CN113917521B - 基于目的层的可视化地震资料采集优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于目的层的可视化地震资料采集优化方法，包括以下步骤在三维地质模型的的深度等值线上标覆盖次数；选择具有复杂地下构造的目标地层，获取纵切面；确定目标地层的一个区域内构造线两条边界法线出射到地表的位置，得到地表最小能量衰减区间；确定目标地层同一区域内构造线两个边界点垂直出射地表的位置，得到地表偏移成像区间；同一区域内，地表最小能量衰减区间和地表偏移成像区间之间重叠部分作为该同一区域最佳加密炮检点线位置区间；根据得到的最佳加密炮检点线位置区间，增设炮检点位置。本发明可有效增加目的层复杂构造处的覆盖次数，使同一个目的层能所处深度不同但覆盖次数基本相同，保证能量均匀。

Description

基于目的层的可视化地震资料采集优化方法及系统

技术领域

本发明涉及地震资料采集技术领域，尤其涉及一种基于目的层的可视化地震资料采集优化方法及系统。

背景技术

3D地震资料采集观测系统的纵横比、覆盖次数、面元大小、排列长度等决定观测系统基本属性。通常认为地震资料采集设计的观测系统排列长度等于主要勘探目的层深度的2倍或最大目的层深度，在此理念下设计的观测系统排列长度基本上是个定值，不超过最大目的层的埋藏深度。所谓满覆盖次数是指最大埋深目的层达到了满覆盖次数，而其他埋藏浅或略浅目的层的有效覆盖次数，有的可以达到满覆盖次数设计要求，而更多的目的层覆盖次数却低于满覆盖次数，这个问题一直没有得到解决，只能给出目标地层的估计覆盖次数，这必然影响不同目的层的成像效果。究其主要原因是地层埋藏深度变化，以及地层倾角变化大引起，使得设计的覆盖次数在纵横向上分布不均匀，不仅不能明确设计覆盖次数发生较大变化的构造部位，而且还不能给出其在地下目的层上的分布范围和其对应的地表位置。

另外，地震资料采集设计中的基于波动方程的地震波场模拟照明分析技术，目前只能模拟二维地质数字模型的波场，现有基于二维地质模型的射线追踪采集参数论证，缺乏对炮检点线的优化方法。二维波动方程照明分析，也很难以描述加密激发点和接收点位置，而且计算周期长，效率低。由于其模拟出的波场变化非常繁杂，反而复杂化了炮检点的优选，对现场施工指导作用不强。

发明内容

本发明的目的在于针对“双(地下和地上)复杂”地区地震资料采集技术设计中的问题，提供一种可优化观测系统属性，提高地层成像效果，实现炮检点线优化的基于目的层的可视化地震资料采集方法及系统。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种基于目的层的可视化地震资料采集优化方法，包括以下步骤：

