CN114076975A - 三维地震观测系统布设方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三维地震观测系统布设方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法，包括：三维地质模型建立及正演模拟；根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数；按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数；其中，所述相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使所述浅层地质模型与所述深层地质模型的面元一致；在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。能够兼顾浅、中、深不同勘探目的层的勘探需求，来满足三维地震勘探的实际需要，能有效降低地震采集成本，地震勘探的效益高，适用于针对不同目的的三维地震采集，具有广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及三维地震勘探技术领域，具体是一种三维地震观测系统布设方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
三维地震观测系统，是在三维地震数据采集时用来描述面积上分布的激发点与接收点之间空间位置关系的观测方式，它是地震观测系统中一种常见的观测方式，也是现代地震勘探进行详查和油气田勘探及开发中主要采用的观测方式，具有灵活多变的特点，能够克服各种复杂地表条件的限制，在石油、煤炭、矿藏、公路勘测及城市规划建设等领域得到广泛应用。
现有技术中的三维地震观测系统，包括如下分类方式：
(1)按照束线滚动方式，可以划分为束状三维和块状三维；
(2)按照炮线与接收线的关系，可以划分为正交式束状、斜交式束状、砖墙式束状、“Z”式束状等；
(3)按照方位角，可以划分为宽方位或窄方位等。
除了变观观测系统之外，三维地震观测系统通常采用固定的模板，基于压缩感知的三维地震观测系统布设突破了这一框架，其采用了非固定接收点距和激发点距。
三维地震资料为油气田勘探和开发提供了支撑，但同时三维地震资料的采集也存在需要完善和改进之处，在三维地震观测系统的设计中，由于三维地震观测方式需要满足“对称性、连续性、均匀性、充分性”等要求，因此，针对不同深度的勘探目的层，通常采用缩小面元、接收线距和炮线间距等方法，但也因此大幅度增加了地震资料采集成本，且得到的数据体也不能完全满足近地表结构及去噪、静校正和浅表层精细速度建模等需求，在构造复杂的地区，如山前带、巨厚沙漠等区域，地震剖面品质有待提高。
浅表层调查的观测系统通常采用超小道距、小线距和小炮排距进行施工，通过增加排列长度(偏移距)和接收线束，满足深层地震勘探的要求，但地震资料的采集成本也将随之呈几何级数地上升，使得地震勘探效益低，不具有广泛的实用性。
本技术领域目前没有一个固定的地震观测系统模板，能够兼顾浅、中、深不同勘探目的层的勘探需求，来满足三维地震勘探的实际需要。
发明内容
本发明提供一种三维地震观测系统布设方法、装置、电子设备及存储介质，能够兼顾浅、中、深不同勘探目的层的勘探需求，来满足三维地震勘探的实际需要，能有效降低地震采集成本，地震勘探的效益高，适用于针对不同目的的三维地震采集，具有广泛的实用性。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种三维地震观测系统布设方法，所述三维地震观测系统布设方法，包括：
三维地质模型建立及正演模拟；
其中，所述三维地质模型包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型；
根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数；
其中，所述三维地震观测系统组合包括面向不同地质模型的三维地震观测系统；
按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数；
其中，所述相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使所述浅层地质模型与所述深层地质模型的面元一致；
在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。
根据本发明的实施例，可选地，在上述的三维地震观测系统布设方法中，所述三维地质模型建立及正演模拟，包括：
建立三维地质模型；
对所述三维地质模型进行正演模拟，得到正演模拟资料，所述正演模拟资料包括模拟波场记录。
根据本发明的实施例，可选地，在上述的三维地震观测系统布设方法中，所述根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数，包括：
根据采集的地震实际资料及正演模拟资料进行反演；
根据反演结果确定最小道间距。
根据本发明的实施例，可选地，在上述的三维地震观测系统布设方法中，所述根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数，还包括：
根据反演结果确定面元大小、最大的最小偏移距、最小的最大偏移距、最低有效覆盖次数及炮线间距。
根据本发明的实施例，可选地，在上述的三维地震观测系统布设方法中，所述三维地震观测系统组合，包括：高密度窄方位观测系统及稀疏宽方位观测系统；
