监测数据中提取与基数据采集接收位置最接近的地震道，然后利用监测数据的数据冗余去逼近不规则的基数据，可以有效解决时移地震基数据可重复性差的情况下的监测数据匹配难题。具体的，包括以下步骤：

1)在基数据采集观测系统的基础上设计监测数据采集观测系统，增大覆盖范围的同时提高监测数据(空间上)的冗余度；

2)采用步骤1)设计的监测数据采集观测系统，选择与基数据采集观测系统相同的时间窗口，沿基数据采集测线完成同方向的监测数据采集；

3)利用监测数据的冗余性逐炮从监测数据中抽取与基数据采集时位置最匹配的地震道数据；

4)对基数据的可重复性进行分析，并根据分析结果对基数据和监测数据进行一致性分析，若满足一致性要求则输出监测数据，否则返回步骤1)重新对监测数据采集观测系统进行设计直至满足一致性要求。

优选地，上述步骤1)中，对监测数据采集观测系统进行设计时，其设计目标是监测数据采集观测系统既要能够完全覆盖基数据采集观测系统又要能够包含比基数据更多的地震道数。通常可以采用两种方式，第一种是可以通过增加接收电缆数量的方式扩大监测数据的覆盖范围，第二种是可以通过减小接收电缆间距或者加密接收点间距的方法增加监测数据的冗余度。

第一种方式：对于所使用的接收拖缆数量较少(通常只有2～5条电缆)的早期油气田数据采集观测系统而言，可以采用目前新一些的物探船，这是由于目前新一些的物探船的拖缆能力相比十几年前的物探船已有很大提升，同时拖拽10条以上的接收电缆采集施工已很常见。对于基数据采集的接收电缆数量已接近物探船上限的情况，可采用多船采集的方式添加更多的接收电缆，但这无疑会导致采集成本的显著增长。

第二种方式：一方面可以减小接收电缆间距，但需要注意的是，过小的接收电缆间距(小于75米)会增大采集过程中接收电缆相互缠绕的机会；另一方面是减小接收点间距，由于接收电缆的接收点间距(又称道间距)在接收电缆制造时就已经固定，所以这种情况下需要更换接收电缆。例如，早期接收电缆的接收点间距通常为25米，而目前主流接收电缆的接收点间距通常采用12.5米，高密度接收电缆的接收点间距则采用3.125米，而非通用的接收点间距会大大增加接收电缆的制造成本。

本发明推荐的监测数据采集观测系统低成本解决方案是：在基数据采集观测系统的接收电缆两侧各增加2条接收电缆，并保持与基数据采集观测系统相同的接收电缆间距和接收点间距。

优选地，上述步骤2)中，海上时移地震采集施工必须选择在相同的时间窗口实施，以保证洋流、季风等周期性的地球环境影响因素尽可能重复。需要强调的是，监测数据采集必须保持与基数据采集方向一致。只有在采集方向相同的情况下，监测数据采集时的羽角与基数据采集时的羽角才大致相同，从而可以保证监测数据采集观测系统对基数据的完整覆盖。当采集方向相反时，如图3所示，监测数据采集电缆与基数据采集电缆漂移朝向不同，监测数据采集观测系统只能对基数据中间部分数据形成覆盖，而且这种情况下监测数据与基数据的炮点位置相距数千米，数据的可重复性很差。

优选地，上述步骤3)中，基数据采集和监测数据采集可能采用不同的炮线和炮点编号规则，且实际采集中难免有补炮和补线的情况出现，因此很难仅根据炮线号和炮点号从监测数据和基数据中找到同一个炮点，还需要通过炮点坐标辅助判断。利用监测数据的冗余性逐炮从监测数据中抽取与基数据采集时位置最匹配的地震道数据时，包括以下步骤：

3.1)逐条炮线解析基数据和监测数据的P190导航文件，分别建立基数据和监测数据的炮线名F列表、船参考点坐标V列表、炮点坐标S列表和接收点坐标R列表四个全局列表；

3.2)将基数据采集航线逐条拟合成直线，建立采集航线列表L，该基数据采集航列表L中的一行记录指定了一条基数据采集航线的(斜截式)拟合直线；

3.3)按顺序选取采集航线列表L的一条记录，计算监测数据中各船参考点坐标V到该记录对应的拟合直线的距离，找出与该拟合直线对应的基数据采集航线相匹配的监测数据采集航线；

