CN114994749A - 陆地地球物理勘探方法、电子设备及可读存储介质 - Google Patents
陆地地球物理勘探方法、电子设备及可读存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114994749A CN114994749A CN202210596453.XA CN202210596453A CN114994749A CN 114994749 A CN114994749 A CN 114994749A CN 202210596453 A CN202210596453 A CN 202210596453A CN 114994749 A CN114994749 A CN 114994749A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- seismic
- model
- wave
- density
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 8
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 102100029469 WD repeat and HMG-box DNA-binding protein 1 Human genes 0.000 description 1
- 101710097421 WD repeat and HMG-box DNA-binding protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 238000012905 input function Methods 0.000 description 1
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
- G01V1/282—Application of seismic models, synthetic seismograms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
- G01V1/30—Analysis
- G01V1/306—Analysis for determining physical properties of the subsurface, e.g. impedance, porosity or attenuation profiles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本发明公开了一种陆地地球物理勘探方法、电子设备及可读存储介质，属于陆地地球物理勘探技术领域。所述陆地地球物理勘探方法，包括：检测地下或地表的预设位置处产生的震动传递到地表处的第一地震波；检测所述震动传递到地表上方空气中的第二地震波；根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数；根据所述地表参数计算地下速度模型和密度模型。利用相同气象条件下，空气的声速和密度是一致的特点，检测透出地表到达空气中的第二地震波，从而使后续的反演算法更加准确，获得更加准确的地下速度模型和密度模型。
Description
技术领域
本发明属于陆地地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种陆地地球物理勘探方法、电子设备及可读存储介质。
背景技术
在陆地石油地震勘探中，目前接收地震波所用的检波器都是直接紧密接触地表，例如用尖尾椎插入地表、或者浅埋入地表等，使检波器直接与大地耦合。通过炸药或者可控震源激发产生人工地震波向地下传播，地震波遇到地下构造后产生反射，回到地表，被地表检波器接收并且记录下来，得到地震资料。这些资料通过一系列数学物理算法，最终得到地下构造成像结果，成为石油公司寻找石油的依据。
在目前的陆地地震资料处理过程中，并没有提出对地表准确属性的要求。只能采用简单的平均效应估算一个近地表平均速度，或者反演一个简单的近地表速度；导致对数据处理人员的个人经验依赖极大，资料处理结果存在个人主观因素以及由此引发的不确定性，造成成像结果不可靠。而导致后续处理的结果跟实际工程、钻井的误差非常大，给石油勘探开发带来了巨大的风险。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种陆地地质勘测方法及勘测设备以解决现有技术中只能采用简单的平均效应估算一个近地表平均速度，或者反演一个简单的近地表速度，导致后续成像结果不可靠的问题。
(二)技术方案
本发明提供了一种陆地地球物理勘探方法，包括：
检测地下或地表的预设位置处产生的震动传递到地表处的第一地震波；
检测所述震动传递到地表上方空气中的第二地震波；
根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数；
根据所述地表参数计算地下速度模型和密度模型。
在一个可选的实施例中，根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数包括：
检测所述第一地震波包括检测所述第一地震波的能量；
检测所述第二地震波包括检测所述第二地震波的能量；
根据所述第一地震波的能量和所述第二地震波的能量计算所述预设位置的设定范围内的实际反射系数。
在一个可选的实施例中，根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数包括：