其中，所述高密度窄方位观测系统是面向浅层地质模型的三维地震观测系统，所述稀疏宽方位观测系统是面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统。
根据本发明的实施例，可选地，在上述的三维地震观测系统布设方法中，所述浅层地质模型与所述深层地质模型的面元一致的条件，包括：
面向深层地质模型的三维地震观测系统的道间距和炮点间距是最小道间距的整数倍；
面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距是炮点间距的整数倍；
面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距是面向浅层地质模型的三维地震观测系统的接收线距的整数倍。
根据本发明的实施例，可选地，在上述的三维地震观测系统布设方法中，所述在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统，包括：
在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，增加面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距并减小接收线数。
第二方面，本发明提供一种三维地震观测系统布设装置，所述三维地震观测系统布设装置，包括：
模型建立及正演模拟模块，用于三维地质模型建立及正演模拟；
其中，所述三维地质模型包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型；
反演模块，用于根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数；
其中，所述三维地震观测系统组合包括面向不同地质模型的三维地震观测系统；
第一优化模块，用于按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数；
其中，所述相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使所述浅层地质模型与所述深层地质模型的面元一致；
第二优化模块，用于在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。
第三方面，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述的三维地震观测系统布设方法。
第四方面，本发明提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现如第一方面所述的三维地震观测系统布设方法。
与现有技术相比，上述技术方案中的一个或多个实施例至少具有如下优点或有益效果：
本发明提供一种三维地震观测系统布设方法、装置、电子设备及存储介质，所述三维地震观测系统布设方法，包括：三维地质模型建立及正演模拟；其中，所述三维地质模型包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型；根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数；其中，所述三维地震观测系统组合包括面向不同地质模型的三维地震观测系统；按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数；其中，所述相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使所述浅层地质模型与所述深层地质模型的面元一致；在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。该方法能够兼顾浅、中、深不同勘探目的层的勘探需求，来满足三维地震勘探的实际需要，能有效降低地震采集成本，地震勘探的效益高，适用于针对不同目的的三维地震采集，具有广泛的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例一提供的三维地震观测系统布设方法流程图；
图2是本发明实施例一提供的三维地质模型建立及正演模拟的步骤流程图；
图3是本发明实施例一提供的根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数的步骤流程图；
图4是本发明实施例一提供的三维地震观测系统布设方法的另一流程图；
图5是本发明实施例三提供的三维地震观测系统布设装置框图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本发明实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
三维地震勘探在油气勘探与开发中发挥着关键性作用，地震资料为含油气预测、井位部署、油气层压力预测及油气田开发等提供了依据。
地震勘探包括野外采集、资料处理和资料解释三个子过程。对地震资料的主要影响包括：复杂浅表层结构对波传播的影响、地下构造复杂程度对速度分析与偏移成像精度的影响、储层含油气性的变化对油气预测准确度的影响以及经济投入。这些影响，很大程度上聚焦于地震观测系统设计，一方面，相对于资料处理和资料解释，采集具有成本高和不可重复性的特点；另一方面，地震观测系统设计与优化的目标是获得改善或消除这些影响的条件，并有效降低地震采集成本。
面向不同目的层和不同目标的观测系统存在较大差异。复杂浅表层噪音调查和浅表层模型的观测系统，需要尽可能小的道距，并保持最浅层目的层一定的覆盖次数，因此，现有地震采集通常采用小道距、小接收线距和小炮线距，炮道密度大，生产成本高；深层勘探，为提高深层速度分析和偏移成像精度，需要相对较大的偏移距和宽的方位角，并满足一定的覆盖次数等条件，观测系统通常选择较大的道间距、接收线距、炮线距和偏移距等。