3.4)在匹配的监测数据采集航线中，根据炮点坐标S从基数据和监测数据中找到匹配的炮点；

3.5)根据步骤3.3)定位的监测数据采集航线和步骤3.4)定位的炮点找到相应的接收点，按距离最近原则匹配基数据和监测数据的接收点；

3.6)按基数据接收点顺序输出步骤3.5)匹配的监测数据接收点位置上的地震道数据；

3.7)重复步骤3.4)～步骤3.6)，完成该基数据采集航线全部放炮的监测数据匹配抽道；

3.8)重复步骤3.3)～步骤3.7)，完成监测数据全部测线的时移地震一致性匹配抽道。

优选地，上述步骤3.1)中，各全局列表介绍如下：

炮线名F列表是一个字符串列表，该列表中每行记录一个炮线名，共炮线数个记录，记录按炮线名顺序排放。

船参考点坐标V列表是一个M×4的单精度矩阵，M是总炮数，第1列存放炮线名顺序号，第2列是炮号，第3列是船参考点横坐标，第4列是船参考点纵坐标。

炮点坐标S列表是一个M×4的单精度矩阵，第1列存放炮线名顺序号，第2列是炮号，第3列是炮点横坐标，第4列是炮点纵坐标。

接收点坐标R列表是一个M×(2+N×2)的单精度矩阵，N是单炮接收点数，第1列存放炮线名顺序号，第2列是炮号，此后的N个奇数列分别是N个顺序排放的接收点的横坐标，而从第4列开始的N个偶数列是N个顺序排放的接收点的纵坐标。

V、S和R列表中的同一行记录，指定了同一个炮线文件中的同一次放炮激发时的船参考点位置、炮点位置和相对应的接收点位置。

优选地，上述步骤3.2)中，基数据采集航线L列表是一个S×2的单精度矩阵，S是总炮线数，第1列存放航线斜率k，第2列是纵截距b。

优选地，上述步骤3.3)中，找出与该拟合直线对应的基数据采集航线相匹配的监测数据采集航线的方法，包括以下步骤：

3.3.1)计算监测数据中各船参考点V(x_v,y_v)到该记录对应的拟合直线的距离d时，按照如下公式：

式中，k和b分别为拟合直线的斜率和截距，(x_v,y_v)为船参考点的坐标。

3.3.2)将距离门槛值设定为炮线距的一半，距离d小于门槛值的点超过半数即可判定该测线与基数据拟合采集航线重叠。

采用上述方法的优点是：①能够有效提高地震道匹配效率；②可以将拼接线考虑在内。

优选地，上述步骤5)中，对基数据的可重复性进行分析，并根据分析结果对基数据和监测数据进行一致性分析的方法，包括以下步骤：

5.1)根据基数据P190导航文件，从平面分布、平均误差、误差分布等多方面对基数据的可重复性进行分析，得到其可重复性分析结果。

5.2)计算基数据成像剖面和监测数据成像剖面标志层位的NRMS值，评估两次采集地震数据的一致性：若满足一致性要求则输出监测数据，否则返回步骤1)重新对监测数据采集观测系统进行设计直至满足一致性要求。

优选地，上述步骤5.1)中，P190导航文件逐炮记录了拖缆采集时的炮点坐标、接收点坐标及时间信息(P190文件格式详细说明可以从SEG官方网站上下载)。分析基数据的可重复性通过解析基数据P190导航文件完成，包括以下步骤：

5.1.1)对基数据采集观测系统进行解析，检查采集过程中有无变更基数据采集观测系统，删除坏炮；

5.1.2)根据P190导航文件绘制测线图并标识航向；

5.1.3)逐炮计算电缆羽角，绘制采集羽角的平面分布图；

5.1.4)逐炮计算接收点位置误差，绘制接收点位置误差的平面分布图和按炮线顺序排列的散点图；

5.1.5)统计全部放炮的接收点位置误差，绘制误差分布直方图，计算总的接收点平均位置误差。

优选地，上述步骤5.1.1)中，虽然基数据采集过程中变更基数据采集观测系统的案例很少，然而出于各种原因，实际生产中确实存在这样的情况。例如要在某构造位置加密覆盖次数，或在某构造处拓宽方位角信息。基数据采集时变更基数据采集观测系统增大了时移地震监测数据采集设计的复杂性，要在成本可控的前提下尽可能兼容变更前后的基数据采集观测系统。在极端情况下，需要根据不同的基数据采集观测系统分别设计。