根据所述第一地震波和所述第二地震波获得所述预设位置到达检波点处的直达波或面波；
根据所述直达波或面波计算所述预设位置的设定范围内的地表速度。
在一个可选的实施例中，根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数包括：
根据地表密度的计算公式得到所述预设位置的设定范围内的地表密度，
所述地表密度的计算公式为：
其中，ρg为所述地表密度，υg为所述地表速度，rg为所述实际反射系数，υair为所述预设位置的设定范围内的空气速度，ρair为所述预设位置的设定范围内的空气密度。
在一个可选的实施例中，根据所述地表参数计算地下速度模型和密度模型包括：
在地表布置多个设定位置，检测每个所述设定位置处的所述第一地震波和所述第二地震波；
根据每个所述设定位置处的所述第一地震波和所述第二地震波，获得每个所述设定位置处的地表密度和地表速度；
根据空气的密度、空气的速度、每个所述设定位置处的地表密度和地表速度构建初始近地表模型；
根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型，其中，反演所得所述地下速度模型与地下实际速度相匹配，反演所得所述地下密度模型与地下实际密度模型相匹配。
在一个可选的实施例中，所述初始近地表模型为覆盖空气层的初始近地表模型，所述空气层至少含有空气密度和空气速度两个参数，所述空气层上边界设置为吸收边界。
在一个可选的实施例中，根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型包括：
利用单炮初至波反演每一次激发震源的子波形态而获得震源子波函数，所述震源在产生震动的所述预设位置处，根据所述震源子波函数，利用所述全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型，以使波场正演结果与实际数据一致。
在一个可选的实施例中，根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型包括：
利用所述第二地震波对所述第一地震波子波整形，获得所述第一地震波和所述第二地震波的综合观测数据，所述综合观测数据用于保证全波形反演中正演数据的检波点项与实际数据一致。
在一个可选的实施例中，根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型包括：
利用第二地震波与第一地震波联合求出所述地表设定位置处的检波点的滤波算子，将所述滤波算子用于全波形反演中模拟正演的检波点项，以消除地表检波点耦合不一致造成的正演数据波形与实际数据波形不一致。
另外，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器，存储器及存储在所述存储器内并可在所述处理器内运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如所述的陆地地球物理勘探方法的步骤。
在一个可选的实施例中，所述的电子设备还包括：
检波器，用于设置在地表处并检测地下震动传递到地表处的第一地震波；以及
拾音器，用于与地表呈间距设置并检测所述震动传递到空气中的第二地震波。
在一个可选的实施例中，所述的电子设备还包括：隔音壳，为套筒结构，所述隔音壳用于竖立设置在地表上，所述拾音器设置在所述隔音壳轴向的一端内。
在一个可选的实施例中，所述的电子设备还包括线性放大器、模数转换模块、采集控制模块，所述线性放大器与所述模数转换模块连接，所述模数转换模块与所述采集控制模块连接，所述线性放大器与所述拾音器或所述检波器连接。
另外，本发明还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如所述的陆地地球物理勘探方法的步骤。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明在使地下或者地表的预设位置处产生震动，然后在检测震动传递到地表处的第一地震波的同时，利用相同气象条件下，空气的声速和密度是一致的特点，检测透出地表到达空气中的第二地震波，从而实现根据第一地震波和第二地震波反推地表参数，例如地表密度、地表速度和实际反射系数等地表参数，实现陆地勘探地表一致性的目的，获得更加准确的地下速度模型和密度模型，并最终提供无多解性的地下构造，解决了资料处理结果存在个人主观因素以及由此引发的不确定性，造成成像结果不可靠的问题。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的所述陆地地球物理勘探方法的总体流程图；
图2是本发明具体实施方式的所述陆地地球物理勘探方法的详细流程图；
图3是本发明具体实施方式的所述陆地地球物理勘探方法结合全波形反演算法的流程图；
图4是本发明具体实施方式的所述陆地地球物理勘探方法在进行全波形反演算法前的主要准备过程的流程图；
图5是本发明具体实施方式的所述陆地地球物理勘探方法在进行全波形反演算法前的详细准备过程的流程图；
图6是本发明具体实施方式的所述电子设备的线性放大器、模数转换模块、采集控制模块、拾音器和检波器相互连接的示意图；
图7是本发明具体实施方式的所述陆地地球物理勘探设备的隔音壳的示意性结构图；
图8是图7中的E向示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的区域。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的区域。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