浅表层对深层勘探的影响越来越收到重视。浅表层结构是产生低信噪比的重要因素；静校正处理、速度分析以及偏移成像、提高分辨率处理等，都需要一个精准的浅表层速度模型。就目前地震采集观测系统而言，面向浅表层的观测系统可以通过增加排列长度(偏移距)和接收线束，满足深层地震勘探的要求，但采集成本将呈几何级数上升，勘探效益低；针对深层的观测系统尚不能完全满足复杂浅表层建模需求，在浅表层结构简单的区域，采用层析反演获得了一定的效果，而高频静校正问题依然存在，并影响地震分辨率；浅表层结构复杂地区，如高倾角地层，地表非一致性问题突出，观测系统导致浅表层建模精度低，直接影响地震成像结果。实际地震采集中，通过缩小道间距、接收线距和炮线间距等参数，最大限度提高浅表层建模精度，改善地震成像效果，同时地震采集成本也显著增加。
本发明的实施例提供一种三维地震观测系统布设方法，包括：三维地质模型建立及正演模拟；根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数；按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数；在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。该方法能够兼顾浅、中、深不同勘探目的层的勘探需求，来满足三维地震勘探的实际需要，能有效降低地震采集成本，地震勘探的效益高，适用于针对不同目的的三维地震采集，具有广泛的实用性。
实施例一
本实施例提供一种三维地震观测系统布设方法，图1示出了本实施例的三维地震观测系统布设方法流程图，如图1所示，该三维地震观测系统布设方法，包括步骤S110～步骤S140：
步骤S110、三维地质模型建立及正演模拟。
其中，三维地质模型包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型。
可以理解的是，本实施例中的三维地质模型，是包含了地质结构中浅、中、深部位置的全面反映地质结构的三维地质模型，包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型，因此也可以称之为浅中深全模型。
对于其中的浅层地质模型，作为地质结构中浅部位置的三维地质模型，又可以根据不同位置的结构，如起伏地表结构、近地表结构(如100米以下)、浅表层结构(如200米以下)，将浅层地质模型细化为起伏地表结构模型+近地表结构模型+浅表层结构模型。
由于现有技术中的三维地震观测系统，难以满足近地表结构及去噪、静校正和浅表层精细速度建模等需求，本实施例主要是根据浅层结构特征来设计三维地震观测系统布设方案，可以理解的是，虽然浅层成像是关键，但是正演模拟仍是需要针对整个三维地质模型开展的，本实施例对三维地质模型进行高密度三维正演模拟(采用较小的线距、较小的道距)，以包含模拟波场记录在内的正演模拟资料，建模与三维正演模拟与传统的观测系统设计相似。
可选地，图2示出了三维地质模型建立及正演模拟的步骤流程图，如图2所示，在上述的三维地震观测系统布设方法中，三维地质模型建立及正演模拟的步骤S110，进一步包括如下子步骤：
步骤S210、建立三维地质模型。
具体地，本步骤中建立的三维地质模型，是包含了地质结构中浅、中、深部位置的全面反映地质结构的三维地质模型，包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型。
步骤S220、对三维地质模型进行正演模拟，得到正演模拟资料。
其中，正演模拟资料包括模拟波场记录，可以理解的是，正演模拟资料还可以包括其他可以通过正演模拟获得的资料，此处不一一举例。
步骤S120、根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数。
其中，三维地震观测系统组合包括面向不同地质模型的三维地震观测系统。
本实施例中，利用组合的三维地震观测系统面向不同地质模型的观测，具体来说，在传统三维观测系统布设方式的基础上，将面向不同地质模型三维地震观测系统按照一定技术准则(如相容性原则)进行组合，与传统的三维观测系统布设相比，在不增加或降低地震采集成本的条件下，能兼顾地质结构中的浅、中、深层的需要。
可选地，在上述的三维地震观测系统布设方法中，三维地震观测系统组合，包括：面向不同层地质模型的三维地质观测系统。
优选地，面向不同层地质模型的三维地质观测系统，包括高密度窄方位观测系统及稀疏宽方位观测系统。
其中，高密度窄方位观测系统是面向浅层地质模型的三维地震观测系统，稀疏宽方位观测系统是面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统。
为满足深层地质模型(目的层)的需要，稀疏宽方位观测系统采用最小的最大偏移距，而本实施例中更侧重最大有效偏移距和满足速度分析精度的最小的最大偏移距，因此，高密度窄方位观测系统采用最大的最小偏移距，即满足浅层地质面向建模需要的最大偏移距。
通过结合稀疏宽方位观测系统和高密度窄方位观测系统的优点，能够实现满足地质结构中的浅、中、深层的需要。
可选地，图3示出了根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数的步骤流程图，如图3所示，在上述的三维地震观测系统布设方法中，根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数的步骤S120，包括如下子步骤：