优选地，上述步骤5.1.3)中，如图1所示，电缆羽角(feather angle)是指接收电缆首尾连线与地震航线方位之间的夹角。如图3所示，海上拖缆采集过程中，受风浪、洋流的影响，电缆羽角是随时变化的。多缆采集时，指的是多条接收电缆的平均羽角。

优选地，上述步骤5.1.4)中，基数据接收点位置误差是指实际弯曲电缆与持相同羽角的直电缆上对应的接收点的位置误差。海上时移地震采集施工必须选择在相同的时间窗口实施，以保证洋流、季风等环境影响因素尽量可以重复。在航线和航向相同的情况下，监测数据采集时电缆羽角与基数据采集时的电缆羽角大致相同，且随技术进步对接收电缆的姿态控制精度也越来越高，因此将监测数据采集观测系统设计为和基数据采集保持相同羽角的直电缆是符合实际情况的。

优选地，上述步骤5.1.5)中，基数据采集总的接收点平均位置误差是衡量基数据可重复性的重要指标，数值越小说明采集时电缆越直即姿态控制越好，基数据的可重复性就越好。

优选地，上述步骤5.2)中，计算基数据成像剖面和监测数据成像剖面标志层位的NRMS值，评估两次采集地震数据的一致性。NRMS值是监测数据与基数据的差的平均均方根振幅除以两个数据的平均均方根振幅和，即

其中，B是基数据，M是监测数据。rms算子定义为

其中，x_i是时窗内的振幅，N是时窗里的样点个数。NRMS值受相位和振幅差、时移误差和噪音的影响，值越小说明数据的一致性越好。

实际生产中，一般以储层上方标志层位的NRMS值小于0.1作为评判标准，NRMS值小于0.1表明基数据和监测数据的一致性较好，采集位置误差带来的数据一致性影响相对储层物性变化引起的数据差异很小；否则认为两次采集数据的一致性较差，会影响对储层物性变化的正确判断。

基数据与监测数据一致性分析根据时移地震采集设计和采集后评估两种情况而有所不同。如果是时移地震采集设计，由于没有监测数据真实的导航文件和实采地震数据，只能根据基数据导航文件构造监测数据导航文件，通过三维数值模拟方法合成基数据和监测数据后再做一致性分析。如果是采集后评估，则需要对基数据和监测数据做时移地震一致性处理(包括船速校正、潮汐校正、子波整形等处理流程)后再做一致性分析。采集设计评价中所使用的地下速度模型没有变化，既可以计算标志层位的NRMS值，也可以用目标储层的NRMS值代替；而采集后评估中监测数据经历了油田开发，储层物性发生了改变，目标储层的NRMS值反而会变大，评价采集数据的一致性只能依据储层上方标志层位的NRMS值。除此以外，基数据与监测数据经匹配抽道后也可以根据导航文件绘制位置误差平面分布图、按炮线顺序排列的散点图、全部接收点误差分布直方图、计算总的接收点平均位置误差初步了解采集方案对数据的一致性的影响。

实施例2

上述实施例1提供了提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，与之相对应地，本实施例提供一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集系统。本实施例提供的识别系统可以实施实施例1的提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，该采集系统可以通过软件、硬件或软硬结合的方式来实现。例如，该识别系统可以包括集成的或分开的功能模块或功能单元来执行实施例1各方法中的对应步骤。由于本实施例的识别系统基本相似于方法实施例，所以本实施例描述过程比较简单，相关之处可以参见实施例1的部分说明即可，本实施例的采集系统的实施例仅仅是示意性的。