对于不涉及本发明改进点的已有部件，将简单介绍或者不介绍，而重点介绍相对于现有技术做出改进的组成部件。
参见图1和图2，本实施例提供了一种陆地地球物理勘探方法，包括：
使地下或者地表的预设位置处产生震动，这里的预设位置也就是震源。另外，这里的预设位置产生震动可以是使用炸药在地下爆炸产生震动，也可以是可控震源在地表处产生震动。
检测震动传递到地表处的第一地震波；
检测震动传递到地表上方空气中的第二地震波；
根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数，例如实际反射系数、地表速度和地表密度；
根据地表参数计算地下速度模型和密度模型。
需要说明的是，本发明中提及的地表指陆地的地表。
另外，这里的所述第一地震波为地表地震波分量，所述第二地震波为透出地表空气地震波分量。
另外，检测震动传递到地表处的第一地震波可以是在地表处设置多个检波点，每个检波点设置相应的检波器，通过这些检波器检测震动传递到地表处的第一地震波；同理，检测震动传递到地表上方空气中的第二地震波可以是在距离地面预设高度设置多个检测器件，如拾音器，通过这些检测器件检测第二地震波。
另外，这里的预设位置的设定范围可以是指直达波从震源到达各个检波器的传播过程中所穿过的近地表范围，该范围包括了行程的深度和距离，该范围的网格选取与全波反演达到的地下速度密度模型频率有关，也就是与反演的频率有关。设定范围的网格最小为四分之一波长，即范围内网格大小为：
本发明的发明人发现，造成现在没有提出对地表准确属性的要求，只能采用简单的平均效应估算一个近地表平均速度，或者反演一个简单的近地表速度的主要原因是，陆地上的地表各处，无论从时间角度还是空间角度看，物理属性的差别较大。例如：同一个地表点，随着温度变化，陆地地表中水分早上结冰、中午熔化；不同位置，有草地，有砂砾，造成地表条件严重的不一致。由于缺乏直接的地表观测证据，这种不一致性很难在波场模拟中定量实现。也就是说，现有的观测记录不足以确定地表与空气界面处的反射系数，因此求解波动方程的边界条件难以确立。另一方面，常规的全波形反演算法假设炮点(震源)子波形态也是统一的。而实际操作中，陆地的炸药爆炸或者可控震源产生的子波不一致，每一次炮点爆炸或者可控震源激发都有变化；同时，每个检波点与陆地的耦合也不能完全一致。
对于全波形反演算法，如上所述，由于震源、检波点子波不一致，并且地表各个点反射系数不一致，导致目前陆地资料处理过程中，现有的反演算法无法有效地直接求解地下速度模型，需要依赖处理人员的经验，导致处理效果极不稳定，直接影响了全波形反演算法在陆地石油勘探的使用效果。
为此，本发明在使地下或者地表预设位置处产生震动，然后在检测震动传递到地表处的第一地震波的同时，利用相同气象条件下，空气的声速和密度是一致的特点，检测透出地表到达空气中的第二地震波，实现陆地勘探地表一致性的目的，
从而准确求得地表实际反射系数、地表速度、地表密度等物理属性，利用空气耦合一致性，求取震源子波和检波点子波，得到地表一致性的震源子波和检波点子波算子，获得更加准确的地下速度模型和密度模型，并最终提供无多解性的地下构造，解决资料处理结果存在个人主观因素以及由此引发的不确定性，造成成像结果不可靠的问题。
另外，需要说明的是，本实施例中提及的震源子波是指震源子波函数。
另外，需要说明的是，检波点子波包括：地表处检波点检测的所述第一地震波，以及地表上方空气中的检波点检测的所述第二地震波。
参见图1和图2，在一个可选的实施例中，第一地震波为速度分量，标记为z，第二地震波为空气地震波分量，可包含压力变化分量和速度分量，标记为p。
参见图1和图2，在一个可选的实施例中，根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数包括：根据所述第一地震波和所述第二地震波获得所述预设位置到达检波点处的直达波或面波，根据所述直达波或面波计算所述预设位置的设定范围内的地表速度；
需要说明的是，这里的直达波是地震波通过地表，由预设位置的震源处产生震动后最早到达检波点的波。此信号包含了近地表的纵波速度信息。可以采用全波形反演或者回转波层析成像，通过匹配直达波的走时信息来构建近地表速度模型。
另外，这里的面波是沿地面传播的横波现象。这种波的特点是速度低、能量强、随频率变化，能够在地震记录上很明显地区分出来。它包含了近地表的横波速度信息。可以采用弹性波的全波形反演技术或者面波频散分析，通过匹配面波的波形或者频散关系来反演近地表横波速度模型。然后，从所求得的横波速度模型，按照一定比例反推纵波速度模型。
参见图1和图2，在一个可选的实施例中，检测震动传递到地表处的第一地震波包括检测第一地震波的能量；
检测震动传递到地表上方空气中的第二地震波包括检测第二地震波的能量。
参见图1和图2，在一个可选的实施例中，根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数包括：
检测所述第一地震波包括检测所述第一地震波的能量；
检测所述第二地震波包括检测所述第二地震波的能量；
根据所述第一地震波的能量和所述第二地震波的能量计算所述预设位置的设定范围内的实际反射系数。
在一个可选的实施例中，根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数包括：
根据所述第一地震波和所述第二地震波获得所述预设位置到达检波点处的直达波或面波；
根据所述直达波或面波计算所述预设位置的设定范围内的地表速度。
作为优选方式，还可以根据第一地震波、第二地震波的能量和理论反射系数获得电路修正系数；
根据第一地震波、第二地震波的能量和电路修正系数获得实际反射系数。