根据目标地层的深度范围计算出相应的覆盖次数表，在三维地质模型的层面上，按覆盖次数表中的深度标注等值线，并在等值线上标覆盖次数；

选择深度超过一定阈值或者具有复杂地下构造的目标地层，获取三维地质模型的纵切面；

找到纵切面上目标地层的构造面，根据复杂程度划分区域；

确定目标地层的一个区域内构造线两条边界法线出射到地表的位置，两条法线为该区域最小能量衰减路径，得到地表最小能量衰减区间；

确定目标地层同一区域内构造线两个边界点垂直出射地表的位置，两条垂线为该区域偏移成像范围线，得到地表偏移成像区间；

同一区域内，地表最小能量衰减区间和地表偏移成像区间之间重叠部分作为该同一区域最佳加密炮检点线位置区间；

根据得到的最佳加密炮检点线位置区间，增设炮点位置和检波点位置。

接上述技术方案，若不同区域的最佳加密炮检点线位置区间具有重合，则选择重合部分作为最终增设炮检点区域。

接上述技术方案，目标地层的深度范围未超过一定阈值的区域，根据标注的覆盖次数布设炮检点位置。

接上述技术方案，还包括步骤：

将最佳加密炮检点线位置区间投射到真实地表三维影像上，再选择相应激发和埋置条件，布设炮点位置和检波点位置。

接上述技术方案，具体采用由下往上垂向投影至地表的方法来确定地表偏移成像区间。

接上述技术方案，具体采用构造法向投影到地表的方法确定减少地震波衰减的最佳路径，得到地表最小能量衰减区间。

接上述技术方案，还包括步骤：

根据增设的炮检点位置，重新标注等值线上的标覆盖次数。

本发明还提供了一种基于目的层的可视化地震资料采集优化系统，包括：

覆盖次数标记模块，用于根据目标地层的深度范围计算出相应的覆盖次数表，在三维地质模型的层面上，按覆盖次数表中的深度标注等值线，并在等值线上标覆盖次数；

构造面划分模块，用于选择深度超过一定阈值或者具有复杂地下构造的目标地层，获取三维地质模型的纵切面；找到纵切面上目标地层的构造面，根据复杂程度划分区域；

地表最小能量衰减区间获取模块，用于确定目标地层的一个区域内构造线两条边界法线出射到地表的位置，两条法线为该区域最小能量衰减路径，得到地表最小能量衰减区间；

地表偏移成像区间获取模块，用于确定目标地层同一区域内构造线两个边界点垂直出射地表的位置，两条垂线为该区域偏移成像范围线，得到地表偏移成像区间；

最佳加密炮检点线位置获取模块，用于在同一区域内，将地表最小能量衰减区间和地表偏移成像区间之间重叠部分作为该同一区域最佳加密炮检点线位置区间；

炮检点布设模块，用于根据得到的最佳加密炮检点线位置区间，增设炮检点位置。

接上述技术方案，最佳加密炮检点线位置获取模块还用于在不同区域的最佳加密炮检点线位置区间具有重合时，选择重合部分作为最终增设炮检点区域。

本发明还提供了一种计算机存储介质，其可被处理器执行，且其内存储有计算机程序，该计算机程序执行上述技术方案所述的基于目的层的可视化地震资料采集优化方法。

本发明产生的有益效果是：本发明针对同一个目的层在不同的位置埋藏深度不同以及地下构造复杂的情形，通过从叠加成像的角度和偏移成像两个角度，找到反射点能量衰减最小的地表位置，以及复杂地震波场的最佳接收位置，两个位置进行综合叠加就可以寻找到最有效、最经济的激发点和接收点位置，在原有炮检点的布设基础上，增加布设炮点位置和检波点位置，从而有效增加目的层复杂构造处的覆盖次数，使同一个目的层能所处深度不同但覆盖次数基本相同，保证能量均匀。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1a是二维地震勘探1次反射原理示意图；