步骤S310、根据采集的地震实际资料及正演模拟资料进行反演。
具体地，野外前期会做地震资料采集，得到地震实际资料，根据采集的地震实际资料及正演模拟资料进行地震反演(seismic inversion)，利用地震实际资料(如地表观测地震资料)，以已知地质规律和钻井、测井资料为约束，对地下岩层空间结构和物理性质进行成像(求解)，反演出地层岩性构造，作为反演结果。
步骤S320、根据反演结果确定最小道间距。
道间距越小对浅层的建模(包括速度模型、噪音模型等)越有利，利于静校正、去噪、速度分析和偏移成像，但会大幅度增加采集成本。可以通过噪音的波长和浅层结构正演模拟反演的精度确定最小道间距，例如，保证一个波长内保证有一定数量的采样点。现阶段的地震采集中，最小道间距一般小于10米。
本步骤主要是针对浅层进行论证，根据反演结果与地震实际资料，能够确定出使得实际与三维地质模型差异最小、效果最好的最小道间距，作为确定的最小道间距，此最小道间距能够使得反演精度高，效果好。
与理论对比，评价道间距对浅层结构精度的影响，并确定面向浅层模型的最小道间距，由于不同道间距反演出的浅层模型有所差异，抽取一道信号与前述建立的理论的三维地质模型对比即可，反演精度高的道间距(意味着吻合程度高)作为最终选择的最小道间距，由此确定出面向浅层模型的三维地震观测系统的布设参数。
可选地，仍如图3所示，在上述的三维地震观测系统布设方法中，根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数的步骤S120，还可以包括进一步如下子步骤：
步骤S330、根据反演结果确定面元大小、最大的最小偏移距、最小的最大偏移距、最低有效覆盖次数及炮线间距。
具体地，本步骤主要是针对深层目的层进行论证，主要是通过反演结果的成像效果进行对比分析，根据成像效果、正演模拟资料的成像效果进行基本参数统计，基本参数至少包括面元、最小偏移距、最大偏移距、最低有效覆盖次数、炮线间距，根据统计情况确定面元大小、最大的最小偏移距、最小的最大偏移距、最低有效覆盖次数、炮线间距，最大的最小偏移距适用于深层，最小的最大偏移距适用于浅中层。
可以理解的是，本实施例对步骤S320、步骤S330的执行顺序不做唯一限定，两者既可以按照先后顺序执行，也可以同时执行。
步骤S130、按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数。
其中，相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使浅层地质模型与深层地质模型的面元一致。
可以理解的是，面元相当于一个矩形，通过扩大该矩形的两个方向的尺寸，使得浅层地质模型的面元尺寸达到深层地质模型的面元尺寸。在扩大面元处理中涉及到的关键参数，包括面向不同层地质模型的三维地震观测系统的接收线间距，因此，从浅层到深层，需要通过满足一定的条件，使得浅层地质模型与深层地质模型的面元一致。
可选地，在上述的三维地震观测系统布设方法中，浅层地质模型与深层地质模型的面元一致的条件包括：
(1)面向深层地质模型的三维地震观测系统的道间距和炮点间距是最小道间距的整数倍，优选取2～4倍；
(2)面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距是炮点间距的整数倍，优选取2～3倍；
(3)面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距是面向浅层地质模型的三维地震观测系统的接收线距的整数倍，优选取3～5倍。
以面向浅层地质模型的三维地震观测系统为高密度窄方位观测系统、面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统为稀疏宽方位观测系统来说，上述浅层地质模型与深层地质模型的面元一致的条件，包括：
(1)稀疏宽方位观测系统的道间距和炮点间距是最小道间距的整数倍，优选取2～4倍；
(2)稀疏宽方位观测系统的接收线距是炮点间距的整数倍，优选取2～3倍；
(3)稀疏宽方位观测系统的接收线距是高密度窄方位观测系统的接收线距的整数倍，优选取3～5倍。
步骤S140、在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。
可选地，图4示出了本实施例的三维地震观测系统布设方法的另一流程图，如图4所示，在上述的三维地震观测系统布设方法中，在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统的步骤S140，可以进一步包括：
步骤S410、在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，增加面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距并减小接收线数。
覆盖次数是改善地震品质的关键参数，理论上，覆盖次数越高，剖面信噪比越高，但地震采集成本也就越高。因此，本步骤为了有效降低炮道密度和采集成本，在保持最低有效覆盖次数条件下，增加接收线距，并减小接收线数。
在实际应用中，根据本实施例提供的三维地震观测系统布设方法确定出的接收线距、接收线数等参数，确定出三维地震观测系统布设方案，现场布设检波器和炮点，可对现场地质结构进行三维地震观测。