本实施例提供的提高时移地震数据可重复性的拖缆采集系统，包括：

监测数据采集观测系统设计模块，用于在基数据采集观测系统的基础上设计监测数据采集观测系统，增大覆盖范围的同时提高监测数据(空间上)的冗余度；

监测数据采集模块，用于采用设计的监测数据采集观测系统，选择与基数据采集观测系统相同的时间窗口，沿基数据采集测线完成同方向的监测数据采集；

监测数据抽取模块，用于利用监测数据的冗余性逐炮从监测数据中抽取与基数据采集时位置最匹配的地震道数据；

一致性分析模块，用于对基数据的可重复性进行分析，并根据分析结果对基数据和监测数据进行一致性分析，若满足一致性要求则输出监测数据，否则返回监测数据采集观测系统设计模块重新对监测数据采集观测系统进行设计直至满足一致性要求。

实施例3

本实施例以中国南海L油田时移地震监测数据采集设计为例，该油田已于2011年完成基数据采集(双源三缆采集，缆长5100米)，监测数据模拟采集包括以下步骤：

1)通过导航文件分析基数据的可重复性

P190导航文件逐炮记录了拖缆采集时的炮点坐标、接收点坐标及时间信息。分析基数据的可重复性通过解析基数据P190导航文件完成。分析得知，L油田基数据采集观测系统采用双源三缆组合方式，缆间距100米，缆长5100米，道间距12.5米，炮距25米，采集过程无变观情况发生。图4是L油田基数据采集测线图，用圆圈指示测线的起始位置。可以看到，基数据采集测线不是十分平直，表明采集受风浪、洋流影响较大。图5是基数据采集羽角的平面分布，采集时羽角实时变化，有相当部分测线的羽角都超过了10度。图6和图7分别是L油田基数据采集接收点位置误差(指实际弯曲电缆与持相同羽角的直电缆上对应的接收点的位置误差)的平面分布图和按炮线顺序排列的散点图。从图6更容易看出误差的平面分布细节，而图7则便于看到各炮线间误差的相对大小。图8是L油田基数据全部接收点位置误差统计分布(包含193523次放炮，每次放炮记录1224个接收点位置，共2.3亿个数据)，全部接收点的平均位置误差为33.64m，该误差值偏大表明L油田基数据可重复性较差。

2)设计监测数据观测系统增大覆盖范围的同时提高数据的冗余度

监测数据采集观测系统既要能够完全覆盖基数据采集观测系统又要包含比基数据更多的地震道数。可以通过增加采集电缆数量的方式扩大监测数据的覆盖范围。L油田基数据于2011年采集，只使用了三条采集电缆。目前新一些的物探船如COSL(中海油服)的721和720物探船可同时拖拽12条8000米长的采集电缆施工，给上述方法的应用创造了条件。

如图2所示，是一个监测数据采集观测系统示意图。图中深色圆点是基数据采集观测系统所使用的3条接收电缆，采集时受由西向东的洋流影响产生漂移。三角形是监测数据采集观测系统所使用的7条接收电缆，其中间3条接收电缆与基数据采集观测系统的3条接收电缆相对应，两侧又各增加了2条接收电缆，接收电缆间距和接收点间距与基数据采集观测系统保持一致。监测数据采集时，同样会因为洋流影响产生电缆漂移，实际形态难以预测，但选择与基数据采集相同的时间窗口实施采集通常会产生与基数据采集大致相同的羽角。此时无论采集时接收电缆如何漂移，监测数据采集观测系统保持大概率能够覆盖基数据电缆，利用监测数据的数据冗余，从图2所示的监测数据采集位置上总能够找到与基数据采集位置更匹配的接收点。