参见图1和图2，在一个可选的实施例中，根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数包括：
根据地表密度的计算公式得到所述预设位置的设定范围内的地表密度，
根据地表密度计算公式(1)：
求得地表密度；
其中，ρg为地表密度，υg为地表速度，rg为实际反射系数，υair为所述预设位置的设定范围内的空气速度，ρair为所述预设位置的设定范围内的空气密度。
具体地，获得的电路修正系数是对检测仪器进行线性放大模块系数的标定，将标准环境下空气中声速标记为υ1，将标准环境下空气中密度标记为ρ1；选取密度速度已知的介质，例如钢板或者花岗岩，其声波速度标记为υ2，其密度标记为ρ2；
根据理论反射系数计算公式(2)：
求得理论反射系数rmodel。根据观测系数计算公式(3)：
求得观测系数robs，其中，ppower为第二地震波的能量，zpower为第一地震波的能量。
然后根据所述预设位置的设定范围内检测到的气候条件，使用空气声速密度计求得所述预设位置的设定范围内的空气声速υair和空气密度ρair；
另外，这里的所述预设位置的设定范围内的空气声速υair和空气密度ρair也可以是采用经验参数而选取的一组相应值。
根据真实反射系数计算公式(4)：
rg＝βrobs
求得真实反射系数rg，其中，β为电路修正系数，该系数可以是设备在出厂时测量求得，β也可以是根据已知的理论反射系数和已知的真实反射系数测量修正的。
参见图1至图5，在一个可选的实施例中，根据所述地表参数计算地下速度模型和密度模型包括：
在地表布置多个设定位置，检测每个所述设定位置处的所述第一地震波和所述第二地震波；
根据每个所述设定位置处的所述第一地震波和所述第二地震波，获得每个所述设定位置处的地表密度和地表速度；
根据空气的密度、空气的速度、每个所述设定位置处的地表密度和地表速度构建初始近地表模型；
根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型，其中，反演所得地下速度模型与地下实际速度相匹配，反演所得密度模型与地下实际密度相匹配。
需要说明的是，这里的“反演所得地下速度模型与地下实际速度相匹配，反演所得密度模型与地下实际密度相匹配”可以是指：最高达到数据采样的nyquist频率，与目标体速度相关，根据计算能力和需要，最高算到：vmin/(4*fmax)的网格，这里的vmin为目标位置速度，fmax是数据频率，标准可以是根据石油开采机构的自身计算能力和生产需求确定，如果石油开采机构自身的计算能力高，则偏向更小的网格和更高精度计算；相反，如果石油开采机构自身的计算能力不足，则根据自身需要偏向网格大一些进行相应的处理。
全波形反演算法(FWI，full waveform inversion)中的全波形，就是充分利用地震波中的各种波场信息，例如振幅、频谱、相位、反射、折射、散射等等，来定量反演地下介质构造和属性。
全波形反演算法在地震资料处理行业投入生产，尤其是在海上勘探取得了极大的成功。但是陆地勘探的应用效果一直不理想。
本发明的发明人发现，全波形反演算法在陆地勘探的应用一直不尽人意，目前的全波形反演算法尚不能很好地解决检波器与地表耦合的非一致性问题。也就是说，陆地地表与空气的接触层物理属性变化范围很大，反射系数可以介于0到-1之间，甚至同一地点的地震信号还会随着不同采集时间的气候和环境变化而产生很大变化；另一方面，陆地勘探震源无论是采用炸药还是可控震源设备，都随震点位置的地表性质和环境因素而改变，难以实现震源一致性。这些问题导致目前的波动方程正演算法难以很好地模拟实际波场情况，严重影响了全波形反演算法在陆地石油勘探的应用效果。
为此，本发明利用检测采集到的透出地表到达空气中的第二地震波，与地表接收到的第一地震波，准确求得地表实际反射系数、地表速度、地表密度等物理属性，利用这些属性作为初始地表模型，在其上覆盖具有速度和密度的空气层模型，利用空气耦合的一致性，可以取得震源子波和检波点子波，利用子波修正观测数据或者全波反演、正演模拟数据，可最大程度保证观测数据与正演模拟数据一致性；全波反演中空气层地表的上边界条件设置为吸收边界，更好拟合现实世界的地表边界条件；可以实现准确的全波形反演。从地表空气开始，精确地反演地下速度、密度模型，最终提供无多解性的地下构造，解决资料处理结果存在个人主观因素以及由此引发的不确定性，造成成像结果不可靠，处理的结果跟实际工程、钻井的误差非常大的问题。
需要说明的是，利用空气耦合的一致性，取得震源子波和检波点子波，可以是，例如取得震源子波：
首先假设一个初始化的震源子波函数，然后构建的初始速度、密度模型上，通过正演(可以是波动方程的，如果介质简单，或者地表构造简单，也可以是射线算法)，产生模拟的直达波记录
而真实采集到的直达波记录为
再设计一个目标函数
模拟直达波记录与真实直达波记录相似度最高的时候，假设的震源函数f0(t)与真实震源函数一致，这时候停止迭代，得到真实震源函数；否则，利用两个直达波记录的不相关性，构造一个梯度函数g，用梯度函数g修正输入子波，得到下一轮正演的初始子波，继续迭代，直到正演产生的直达波与真实直达波相似度最高，目标函数小于特定阈值，迭代收敛，最终得到可靠的震源子波函数。
解决了地表不一致性的定量描述问题，使得全波形反演算法可以在陆地勘探中使用。从而极大地提高陆地石油勘探结果的精度和有效性，降低陆地石油勘探开发的风险，缩短陆地石油勘探的周期，为能源产业增产提效带来新的契机。
在一个可选的实施例中，所述初始近地表模型为覆盖空气层的初始近地表模型，所述空气层至少含有空气密度和空气速度两个参数，所述空气层上边界设置为吸收边界。