本实施例中，为了满足降低生产成本的需要，采用面向不同层地质模型的三维地质观测系统组合，通过步骤S110～步骤S140及相应的子步骤按照一定原则选择合适的三维地质观测系统组合的布设参数，在不增加或降低地震采集成本的条件下，能兼顾地质结构中的浅、中、深层的需要，同时三维地震观测系统组合属性不影响地震资料效果。其中，为保持浅表层扩大面元处理后与深层一致，相容性原则中提供了浅层地质模型与深层地质模型的面元一致的条件，也就是给出了三维地震观测系统的接收线间距的基本计算办法。同时，本实施例提出了最低有效覆盖原则来优化三维地震观测系统组合，在保持目的层最低有效覆盖次数和一定方位角属性条件下，增加稀疏宽方位三维的接收线距，减小接收线数，能有效降低炮道密度和采集成本。
实施例二
本实施例提供一个三维地震观测系统布设方法的应用实例。
将实施例一提供的三维地震观测系统布设方法应用于LMS工区，进行测试和评估。该工区地质结构存在的主要问题是：浅层结构的复杂导致地震成像差，为了提高三维地震采集效果，改善地震成像效果，对该工区应用三维地震观测系统布设方法，布设三维地震观测系统。
首先，针对LMS工区的地质结构进行三维地质模型建立及正演模拟。其中，三维地质模型包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型。
其次，根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数。
具体来说，三维地震观测系统组合包括：面向不同层地质模型的三维地质观测系统。优选地，面向不同层地质模型的三维地质观测系统，包括高密度窄方位观测系统及稀疏宽方位观测系统。
其中，高密度窄方位观测系统是面向浅层地质模型的三维地震观测系统，稀疏宽方位观测系统是面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统。
根据野外前期采集的地震实际资料及正演模拟资料进行地震反演，利用地震实际资料(如地表观测地震资料)，以已知地质规律和钻井、测井资料为约束，对地下岩层空间结构和物理性质进行成像(求解)，反演出地层岩性构造，作为反演结果。
由于不同道间距反演出的浅层模型有所差异，抽取一道信号与前述建立的理论的三维地质模型对比，反演精度高的道间距(意味着吻合程度高)作为最终选择的最小道间距，由此确定出面向浅层模型的三维地震观测系统的布设参数。
进一步地，通过反演结果的成像效果进行对比分析，根据成像效果、正演模拟资料的成像效果进行基本参数统计，基本参数至少包括面元、最小偏移距、最大偏移距、最低有效覆盖次数、炮线间距，根据统计情况确定面元大小、最大的最小偏移距、最小的最大偏移距、最低有效覆盖次数、炮线间距，最大的最小偏移距适用于深层，最小的最大偏移距适用于浅中层。
再次，按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数。其中，相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使浅层地质模型与深层地质模型的面元一致。
浅层地质模型与深层地质模型的面元一致的条件，包括：
(1)稀疏宽方位观测系统的道间距和炮点间距是最小道间距的整数倍，优选取2～4倍；
(2)稀疏宽方位观测系统的接收线距是炮点间距的整数倍，优选取2～3倍；
(3)稀疏宽方位观测系统的接收线距是高密度窄方位观测系统的接收线距的整数倍，优选取3～5倍。
最后，在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，通过增加面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距并减小接收线数，优化高密度窄方位观测系统及稀疏宽方位观测系统。
理论计算和反演得到的主要参数如下：
最小道间距：10m。
中深层(目的层)面元：20m×20m。
最大的最小偏移距：7200m±。
最小的最大偏移距：2000m±。
目的层最低有效覆盖次数：≥22次。
常规三维地震观测系统的布设参数如下：
接收点/线距：40m/240m。
炮点/线间距：40m/360m。
排列片接收数：30L。
观测系统：30L8S360R(300F)
本实施例的三维地震观测系统的布设参数如下：
针对中深层的主要参数如下：
接收点/线距：40m/360m。
炮点/线间距：40m/360m。
排列片接收数：20L。
观测系统：20L9S360R(200F)
针对浅中层的主要参数如下：
接收点/线距：10m/120m。
炮点/线间距：40m/360m。
排列片接收数：5L。
面元大小：5m×20m
观测系统：5L9S360R(12.5F)
融合后的三维地震观测系统组合，相对20m×20m面元：
20L9S360R(200F)+5L9S360R(50F)
常规三维地震观测系统与本发明的三维地震观测系统组合相比，不同深度的覆盖次数及设备投入对比见表1。
表1设备投入与不同目的层有效覆盖次数对比
由表1可见，组合后不同目的层覆盖次数递增均匀，浅中层有效覆盖次数显著增加，且有效减少了检波器道数量，可见，应用了本发明的三维地震观测系统布设方法后，既能兼顾地质结构中的浅、中、深层的需要，又能有效降低炮道密度和采集成本。
实施例三
本实施例提供一种三维地震观测系统布设装置，图5示出了一种三维地震观测系统布设装置框图，如图5所示，该三维地震观测系统布设装置，包括如下模块：
模型建立及正演模拟模块510，用于三维地质模型建立及正演模拟；
其中，三维地质模型包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型；
反演模块520，用于根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数；
其中，三维地震观测系统组合包括面向不同地质模型的三维地震观测系统；
第一优化模块530，用于按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数；