3)采用7缆观测系统完成基数据和监测数据的模拟采集

本实施例只针对L油田时移地震监测数据采集设计完成方法验证，并未实际开展野外采集作业。采用射线追踪数值模拟方法合成基数据和监测数据，步骤如下：

3.1)根据基数据地震解释成果建立L油田三维速度模型；

3.2)按基数据P190导航定位，数值模拟基数据地震采集，合成地震记录；

3.3)按监测数据P190导航定位，数值模拟监测数据采集，合成地震记录。

其中，监测数据P190文件基于基数据P190文件改造形成，如图2所示，监测数据包含7条直电缆，且与基数据保持相同的电缆羽角，而它们的炮点位置相同。

4)一致性道集抽取

从基数据和监测数据中找到相对应的炮点，针对该炮基数据中的每个接收点按距离最近原则，从该炮监测数据接收点中找到相对应的接收点。重复上述操作直至全部基数据都从监测数据中找到相匹配的地震道。图9展示了对图2所示的炮点采集监测数据的一致性道集抽取结果。其中基数据采集电缆出现了较大的弯曲变形，电缆中间部分的接收点较电缆拉直状态漂移近2个缆间距。监测数据一致性抽道完成后，从相邻的3条电缆上抽取接收点构成拼接缆与基数据采集缆对应。显而易见，这时炮点位置相同，接收点位置更加接近，基数据和监测数据的一致性得到提高。图10是监测数据一致性道集抽取后按炮线排放的单炮接收点平均位置误差散点图，对比图7，位置误差减小，数据的一致性变得更好。

5)基数据和监测数据的一致性分析

采用相同的处理流程和相同的处理参数完成基数据和一致性抽道后的监测数据的处理。合成的地震数据不含噪音和多次波，因此只需完成直达波切除和几何扩散补偿后即可结合速度模型输出叠前深度偏移成像数据体。计算基数据成像剖面和监测数据成像剖面标志层位的NRMS值，评估两次采集地震数据的一致性。NRMS值受相位和振幅差、时移误差和噪音的影响，值越小说明数据的一致性越好。实际生产中，一般以储层上方标志层位的NRMS值小于0.1作为评判标准，NRMS值小于0.1表明基数据和监测数据的一致性较好，采集位置误差带来的数据一致性影响相对储层物性变化引起的数据差异很小；否则认为两次采集数据的一致性较差，会影响对储层物性变化的正确判断。图11是沿L油田一条xline线截取的叠前深度偏移成像数据体剖面对比。监测数据是步骤3)中7条直电缆中的中间3条电缆采集的数据。从差剖面上能够看到比较强的残留能量。计算该剖面基数据和监测数据的NRMS值为0.27，超过了门槛值0.1，说明监测数据与基数据的可重复性较差，如果直接用作时移地震数据分析，很可能会影响对储层物性变化的正确判断，进而导致剩余油预测失败。图12是7条缆采集后再经匹配抽道的监测数据一致性分析结果。差剖面上的能量残留明显减少，与基数据的NRMS值从0.27降低至0.067，低于门槛值0.1，表明因采集施工产生的位置误差带来的数据一致性影响降至可以接受的水平，有效提高了基数据和监测数据的一致性。

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 (10)

1.一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，其特征在于包括以下步骤：

1)在基数据采集观测系统的基础上设计监测数据采集观测系统；

2)采用步骤1)设计的监测数据采集观测系统，选择与基数据采集观测系统相同的时间窗口，沿基数据采集测线完成同方向的监测数据采集；

3)利用监测数据的冗余性逐炮从监测数据中抽取与基数据采集时位置最匹配的地震道数据；

4)对基数据的可重复性进行分析，并根据分析结果对基数据和监测数据进行一致性分析，若满足一致性要求则输出监测数据，否则返回步骤1)重新对监测数据采集观测系统进行设计直至满足一致性要求。

2.如权利要求1所述的一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，其特征在于：所述步骤1)中，对监测数据采集观测系统进行设计时，其设计目标是监测数据采集观测系统既要能够完全覆盖基数据采集观测系统又要能够包含比基数据更多的地震道数。

3.如权利要求2所述的一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述监测数据采集观测系统为在基数据采集观测系统的接收电缆两侧各增加2条接收电缆，并保持与基数据采集观测系统相同的缆间距和接收点间距。

4.如权利要求1所述的一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，其特征在于：所述步骤3)中，利用监测数据的冗余性逐炮从监测数据中抽取与基数据采集时位置最匹配的地震道数据时，包括以下步骤：

3.1)逐条炮线解析基数据和监测数据的P190导航文件，分别建立基数据和监测数据的炮线名F列表、船参考点坐标V列表、炮点坐标S列表和接收点坐标R列表四个全局列表；

3.2)将基数据采集航线逐条拟合成直线，建立采集航线列表L，该基数据采集航列表L中的一行记录指定了一条基数据采集航线的拟合直线；

3.3)按顺序选取采集航线列表L的一条记录，计算监测数据中各船参考点坐标V到该记录对应的拟合直线的距离，找出与该拟合直线对应的基数据采集航线相匹配的监测数据采集航线；