图1b是二维地震勘探2次反射叠加原理示意图；

图2是本发明实施例基于目的层的可视化地震资料采集优化方法流程图；

图3是本发明另一实施例基于目的层的可视化地震资料采集优化方法流程图；

图4a是构造带上覆红色地层覆盖次数分布图；

图4b是下覆黄色层覆盖次数分布图；

图5是寻找复杂地下构造的地表最佳加密炮检点线位置区间方法示意图；

图6a是2线2炮观测系统的覆盖次数分布图；

图6b是2线2炮观测系统加密1条炮线的覆盖次数分布图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

地球物理勘探中，假设复杂地表的高程和复杂地下的地层高程均为水平层状的情况。这样一个激发物理点对应一个接收物理点的地下目的层的反射点位置如图1a所示，这个地层反射点位置的覆盖次数就为1次，这样的一个激发物理点和一个接收物理点就是一个炮检对(炮点+检波点)。如图1b所示对应该反射点的不同位置的炮检对越多，覆盖次数就会越多。三维观测系统中，通过改变子观测系统参数，尤其是检波点线参数(接收点道距、接收点个数)和激发点参数(激发点距、激发点个数)，来分析覆盖次数的变化情况，直到目标地层的覆盖次数最能满足地质任务要求(信噪比、分辨率、能量、相位、连续性、小断距、溶洞体、面元、覆盖次数等)。实际上三维地震采集观测系统是由多条炮线和多条检波点线组成，因此所对应的十字子炮检观测系统就很多，因此覆盖次数为1的区域，就会随着十字炮检对的增加而增加。不同地震采集项目设计的观测系统不同对应十字炮检对的子观测系统不同，属性也会有较大的差别，也就是子观测系统的炮点距离、炮点线距离、检波点距离、检波线距离等，在此基础上的覆盖次数就是三维观测系统完成地质任务的关键参数。

为了增加复杂构造层的覆盖次数，满足不同目的层的成像效果，本发明实施例提供了一种基于目的层的可视化地震资料采集优化方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：

S1、根据目标地层的深度范围计算出相应的覆盖次数表，在三维地质模型的层面上，按覆盖次数表中的深度标注等值线，并在等值线上标覆盖次数，如图4a、4b所示；

S2、选择深度超过一定阈值或者具有复杂地下构造的目标地层，获取纵切面；

S3、找到纵切面上目标地层的构造面，根据复杂程度划分区域；

S4、确定目标地层的一个区域内构造线两条边界法线出射到地表的位置，两条法线为该区域最小能量衰减路径，得到地表最小能量衰减区间；

S5、确定目标地层同一区域内构造线两个边界点垂直出射地表的位置，两条垂线为该区域偏移成像范围线，得到地表偏移成像区间；

S6、同一区域内，地表最小能量衰减区间和地表偏移成像区间之间重叠部分作为该同一区域最佳加密炮检点线位置区间；

S7、根据得到的最佳加密炮检点线位置区间，增设炮点位置和检波点位置。

进一步地，若不同区域的最佳加密炮检点线位置区间具有重合，则选择重合部分作为最终增设炮检点区域。

每一个激发点(即炮点)的接收排列范围并不是一条排列线8道接收点(1条炮线对应1条排列线)，而是由许多条排列线、许多接收点组成。如图6a所示，为2线2炮的对应关系。实际上的观测系统是n线m炮的关系，有效的接收排列长度(在排列线距、炮线距一定的情况下，地震反射波的有效地表接收范围大小就可以决定了n线、m炮的选择大小)是目的层的埋藏深度决定，这样覆盖次数就受目的层的深度限制，不同目的层的深度不同，其有效的覆盖次数也不同。因此步骤S1可以在专业软件(例如Omni、绿山、克朗等)上进行限制排列长度的模拟，然后在三维地质模型的层面上，根据目标地层的深度范围计算出相应的覆盖次数表，按表的深度选择标注的等值线和在等值线上标覆盖次数。

如果目标地层的深度范围未超过一定阈值的区域，或者目标地层的部分区域结构不复杂，则不需要增设炮检点位置，可直接根据标注的覆盖次数布设炮检点位置。

然而，实际上野外地表起伏不平，地下构造也很复杂。这样同一个目的层在不同的位置埋藏深度不同，覆盖次数也不同，通常认为每个激发点对应的有效接收排列长度(覆盖半径)等于埋藏深度。要想提高某个关键层位的覆盖次数就要针对该位置，在有效的位置增加激发点和接收点，如图6b所示，也就是在原有观测系统上优选添加。从叠加成像的角度而言，针对反射点的垂直入射和垂直出射的能量衰减最小，目标层段位置的每个反射点的法线地表位置需要知道；从偏移成像而言，波动方程成像要求每个反射点就是波源，因此就需要知道关键地段的每个点在地表的位置，而其也是复杂地震波场的最佳接收位置。综合叠加成像和偏移成像，就可以寻找到最有效、最经济的激发点和接收点位置，对应观测系统有规律的进行布设。目标地层段的有效覆盖次数可以通过针对性的加密炮点和接收点来提高。在地震采集设计观测系统时，需要使同一个目的层能保证所处深度不同但覆盖次数基本相同，这样以保证能量均匀。