其中，相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使浅层地质模型与深层地质模型的面元一致；
第二优化模块540，用于在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。
可以理解的是，模型建立及正演模拟模块510可以用于执行实施例一中的步骤S110，反演模块520可以用于执行实施例一中的步骤S120，第一优化模块530可以用于执行实施例一中的步骤S130，第二优化模块540可以用于执行实施例一中的步骤S140。
具体来说，模型建立及正演模拟模块510在进行三维地质模型建立及正演模拟时，具体用于：
建立三维地质模型；以及
对三维地质模型进行正演模拟，得到正演模拟资料。
具体地，该三维地质模型是包含了地质结构中浅、中、深部位置的全面反映地质结构的三维地质模型，包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型。正演模拟资料包括模拟波场记录，可以理解的是，正演模拟资料还可以包括其他可以通过正演模拟获得的资料。
反演模块520在根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数时，具体用于：
根据采集的地震实际资料及正演模拟资料进行反演；
根据反演结果确定最小道间距；以及
根据反演结果确定面元大小、最大的最小偏移距、最小的最大偏移距、最低有效覆盖次数及炮线间距。
第一优化模块530在按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数时，相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使浅层地质模型与深层地质模型的面元一致。以面向浅层地质模型的三维地震观测系统为高密度窄方位观测系统、面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统为稀疏宽方位观测系统来说，上述浅层地质模型与深层地质模型的面元一致的条件，包括：
(1)稀疏宽方位观测系统的道间距和炮点间距是最小道间距的整数倍，优选取2～4倍；
(2)稀疏宽方位观测系统的接收线距是炮点间距的整数倍，优选取2～3倍；
(3)稀疏宽方位观测系统的接收线距是高密度窄方位观测系统的接收线距的整数倍，优选取3～5倍。
第二优化模块540在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统时，具体用于：
在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，增加面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距并减小接收线数。
实施例四
本实施例提供一种电子设备，该电子设备可以是手机或平板电脑等，该电子设备包括存储器和处理器，该存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时实现如实施例一所述的三维地震观测系统布设方法。
处理器用于执行如实施例一中的三维地震观测系统布设方法中的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括电子设备中的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。
该处理器可以是专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable LogicDevice，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例一中的三维地震观测系统布设方法。
该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
在处理器上运行的计算机程序被执行时所实现的三维地震观测系统布设方法，包括如下步骤：
步骤S110、三维地质模型建立及正演模拟。
步骤S120、根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数。
可选地，三维地震观测系统组合，包括：面向不同层地质模型的三维地质观测系统。
优选地，面向不同层地质模型的三维地质观测系统，包括高密度窄方位观测系统及稀疏宽方位观测系统。
其中，高密度窄方位观测系统是面向浅层地质模型的三维地震观测系统，稀疏宽方位观测系统是面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统。
步骤S130、按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数。
其中，相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使浅层地质模型与深层地质模型的面元一致。
从浅层到深层，需要通过满足一定的条件，使得浅层地质模型与深层地质模型的面元一致。
可选地，在上述的三维地震观测系统布设方法中，浅层地质模型与深层地质模型的面元一致的条件包括：
(1)面向深层地质模型的三维地震观测系统的道间距和炮点间距是最小道间距的整数倍，优选取2～4倍；
(2)面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距是炮点间距的整数倍，优选取2～3倍；