3.4)在匹配的监测数据采集航线中，根据炮点坐标S从基数据和监测数据中找到匹配的炮点；

3.5)根据步骤3.3)定位的监测数据采集航线和步骤3.4)定位的炮点找到相应的接收点，按距离最近原则匹配基数据和监测数据的接收点；

3.6)按基数据接收点顺序输出步骤3.5)匹配的监测数据接收点位置上的地震道数据；

3.7)重复步骤3.4)～步骤3.6)，完成该基数据采集航线全部放炮的监测数据匹配抽道；

3.8)重复步骤3.3)～步骤3.7)，完成监测数据全部测线的时移地震一致性匹配抽道。

5.如权利要求4所述的一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，其特征在于：所述步骤3.1)中，各全局列表介绍如下：

所述炮线名F列表是一个字符串列表，该列表中每行记录一个炮线名，共炮线数个记录，记录按炮线名顺序排放；

所述船参考点坐标V列表是一个M×4的单精度矩阵，M是总炮数，第1列存放炮线名顺序号，第2列是炮号，第3列是船参考点横坐标，第4列是船参考点纵坐标；

所述炮点坐标S列表是一个M×4的单精度矩阵，第1列存放炮线名顺序号，第2列是炮号，第3列是炮点横坐标，第4列是炮点纵坐标；

所述接收点坐标R列表是一个M×(2+N×2)的单精度矩阵，N是单炮接收点数，第1列存放炮线名顺序号，第2列是炮号，此后的N个奇数列分别是N个顺序排放的接收点的横坐标，而从第4列开始的N个偶数列是N个顺序排放的接收点的纵坐标；

所述船参考点坐标V、炮点坐标S和接收点坐标R列表中的同一行记录，指定了同一个炮线文件中的同一次放炮激发时的船参考点位置、炮点位置和相对应的接收点位置。

6.如权利要求4所述的一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，其特征在于：所述步骤3.2)中，基数据采集航线L列表是一个S×2的单精度矩阵，S是总炮线数，第1列存放航线斜率k，第2列是纵截距b。

7.如权利要求4所述的一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，其特征在于：所述步骤3.3)中，找出与该拟合直线对应的基数据采集航线相匹配的监测数据采集航线的方法，包括以下步骤：

3.3.1)计算监测数据中各船参考点V到该记录对应的拟合直线的距离d；

3.3.2)将各船参考点V到该记录对应的拟合直线的距离d与预设距离阈值相比较，找出与该拟合直线对应的基数据采集航线相匹配的监测数据采集航线。

8.如权利要求7所述的一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，其特征在于：所述步骤3.3.1)中，计算监测数据的船参考点V到该记录对应的拟合直线的距离d时，按照如下公式：

式中，k和b分别为拟合直线的斜率和截距，(x_v,y_v)为船参考点V的坐标。

9.如权利要求7所述的一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集方法，其特征在于：所述步骤3.3.2)中，基于监测数据的船参考点V到该记录对应的拟合直线的距离找出与该拟合直线对应的基数据采集航线相匹配的监测数据采集航线的方法为：将距离门槛值设定为炮线距的一半，当计算得到的距离d小于门槛值的点超过半数时，判定该监测数据采集航线与基数据拟合采集航线重叠。

10.一种提高时移地震数据可重复性的拖缆采集系统，其特征在于，包括：

监测数据采集观测系统设计模块，用于在基数据采集观测系统的基础上设计监测数据采集观测系统；

监测数据采集模块，用于采用设计的监测数据采集观测系统，选择与基数据采集观测系统相同的时间窗口，沿基数据采集测线完成同方向的监测数据采集；

监测数据抽取模块，用于利用监测数据的冗余性逐炮从监测数据中抽取与基数据采集时位置最匹配的地震道数据；

一致性分析模块，用于对基数据的可重复性进行分析，并根据分析结果对基数据和监测数据进行一致性分析，若满足一致性要求则输出监测数据，否则返回监测数据采集观测系统设计模块重新对监测数据采集观测系统进行设计直至满足一致性要求。

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