全波形反演算法的空气层上边界设置为吸收边界，解决陆地全波形反演地表边界复杂问题；覆盖空气层的地表模型采用吸收边界条件，保证了全波形反演实现的地表模型的一致性和简易性。并且使后续的反演算法更加准确，获得更加准确的地下速度模型和密度模型。
参见图1至图5，在一个可选的实施例中，根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型包括：利用单炮初至波反演每一次激发震源的子波形态而获得震源子波函数，根据所述震源子波函数，利用所述全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型，以使波场正演结果与实际数据一致。
考虑到地震波激发后是球面扩散的，扩散到地下经过反射的波会因为介质波阻抗变化、吸收衰减等各种因素形成的滤波效应，使得子波形态有较大变化。所以反射波很难用来反演震源子波函数。
而地表直达波，尤其是空气分量中的直达波，除了简单的球面扩散造成的能量衰减，没有其他因素对波形产生影响，因此可以利用波动方程反演或者射线等方法，获得准确可靠的震源子波函数；因此可以利用地表直达波中的单炮初至波反演每一次激发震源的子波形态而获得震源子波函数。从而为陆地上能够获得准确的震源子波函数提供最优解。另外，这里的震源子波函数实际上是从震源起爆开始到爆炸结束而产生的震动波的波形，可以认为是从震源激发开始为0时刻的一个时间振幅的相关函数，该函数实际上作为震源函数，通过波动方程模拟，产生波场，然后记录相应位置波场，也可以说是FWI的一个输入函数。
例如：
其中，
是震源函数，带着地表位置、时间等信息。
根据震源子波函数，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型；
这里的激发震源的子波也就是炸药或者可控震源产生的地震波的初始波形。
参见图1至图5，在一个可选的实施例中，根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型包括：利用所述第二地震波对所述第一地震波子波整形，这里的第一地震波子波就是前述的检波点子波，获得所述第一地震波和所述第二地震波的综合观测数据，所述综合观测数据用于保证全波形反演中正演数据的检波点项与实际数据一致。这里的综合观测数据也就是第一地震波和第二地震波复合数据，如果第二地震波的数据信噪比足够高，并且在数据品质稳定的情况下，可以不用第一地震波的数据直接反演。但是如果信噪比过低，则用第二地震波数据的滤波算子信息修正第一地震波数据，得到复合数据，也就是综合观测数据，从而保证全波形反演中正演数据的检波点项与实际数据一致。
参见图1至图5，在一个可选的实施例中，根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型包括：求出所述地表设定位置处的检波点的滤波算子，将所述滤波算子用于全波形反演中模拟正演的检波点项，以消除地表检波点耦合不一致造成的正演数据波形与实际观测数据波形不一致。
利用检测所述震动传递到地表上方空气中的第二地震波使滤波效应一致，获得第一地震波和第二地震波的综合观测数据，这里的综合观测数据标记为Dpz，在震源与检波点一致性得到保证情况下，根据所述综合观测数据，利用所述全波形反演算法获得所述地下速度模型和密度模型。
全波形反演算法如下：将反演所得震源子波
与初始近地表模型标记为Mvρn(速度、密度模型)作为输入进行正演(波场模拟程序)，模拟产生数据Dm，将Dm与综合观测数据Dpz求残差(residual)，即R。残差R的L2范数小于特定阈值∈，表示迭代过程收敛，速度、密度模型与实际地下构造速度、密度匹配，整个处理过程结束，得到与地下实际速度相匹配的地下速度模型，以及与地下实际密度模型相匹配的地下密度模型；反之，残差R的L2范数大于或等于特定阈值∈，通过算法M(migration)算子将残差转换为梯度函数G(gradient)，用G更新Mvρn，得到新的速度模型Mvρ(n+1)，再继续用Mvρ(n+1)正演模拟产生新的数据Dm，进入下一轮迭代，如此反复迭代，直到残差的L2范数小于特定阈值∈。全波形反演中，地表边界条件采用在空气层之上的吸收边界，更加符合物理世界的实际情况。从而更加真实准确。
另外，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器，存储器及存储在所述存储器内并可在所述处理器内运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现所述的陆地地球物理勘探方法的步骤。
参见图4至图6，在一个可选的实施例中，所述的电子设备还包括：
检波器110，用于设置在地表处并检测地下震动传递到地表处的第一地震波；
拾音器120，用于与地表呈间距设置并检测地下震动传递到空气中的第二地震波；以及
隔音壳410，为套筒结构，隔音壳410可以沿其轴向竖立设置在地表上，拾音器120设置在所述隔音壳410轴向的一端内。该隔音壳410用于阻隔地表与拾音器120之间的其他噪音。
该陆地地球物理勘探设备一方面利用检波器110在检测震动传递到地表处的第一地震波的同时，利用相同气象条件下，空气的声速和密度是一致的特点，通过拾音器120检测透出地表到达空气中的第二地震波，从而使处理装置可以根据第一地震波和第二地震波反推地表密度、地表速度、实际反射系数等各种地表相关参数，达到解决陆地勘探地表一致性的目的。从而准确求得的地表实际反射系数、地表速度、地表密度等物理属性，利用这些属性作为初始地表模型，在其上覆盖空气速度密度模型，利用空气耦合的一致性，可以取得震源、检波点子波，利用子波修正观测数据或者修正正演模拟数据，可最大程度保证观测数据与正演模拟数据一致性；全波反演中空气层地表的上边界条件设置为吸收边界，更好拟合现实世界的地表边界条件；从而使后续的反演算法更加准确，并最终提供无多解性的地下构造，解决资料处理结果存在个人主观因素以及由此引发的不确定性，造成成像结果不可靠，处理的结果跟实际工程、钻井的误差非常大的问题。