(3)面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距是面向浅层地质模型的三维地震观测系统的接收线距的整数倍，优选取3～5倍。
步骤S140、在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。
可选地，三维地质模型建立及正演模拟的步骤S110，进一步包括如下子步骤：
步骤S210、建立三维地质模型。
步骤S220、对三维地质模型进行正演模拟，得到正演模拟资料。
可选地，根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数的步骤S120，包括如下子步骤：
步骤S310、根据采集的地震实际资料及正演模拟资料进行反演。
步骤S320、根据反演结果确定最小道间距。
步骤S330、根据反演结果确定面元大小、最大的最小偏移距、最小的最大偏移距、最低有效覆盖次数及炮线间距。
可选地，在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统的步骤S140，可以进一步包括：
步骤S410、在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，增加面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距并减小接收线数。
上述方法步骤的具体实施例过程可参见实施例一，本实施例在此不再重复赘述。
实施例五
本实施例提供一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现如实施例一所述的三维地震观测系统布设方法。
本实施例中的存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
上述计算机程序被处理器执行时所实现的三维地震观测系统布设方法，包括如下步骤：
步骤S110、三维地质模型建立及正演模拟。
步骤S120、根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数。
可选地，三维地震观测系统组合，包括：面向不同层地质模型的三维地质观测系统。
优选地，面向不同层地质模型的三维地质观测系统，包括高密度窄方位观测系统及稀疏宽方位观测系统。
其中，高密度窄方位观测系统是面向浅层地质模型的三维地震观测系统，稀疏宽方位观测系统是面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统。
步骤S130、按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数。
其中，相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使浅层地质模型与深层地质模型的面元一致。
从浅层到深层，需要通过满足一定的条件，使得浅层地质模型与深层地质模型的面元一致。
可选地，在上述的三维地震观测系统布设方法中，浅层地质模型与深层地质模型的面元一致的条件包括：
(1)面向深层地质模型的三维地震观测系统的道间距和炮点间距是最小道间距的整数倍，优选取2～4倍；
(2)面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距是炮点间距的整数倍，优选取2～3倍；
(3)面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距是面向浅层地质模型的三维地震观测系统的接收线距的整数倍，优选取3～5倍。
步骤S140、在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。
可选地，三维地质模型建立及正演模拟的步骤S110，进一步包括如下子步骤：
步骤S210、建立三维地质模型。
步骤S220、对三维地质模型进行正演模拟，得到正演模拟资料。
可选地，根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数的步骤S120，包括如下子步骤：
步骤S310、根据采集的地震实际资料及正演模拟资料进行反演。
步骤S320、根据反演结果确定最小道间距。
步骤S330、根据反演结果确定面元大小、最大的最小偏移距、最小的最大偏移距、最低有效覆盖次数及炮线间距。
可选地，在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统的步骤S140，可以进一步包括：
步骤S410、在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，增加面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距并减小接收线数。
上述方法步骤的具体实施例过程可参见实施例一，本实施例在此不再重复赘述。
综上所述，本发明的实施例提供一种三维地震观测系统布设方法、装置、电子设备及存储介质，该三维地震观测系统布设方法，包括：三维地质模型建立及正演模拟；其中，三维地质模型包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型；根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数；其中，三维地震观测系统组合包括面向不同地质模型的三维地震观测系统；按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数；其中，相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使所述浅层地质模型与所述深层地质模型的面元一致；在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。该方法能够兼顾浅、中、深不同勘探目的层的勘探需求，来满足三维地震勘探的实际需要，能有效降低地震采集成本，地震勘探的效益高，适用于针对不同目的的三维地震采集，具有广泛的实用性。
本发明的实施例将高密度窄方位和稀疏宽方位两种三维地震观测系统按一定技术准则的融合，提供了一种兼顾浅中深全模型的经济的三维地震采集观系统布设方法，在不增加或降低地震采集成本的条件下，能有效提升浅中层模型有效覆盖次数，实现了采用一个固定的三维观测方式，基本能满足浅中深模型勘探的需求。理论模型计算，效果显著。克服了现有三维观测系统布设的局限性缺点，理论严谨，方法简单，结果可靠，能有效降低地震采集成本，适用于针对不同目的的三维地震采集，具有广泛的实用性和推广价值。
在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统和方法实施例仅仅是示意性的。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种三维地震观测系统布设方法，其特征在于，包括：
三维地质模型建立及正演模拟，其中，所述三维地质模型包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型；
根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数，其中，所述三维地震观测系统组合包括面向不同地质模型的三维地震观测系统；
按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数；其中，所述相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使所述浅层地质模型与所述深层地质模型的面元一致；
在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。
2.根据权利要求1所述的三维地震观测系统布设方法，其特征在于，所述三维地质模型建立及正演模拟，包括：
建立三维地质模型；
对所述三维地质模型进行正演模拟，得到正演模拟资料，所述正演模拟资料包括模拟波场记录。
3.根据权利要求1所述的三维地震观测系统布设方法，其特征在于，所述根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数，包括：
根据采集的地震实际资料及正演模拟资料进行反演；
根据反演结果确定最小道间距。
4.根据权利要求3所述的三维地震观测系统的布设方法，其特征在于，所述根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数，还包括：
根据反演结果确定面元大小、最大的最小偏移距、最小的最大偏移距、最低有效覆盖次数及炮线间距。
5.根据权利要求1所述的三维地震观测系统的布设方法，其特征在于，所述三维地震观测系统组合，包括：高密度窄方位观测系统及稀疏宽方位观测系统，其中，所述高密度窄方位观测系统是面向浅层地质模型的三维地震观测系统，所述稀疏宽方位观测系统是面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统。
6.根据权利要求1所述的三维地震观测系统布设方法，其特征在于，所述浅层地质模型与所述深层地质模型的面元一致的条件，包括：
面向深层地质模型的三维地震观测系统的道间距和炮点间距是最小道间距的整数倍；
面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距是炮点间距的整数倍；
面向中层地质模型及深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距是面向浅层地质模型的三维地震观测系统的接收线距的整数倍。
7.根据权利要求1所述的三维地震观测系统布设方法，其特征在于，所述在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统，包括：
在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，增加面向深层地质模型的三维地震观测系统的接收线距并减小接收线数。
8.一种三维地震观测系统布设装置，其特征在于，包括：
模型建立及正演模拟模块，用于三维地质模型建立及正演模拟，其中，所述三维地质模型包括浅层地质模型、中层地质模型和深层地质模型；
反演模块，用于根据正演模拟资料进行反演，得到三维地震观测系统组合的布设参数，其中，所述三维地震观测系统组合包括面向不同地质模型的三维地震观测系统；
第一优化模块，用于按照相容性原则优化三维地震观测系统组合的布设参数；其中，所述相容性原则包括：将浅层地质模型进行扩大面元处理，以使所述浅层地质模型与所述深层地质模型的面元一致；
第二优化模块，用于在保持深层地质模型最低有效覆盖次数的条件下，优化三维地震观测系统组合中的各三维地震观测系统。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的三维地震观测系统布设方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的三维地震观测系统布设方法。
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