如图3所示，本发明另一实施例的方法中，根据增设的炮检点位置，重新标注等值线上的标覆盖次数，可快速直观的显示优化后的覆盖次数，并可以在三维观测系统中显示优化后的炮检点地表位置和坐标范围。

如图5所示，步骤S4可具体采用构造法向投影到地表的方法确定减少地震波衰减的最佳路径，得到地表最小能量衰减区间。步骤S5可具体采用由下往上垂向投影至地表的方法来确定地表偏移成像区间。图5给出了基于地下目标构造采用构造面边界法线出射地表位置确定最小能量衰减路径的优选激发炮检点线位置的过程，并给出了通过构造线边界点垂直出射地表位置确定偏移成像效果的优选炮检点线位置的过程，两者综合叠加，则得到需要增加的激发点和接收点位置。

例如山前带逆掩推覆构造，将逆掩断层下盘覆盖次数低的区域投影到地表，圈定出加密检波点线的避开范围后，分别根据上述实施例的方法找到地层下倾或逆掩断层在地表的加密炮检点位置，该位置增设炮检对，从而改善弱反射区照射强度。

本发明一具体实施例中，步骤S7中具体将最佳加密炮检点线位置区间投射到真实地表三维影像上，再选择相应激发和埋置条件，布设炮点位置和检波点位置。通过这种方式调整反射目的层的不同部位的覆盖次数，使同一地层的覆盖次数或反射能量相对均匀。

为了实现上述实施例的方法，本发明提供了基于目的层的可视化地震资料采集优化系统，其包括：

覆盖次数标记模块，用于根据目标地层的深度范围计算出相应的覆盖次数表，在三维地质模型的层面上，按覆盖次数表中的深度标注等值线，并在等值线上标覆盖次数；

构造面划分模块，用于选择深度超过一定阈值或者具有复杂地下构造的目标地层，获取三维地质模型的纵切面；找到纵切面上目标地层的构造面，根据复杂程度划分区域；

地表最小能量衰减区间获取模块，用于确定目标地层的一个区域内构造线两条边界法线出射到地表的位置，两条法线为该区域最小能量衰减路径，得到地表最小能量衰减区间；

地表偏移成像区间获取模块，用于确定目标地层同一区域内构造线两个边界点垂直出射地表的位置，两条垂线为该区域偏移成像范围线，得到地表偏移成像区间；

最佳加密炮检点线位置获取模块，用于在同一区域内，将地表最小能量衰减区间和地表偏移成像区间之间重叠部分作为该同一区域最佳加密炮检点线位置区间；

炮检点布设模块，用于根据得到的最佳加密炮检点线位置区间，增设炮检点位置。

接上述技术方案，最佳加密炮检点线位置获取模块还用于在不同区域的最佳加密炮检点线位置区间具有重合时，选择重合部分作为最终增设炮检点区域。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现相应功能。本实施例的计算机可读存储介质用于在被处理器执行时实现方法实施例的基于目的层的可视化地震资料采集优化方法。

综上，本发明结合地下地质空间信息和地表地理影像信息的地震资料采集观测系统优选和炮检点线优化的设计方法，即利用地下空间三维地质建模的爆炸分析技术，分析已设计地震采集观测系统对不同目的层的覆盖次数贡献大小，通过改变已有观测系统来调整目的层覆盖次数变化，以期目的层覆盖次数达到均衡分布，可经过计算机反复迭代优选出最终施工所用的地震资料采集观测系统。针对复杂构造，采用由下往上垂向投影至地表的办法来确定弱信号目标在地表的对应位置，从而确定有利于偏移波场成像的加密炮检点线位置。采用构造法向投影到地表的办法确定减少地震波衰减的最佳路径，然后在此路径确定的地表范围内，优选激发和接收点加密位置。将两者优选出的炮检点地表位置结合在一起就是加密炮点和加密检波点线的最佳经济位置。

进一步地，本发明可以快速直观的显示优化后的覆盖次数和优化后的炮检点地表位置和坐标范围，给地震资料采集参数优化设计带来空间临场感，并给地震资料采集效果评价带来先验分析手段。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于目的层的可视化地震资料采集优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据目标地层的深度范围计算出相应的覆盖次数表，在三维地质模型上，按覆盖次数表中的深度标注等值线，并在等值线上标覆盖次数；

选择深度超过一定阈值或者具有复杂地下构造的目标地层，获取三维地质模型的纵切面；

找到纵切面上目标地层的构造面，根据复杂程度划分区域；

确定目标地层的一个区域内构造线两条边界法线出射到地表的位置，两条法线为该区域最小能量衰减路径，得到地表最小能量衰减区间；

确定目标地层同一区域内构造线两个边界点垂直出射地表的位置，两条垂线为该区域偏移成像范围线，得到地表偏移成像区间；

同一区域内，地表最小能量衰减区间和地表偏移成像区间之间重叠部分作为该同一区域最佳加密炮检点线位置区间；

根据得到的最佳加密炮检点线位置区间，增设炮点位置和检波点位置。

2.根据权利要求1所述的基于目的层的可视化地震资料采集优化方法，其特征在于，若不同区域的最佳加密炮检点线位置区间具有重合，则选择重合部分作为最终增设炮检点区域。

3.根据权利要求1所述的基于目的层的可视化地震资料采集优化方法，其特征在于，目标地层的深度范围未超过一定阈值的区域，根据标注的覆盖次数布设炮检点位置。

4.根据权利要求1所述的基于目的层的可视化地震资料采集优化方法，其特征在于，具体将最佳加密炮检点线位置区间投射到真实地表三维影像上，再选择相应激发和埋置条件，增设炮点位置和检波点位置。

5.根据权利要求1所述的基于目的层的可视化地震资料采集优化方法，其特征在于，具体采用由下往上垂向投影至地表的方法来确定地表偏移成像区间。

6.根据权利要求1所述的基于目的层的可视化地震资料采集优化方法，其特征在于，具体采用构造法向投影到地表的方法确定减少地震波衰减的最佳路径，得到地表最小能量衰减区间。

7.根据权利要求1所述的基于目的层的可视化地震资料采集优化方法，其特征在于，还包括步骤：

根据增设的炮检点位置，重新标注等值线上的标覆盖次数。

8.一种基于目的层的可视化地震资料采集优化系统，其特征在于，包括：

覆盖次数标记模块，用于根据目标地层的深度范围计算出相应的覆盖次数表，在三维地质模型的层面上，按覆盖次数表中的深度标注等值线，并在等值线上标覆盖次数；

构造面划分模块，用于选择深度超过一定阈值或者具有复杂地下构造的目标地层，获取三维地质模型的纵切面；找到纵切面上目标地层的构造面，根据复杂程度划分区域；

地表最小能量衰减区间获取模块，用于确定目标地层的一个区域内构造线两条边界法线出射到地表的位置，两条法线为该区域最小能量衰减路径，得到地表最小能量衰减区间；

地表偏移成像区间获取模块，用于确定目标地层同一区域内构造线两个边界点垂直出射地表的位置，两条垂线为该区域偏移成像范围线，得到地表偏移成像区间；

最佳加密炮检点线位置获取模块，用于在同一区域内，将地表最小能量衰减区间和地表偏移成像区间之间重叠部分作为该同一区域最佳加密炮检点线位置区间；

炮检点布设模块，用于根据得到的最佳加密炮检点线位置区间，增设炮检点位置。

9.根据权利要求8所述的基于目的层的可视化地震资料采集优化系统，其特征在于，最佳加密炮检点线位置获取模块还用于在不同区域的最佳加密炮检点线位置区间具有重合时，选择重合部分作为最终增设炮检点区域。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，其可被处理器执行，且其内存储有计算机程序，该计算机程序执行权利要求1-7中任一项所述的基于目的层的可视化地震资料采集优化方法。