参见图4至图6，在一个可选的实施例中，该电子设备还包括基座420，基座420设置在隔音壳410的顶部，拾音器120为多个，多个拾音器120布置在基座420的底面，同时多个拾音器120设置在隔音壳410内。
在一个可选的实施例中，基座420为圆盘结构并固定在隔音壳410的顶部，多个拾音器120布置为多个圆环并围绕基座420的中心设置。
参见图3至图5，在一个可选的实施例中，检波器110与隔音壳410的底部连接。实现一体化设置，将拾音器120与检波器110均集成在一起，方便检波器110与拾音器120布置。
参见图4至图6，在一个可选的实施例中，拾音器120为矢量拾音器，拾音器120用于检测速度压力分量第二地震波的能量中的至少一个。拾音器120可以是矢量激光空气耦合拾音器，或者是mems矢量拾音器，可以拾取从地下透过地表到达空气的震动信号。
参见图4至图6，在一个可选的实施例中，检波器110为动圈式检波器，检波器110用于检测压力变化分量和/或第一地震波的能量。
当然，检波器110还可以是MEMS，甚至可以是电解液、钟摆等形式的地震检波器。
参见图4至图6，在一个可选的实施例中，该电子设备还包括线性放大器210、模数转换模块220和采集控制模块300，线性放大器210与模数转换模块220连接，模数转换模块220与采集控制模块300连接，线性放大器210与拾音器120或检波器110连接。
参见图4至图6，在一个可选的实施例中，线性放大器210和模数转换模块均为两个，
拾音器120、一个线性放大器210、一个模数转换模块220依次连接，一个模数转换模块220与采集控制模块300连接；
检波器110、另一个线性放大器210、另一个模数转换模块220依次连接，另一个模数转换模块220与采集控制模块300连接。
通过线性放大器210将拾音器120或检波器110采集到的信号放大，然后传递给模数转换模块，将地震信号数字化，数字化后送入采集控制模块300并记录相应的第一地震波或第二地震波。
这里的模数转换模块220可以是高精度模数转换器。
另外，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现所述的陆地地球物理勘探方法的步骤。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和区域的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护区域之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求区域和边界、或者这种区域和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (14)
1.一种陆地地球物理勘探方法，其特征在于，包括：
检测地下或地表的预设位置处产生的震动传递到地表处的第一地震波；
检测所述震动传递到地表上方空气中的第二地震波；
根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数；
根据所述地表参数计算地下速度模型和密度模型。
2.根据权利要求1所述的陆地地球物理勘探方法，其特征在于，根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数包括：
检测所述第一地震波包括检测所述第一地震波的能量；
检测所述第二地震波包括检测所述第二地震波的能量；
根据所述第一地震波的能量和所述第二地震波的能量计算所述预设位置的设定范围内的实际反射系数。
3.根据权利要求1所述的陆地地球物理勘探方法，其特征在于，
根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数包括：
根据所述第一地震波和所述第二地震波获得所述预设位置到达检波点处的直达波或面波；
根据所述直达波或面波计算所述预设位置的设定范围内的地表速度。
4.根据权利要求2所述的陆地地球物理勘探方法，其特征在于，
根据所述第一地震波和所述第二地震波计算所述预设位置的设定范围内的地表参数包括：
根据地表密度的计算公式得到所述预设位置的设定范围内的地表密度，
所述地表密度的计算公式为：
其中，ρg为所述地表密度，υg为所述地表速度，rg为所述实际反射系数，υair为所述预设位置的设定范围内的空气速度，ρair为所述预设位置的设定范围内的空气密度。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的陆地地球物理勘探方法，其特征在于，
根据所述地表参数计算地下速度模型和密度模型包括：
在地表布置多个设定位置，检测每个所述设定位置处的所述第一地震波和所述第二地震波；
根据每个所述设定位置处的所述第一地震波和所述第二地震波，获得每个所述设定位置处的地表密度和地表速度；
根据空气的密度、空气的速度、每个所述设定位置处的地表密度和地表速度构建初始近地表模型；
根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型，其中，反演所得所述地下速度模型与地下实际速度相匹配，反演所得所述地下密度模型与地下实际密度模型相匹配。
6.根据权利要求5所述的陆地地球物理勘探方法，其特征在于，
所述初始近地表模型为覆盖空气层的初始近地表模型，所述空气层至少含有空气密度和空气速度两个参数，所述空气层上边界设置为吸收边界。
7.根据权利要求5所述的陆地地球物理勘探方法，其特征在于，
根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型包括：
利用单炮初至波反演每一次激发震源的子波形态而获得震源子波函数，所述震源在产生震动的所述预设位置处，根据所述震源子波函数，利用所述全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型，以使波场正演结果与实际数据一致。
8.根据权利要求5所述的陆地地球物理勘探方法，其特征在于，
根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型包括：
利用所述第二地震波对所述第一地震波子波整形，获得所述第一地震波和所述第二地震波的综合观测数据，所述综合观测数据用于保证全波形反演中正演数据的检波点项与实际数据一致。
9.根据权利要求5所述的陆地地球物理勘探方法，其特征在于，根据所述初始近地表模型，利用全波形反演算法获得地下速度模型和密度模型包括：
利用第二地震波与第一地震波联合求出所述地表设定位置处的检波点的滤波算子，将所述滤波算子用于全波形反演中模拟正演的检波点项，以消除地表检波点耦合不一致造成的正演数据波形与实际数据波形不一致。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器，存储器及存储在所述存储器内并可在所述处理器内运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-9任一项所述的陆地地球物理勘探方法的步骤。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述的电子设备还包括：
检波器，用于设置在地表处并检测地下震动传递到地表处的第一地震波；以及
拾音器，用于与地表呈间距设置并检测所述震动传递到空气中的第二地震波。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述的电子设备还包括：
隔音壳，为套筒结构，所述隔音壳用于竖立设置在地表上，所述拾音器设置在所述隔音壳轴向的一端内。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述的电子设备还包括线性放大器、模数转换模块、采集控制模块，所述线性放大器与所述模数转换模块连接，所述模数转换模块与所述采集控制模块连接，所述线性放大器与所述拾音器或所述检波器连接。
14.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质内存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1-9任一项所述的陆地地球物理勘探方法的步骤。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210596453.XA CN114994749A (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 陆地地球物理勘探方法、电子设备及可读存储介质 |
| PCT/CN2022/096519 WO2023230946A1 (zh) | 2022-05-30 | 2022-06-01 | 陆地地球物理勘探方法、电子设备及可读存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210596453.XA CN114994749A (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 陆地地球物理勘探方法、电子设备及可读存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114994749A true CN114994749A (zh) | 2022-09-02 |
Family
ID=83030168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210596453.XA Pending CN114994749A (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 陆地地球物理勘探方法、电子设备及可读存储介质 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114994749A (zh) |
| WO (1) | WO2023230946A1 (zh) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1987522A (zh) * | 2005-12-22 | 2007-06-27 | 陈信平 | 一种直接探测地下石油、天然气和煤层气的方法 |
| CN113740901B (zh) * | 2020-05-29 | 2024-01-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 基于复杂起伏地表的陆上地震数据全波形反演方法及装置 |
| CN112363226A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-12 | 大庆油田有限责任公司 | 一种非常规油气有利区地球物理预测方法 |
| CN113552625B (zh) * | 2021-06-21 | 2022-05-13 | 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 | 一种用于常规陆域地震数据的多尺度全波形反演方法 |
-
2022
- 2022-05-30 CN CN202210596453.XA patent/CN114994749A/zh active Pending
- 2022-06-01 WO PCT/CN2022/096519 patent/WO2023230946A1/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023230946A1 (zh) | 2023-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mayne | Common reflection point horizontal data stacking techniques | |
| KR101548976B1 (ko) | 지진 표면파들의 파형들을 사용하는 토양 특성들의 추정 | |
| US7773456B2 (en) | System and method for seismic data acquisition | |
| EP2217949B1 (en) | Method for acoustic imaging of the earth's subsurface using a fixed position sensor array and beam steering | |
| US9869783B2 (en) | Structure tensor constrained tomographic velocity analysis | |
| CN102282481B (zh) | 基于地震能见度分析的数据采集和叠前偏移 | |
| US7830748B2 (en) | Method for acoustic imaging of the earth's subsurface using a fixed position sensor array and beam steering | |
| CN109655918B (zh) | 地面浅井微地震监测观测台站位置确定方法及系统 | |
| WO2017035104A1 (en) | Velocity model seismic static correction | |
| NO318867B1 (no) | Fremgangsmate til behandling av seismiske data for a tilveiebringe en gangstidskurve | |
| CN110067554A (zh) | 井中三分量声波远探测测井装置及其测量方法 | |
| CN113176609B (zh) | 一种基于地声场的地下浅层目标定位方法 | |
| Castongia et al. | An experimental investigation of distributed acoustic sensing (DAS) on lake ice | |
| CN110261903B (zh) | 一种基于逆时能量聚焦的地下震源被动定位方法 | |
| CN100456045C (zh) | 一种浅地层剖面仪测量海底沉积物特性的方法及系统 | |
| CN111352151B (zh) | 一种井中虚源法 | |
| US20140293740A1 (en) | Seismic imaging systems and methods employing correlation-based stacking | |
| CN112285775B (zh) | 一种海底浅部沉积层剪切波速度探测装置及方法 | |
| CN114994749A (zh) | 陆地地球物理勘探方法、电子设备及可读存储介质 | |
| Hildebrand et al. | Comparison of seismic reflection and ground‐penetrating radar imaging at the controlled archaeological test site, Champaign, Illinois | |
| US9448318B2 (en) | Determination of particle displacement or velocity from particle acceleration measurements | |
| CN210289767U (zh) | 井中三分量声波远探测测井装置 | |
| US20090052279A1 (en) | Method and system for determining azimuth parameters for seismic data processing | |
| CN110967751B (zh) | 基于地面浅井监测的微地震事件的定位方法及存储介质 | |
| Suriñach et al. | Study of the wavefield generated by a gas exploder used for artificial avalanche release |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |