一種地震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移響應的分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移響應的分析方法，對給定地震觀測系統(tǒng)、地質(zhì)模型和地震噪聲參數(shù)，針對地震觀測系統(tǒng)中每個炮點-檢波點對基于繞射點旅行時求取的正演方法得到地震記錄道，根據(jù)噪音參數(shù)合成得到噪音記錄道，把地震記錄道與噪音記錄道疊加得到合成地震記錄道，合成地震記錄道經(jīng)過克?；舴虔B前時間偏移獲得疊前時間偏移結(jié)果，對觀測系統(tǒng)中每個炮點-檢波點的疊前時間偏移結(jié)果疊加作為該地震觀測系統(tǒng)的疊前時間偏移響應，以地震剖面圖的形式表示，用于評價地震觀測系統(tǒng)的疊前時間偏移成像效果，提供一種地震觀測系統(tǒng)分析評價方法。
【專利說明】一種地震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移響應的分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種地震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移響應的分析方法，用于評價地震觀測 系統(tǒng)疊前偏移的成像效果，屬于地震勘探采集設計領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】：
[0002] 在當前三維地震勘探中，地震觀測系統(tǒng)設計主要是在基本參數(shù)論證基礎上根據(jù)以 往經(jīng)驗設計若干方案，然后利用覆蓋次數(shù)和偏移距分布等圖件評價和選擇最終地震觀測系 統(tǒng)方案。這些地震觀測系統(tǒng)評價方法不能直觀反映疊前時間偏移的成像效果，已不能滿足 疊前時間偏移處理技術(shù)的要求。
[0003] 中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司的李培明等（申請?zhí)枺?201110043602. 1)公開了一種基于疊加響應分析的地震觀測系統(tǒng)優(yōu)化設計方法，該方法通 過分析三維地震觀測系統(tǒng)疊加響應來判別地震觀測系統(tǒng)的優(yōu)劣，對初步擬定的地震觀測系 統(tǒng)確定地震觀測系統(tǒng)的最小循環(huán)子區(qū)，選取目的層埋深的共中心點道集，抽取對應模型道 集，加權(quán)疊加得到面元的疊加響應，求取最小循環(huán)子區(qū)內(nèi)的平均振幅值和最小循環(huán)子區(qū)內(nèi) 的振幅標準偏差，比較振幅標準偏差大小確定觀測系統(tǒng)優(yōu)劣，選擇觀測系統(tǒng)。疊加具有簡 單、易于理解和易于解析實現(xiàn)的優(yōu)點，但通過應用疊加響應對地震觀測系統(tǒng)的最終成像效 果進行評價是對疊后偏移成像效果的評價，不能適應對地震觀測系統(tǒng)的疊前成像效果進行 評價的需要。
[0004] 目前用于三維地震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移成像質(zhì)量評價的方法較少，主要是荷蘭 德爾福特工業(yè)大學的 Berkhout 和 Volker (GE0PHYSICS，2001，V0L. 66，Ν0· 3, p:911-931)提 出的聚焦束分析方法，該方法通過雙聚焦過程得到疊前偏移分辨率函數(shù)用以分析三維地震 觀測系統(tǒng)的疊前偏移成像效果。該方法把克?；舴虔B前時間偏移分解為炮點聚焦和檢波點 聚焦兩個步驟，可以分別計算和評價聚焦震源束和聚焦檢波束，可以獲得地震質(zhì)量屬性如 分辨率和依賴角度的振幅信息等。聚焦分析方法為地震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移成像效果評 價提供了一種重要手段，近年來已成為地震觀測系統(tǒng)分析評價的一項重要技術(shù)。但該方法 是在遠場和單頻近似條件下通過雙聚焦成像獲得地震觀測系統(tǒng)的疊前偏移分辨率函數(shù)和 振幅響應函數(shù)，與實際地震觀測系統(tǒng)的成像分析還有一定距離，存在的主要問題在于：（1) 獲得在一個深度平面上的成像能量圖譜，對成像質(zhì)量的立體分析能力較差；（2)在聚焦分 析程中無法考慮地震噪聲的影響，僅可為地震觀測系統(tǒng)分析提供理論上的依據(jù)；（2)通過 基于單散射點和單頻率成分的雙聚焦成像得到疊前偏移分辨率函數(shù)，其結(jié)果是一種理論上 的近似結(jié)果，分析精度不高。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的對成像質(zhì)量立體分析能力較差、沒有考慮地 震噪聲影響和分析精度不高等問題，提供一種地震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移響應的分析方 法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明是在給定地震觀測系統(tǒng)、地質(zhì) 模型和地震噪聲參數(shù)的條件下，根據(jù)地質(zhì)模型對地震觀測系統(tǒng)中每個炮點-檢波點對，用 基于繞射點旅行時求取的正演方法得到其對應的地震記錄道；根據(jù)噪音參數(shù)合成得到噪音 記錄道；把地震記錄道與噪音記錄道疊加得到合成地震記錄道，合成地震記錄道經(jīng)過克希 霍夫疊前時間偏移獲得疊前時間偏移結(jié)果，將地震觀測系統(tǒng)中每個炮點-檢波點對的疊前 時間偏移結(jié)果疊加作為該地震觀測系統(tǒng)的疊前時間偏移響應，以地震剖面圖的形式表示， 用于評價地震觀測系統(tǒng)的疊前時間偏移成像效果，包括以下步驟：
[0007] 1、設定地震觀測系統(tǒng)、地震子波和地質(zhì)模型；
[0008] 2、按照實際地震資料設定記錄參數(shù)，包括記錄時間和采樣間隔，確定噪音參數(shù)， 包括隨機噪音能量系數(shù)、線性噪音主頻、組數(shù)、能量系數(shù)及傳播速度；
[0009] 3、通過對設定地震觀測系統(tǒng)中一個炮點-檢波點對和地質(zhì)模型，按照步驟1設定 的地震子波和步驟2設定的記錄時間和采樣間隔，實施基于繞射點旅行時求取的正演方法 得到其對應的地震記錄道x(j);
[0010] 4、利用步驟2設定隨機噪音能量系數(shù)、線性噪音主頻、組數(shù)、能量系數(shù)及傳播速度 進行噪音合成，得到噪音記錄道n (j);
[0011] 5、把步驟3得到的地震記錄道x(j)與步驟4得到的噪音記錄道n (j)疊加為合成 地震記錄道f (j)
[0012] (j)=x(j)+n(j)
[0013] 6、對上述步驟5得到的合成地震記錄道x' (j)進行疊前時間偏移處理，得到其對 應的疊前時間偏移結(jié)果；
[0014] 7、獲取地震觀測系統(tǒng)中各炮點-檢波點坐標，重復上述步驟3?6,直到完成地震 觀測系統(tǒng)中每個炮點-檢波點對的正演、疊前時間偏移處理及疊前時間偏移結(jié)果的疊加， 獲取疊前時間偏移響應數(shù)據(jù)；
[0015] 8、疊前時間偏移響應數(shù)據(jù)存取與顯示分析。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：（1)根據(jù)地質(zhì)模型直接求取地震觀測系統(tǒng)的疊前時間偏移 響應，其結(jié)果以地震剖面的形式表示，能夠直觀、全面地評價地震觀測系統(tǒng)用于疊前時間偏 移的成像效果；（2)通過地震記錄道與噪音記錄道疊加，能夠根據(jù)實際噪音背景情況考察 地震觀測系統(tǒng)對環(huán)境噪聲的壓制及對疊前時間偏移成像效果的影響，為地震觀測系統(tǒng)設計 和方案優(yōu)選提供可靠依據(jù)；（3)基于繞射點旅行時求取正演和克?；舴虔B前時間偏移的地 震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移響應分析方法，既適用于單散射點地質(zhì)模型也適用于復雜多散射 點地質(zhì)模型。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0017] 圖1為本發(fā)明流程框圖；
[0018] 圖2為【具體實施方式】中所用地震觀測系統(tǒng)1的模板圖；
[0019] 圖3為合成地震記錄道生成過程示意圖；
[0020] 圖4為一單合成地震記錄道疊前時間偏移結(jié)果的剖面圖；
[0021] 圖5為【具體實施方式】中所用地震觀測系統(tǒng)1的inline方向疊前偏移響應剖面圖；
[0022] 圖6為【具體實施方式】中所用地震觀測系統(tǒng)1的crossline方向疊前偏移響應剖面 圖；
[0023] 圖7為地震觀測系統(tǒng)2的inline方向疊前偏移響應剖面圖；
[0024] 圖8為地震觀測系統(tǒng)2的crossline方向疊前偏移響應剖面圖；
[0025] 圖9為一復雜斷塊地質(zhì)模型的剖面圖；
[0026] 圖10為地震觀測系統(tǒng)1對圖9中模型的inline方向疊前偏移響應剖面圖；
[0027] 圖11為地震觀測系統(tǒng)3對圖9中模型的inline方向疊前偏移響應剖面圖；
[0028] 圖12為觀測系統(tǒng)1基于單散射點地質(zhì)模型1得到的疊前偏移分辨率函數(shù)的顯示 圖；
[0029] 圖13為觀測系統(tǒng)3基于單散射點地質(zhì)模型1得到的疊前偏移分辨率函數(shù)的顯示 圖；
[0030] 圖14為經(jīng)地震勘探實施獲得的最終地震成果。

【具體實施方式】：
[0031] 結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步描述：
[0032] 本發(fā)明實施例1方法如圖1所示，包括步驟如下：
[0033] 1、設定地震觀測系統(tǒng)、地震子波和地質(zhì)模型，以如下數(shù)據(jù)及其所得結(jié)果為例詳述 實施方式及效果：
[0034] 1. 1、輸入地震觀測系統(tǒng)：8線16炮觀測系統(tǒng)，8線接收，100道/接收線，道距50 米，接收線距200米，束內(nèi)炮點數(shù)16,炮點距50米，炮線距200米，束間滾動距離800米，編 號為觀測系統(tǒng)1，觀測系統(tǒng)1模板如圖2所示；
[0035] 1. 2、輸入地震子波：主頻為50Hz的雷克子波，以w表不；
[0036] 1.3、輸入地質(zhì)模型：單散射點，坐標（17500,73000)，深度2500米，地震波傳播速 度2800米/秒，反射系數(shù)為1，編號為地質(zhì)模型1。
[0037] 2、按照實際地震資料設定記錄參數(shù)，包括記錄時間和采樣間隔，確定噪音參數(shù)， 包括隨機噪音能量系數(shù)、線性噪音主頻、組數(shù)、能量系數(shù)及傳播速度：
[0038] 2. 1、記錄時間：4000毫秒，采樣間隔：4毫秒；
[0039] 2. 2、確定隨機噪音能量系數(shù)：評估實際地震資料中隨機噪音均方根振幅與地震反 射信號均方根振幅，把二者比值設定為隨機噪音能量系數(shù)，取值越大表示隨機噪音能量越 強，隨機噪音能量系數(shù)(；，本實施實例(；=1，表示隨機噪音能量與散射點反射強度相同；
[0040] 2. 3、確定線性噪音能量參數(shù)：分析實際地震資料，設定線性噪音的主頻、組數(shù)及 傳播速度，統(tǒng)計線性噪音均方根振幅與地震反射信號均方根振幅，把二者比值作為線性噪 音能量系數(shù)，取值越大表示線性噪音能量越強，本實施實例線性噪音包括22組，線性噪音 子波為主頻20Hz的雷克子波、以wn。表示，能量系數(shù)Cfl. 2,傳播速度分別(m=l?22) 分別為 90、95、100、110、120、130、150、170、190、210、235、260、285、310、340、370、400、440、 480、520、560、600 米 / 秒。
[0041] 3、通過對設定的地震觀測系統(tǒng)中一個炮點-檢波點對和地質(zhì)模型按照步驟1設定 的地震子波和步驟2設定的記錄時間和采樣間隔，實施基于繞射點旅行時求取的正演方法 得到其對應的地震記錄道x(j):
[0042] 3. 1、從設定的地震觀測系統(tǒng)獲得一個炮點-檢波點對的坐標數(shù)據(jù)，用（xs，ys)表示 炮點坐標，用（xy yj表示檢波點坐標；
[0043] 3. 2、從設定的地質(zhì)模型獲得每個散射點的坐標數(shù)據(jù)（?，乂）和深度數(shù)據(jù)&， 其中i=l?Ν，Ν為地質(zhì)模型中散射點數(shù)；
[0044] 3. 3、確定炮點-檢波點對到模型中所有散射點的旅行時間
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種地震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移響應的分析方法，在給定地震觀測系統(tǒng)、地質(zhì)模型 和地震噪聲參數(shù)的條件下，根據(jù)地質(zhì)模型對地震觀測系統(tǒng)中每個炮點-檢波點對，用基于 繞射點旅行時求取的正演方法得到其對應的地震記錄道；根據(jù)噪音參數(shù)合成得到噪音記錄 道；把地震記錄道與噪音記錄道疊加得到合成地震記錄道，合成地震記錄道經(jīng)過克?；舴?疊前時間偏移獲得疊前時間偏移結(jié)果，將地震觀測系統(tǒng)中每個炮點-檢波點對的疊前時間 偏移結(jié)果疊加作為該地震觀測系統(tǒng)的疊前時間偏移響應，以地震剖面圖的形式表示，用于 評價地震觀測系統(tǒng)的疊前時間偏移成像效果，其特征包括以下步驟： (1) 設定地震觀測系統(tǒng)、地震子波和地質(zhì)模型； (2) 按照實際地震資料設定記錄參數(shù)，包括記錄時間和采樣間隔，確定噪音參數(shù)，包括 隨機噪音能量系數(shù)、線性噪音主頻、組數(shù)、能量系數(shù)及傳播速度； (3) 通過對設定地震觀測系統(tǒng)中一個炮點-檢波點對和地質(zhì)模型按照步驟（1)設定的 地震子波和步驟（2)設定的記錄時間和采樣間隔實施基于繞射點旅行時求取的正演方法得 到其對應的地震記錄道x(j); (4) 利用步驟（2)設定隨機噪音能量系數(shù)、線性噪音主頻、組數(shù)、能量系數(shù)及傳播速度進 行噪音合成，得到噪音記錄道n (j); (5) 把步驟（3)得到的地震記錄道x(j)與步驟（4)得到的噪音記錄道n(j)疊加為合 成地震記錄道 f (j):x^ (j)=x(j)+n(j)。 (6) 對上述步驟（5)得到的合成地震記錄道x' (j)進行疊前時間偏移處理，得到其對 應的疊前時間偏移結(jié)果； (7) 獲取地震觀測系統(tǒng)中各炮點-檢波點坐標，重復上述步驟（3)?（6)，直到完成地震 觀測系統(tǒng)中每個炮點-檢波點對的正演、疊前時間偏移處理及疊前時間偏移結(jié)果的疊加， 獲取疊前時間偏移響應數(shù)據(jù)； (8) 疊前時間偏移響應數(shù)據(jù)存取與顯示分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移響應的分析方法，其特征 是： 1) 評估實際地震資料中隨機噪音均方根振幅與地震反射信號均方根振幅，把二者比值 設定為隨機噪音能量系數(shù)； 2) 分析實際地震資料，設定線性噪音的主頻、組數(shù)及傳播速度，統(tǒng)計線性噪音均方根振 幅與地震反射信號均方根振幅，把二者比值作為線性噪音能量系數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移響應的分析方法，其特 征是：權(quán)1中步驟（3)所述的對地震觀測系統(tǒng)和地質(zhì)模型實施基于繞射點旅行時求取的正 演方法得到地震記錄道，包括以下步驟： A、 從地震觀測系統(tǒng)獲得一個炮點-檢波點對的坐標數(shù)據(jù)，用（xs，ys)表示炮點坐標，用 (xp yj表示檢波點坐標； B、 從地質(zhì)模型獲得每個散射點的坐標數(shù)據(jù)（)和深度數(shù)據(jù)4，其中i=l?N， N為地質(zhì)模型中散射點數(shù)； C、 確定炮點-檢波點對到模型中所有散射點的旅行時間
其中i=l?N，N為地質(zhì)模型中散射點數(shù)； D、 把炮點-檢波點到模型中所有散射點的旅行時f (i=l?N)按步驟（2)中設定的記 錄時間和采樣間隔進行等時間隔采樣，得到時間序列t' (j)，j為時間采樣編號； E、 把時間序列t' (j)與輸入地震子波w(j)褶積得到下式表示的地震記錄道 x(j)=t/ (j)*w(j)〇
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地震觀測系統(tǒng)疊前時間偏移響應的分析方法，其特 征是：利用隨機噪音能量系數(shù)、線性噪音能量系數(shù)、主頻及其傳播速度進行噪音合成，得到 噪音記錄道，包括以下步驟： a、 根據(jù)隨機噪音能量系數(shù)生成隨機噪音記錄道& (j) nr (j) =Rand () X Cr 其中，Rand()表示獲得隨機數(shù)的值在0?1之間； b、 根據(jù)線性噪音能量系數(shù)、主頻及傳播速度確定線性噪音記錄道n。(j)，首先獲得每 組線性噪音的到達時間
，其中，m為線性噪音系列號，X為炮點和檢波點之間距 離，把旅行時C按步驟（2)設定的記錄時間和采樣間隔進行等時間隔采樣，得到時間序列 tnc(j)，j為時間采樣編號，把tnc(j)與噪音子波wnc(j)褶積得到線性噪音記錄道n c(j) nc(j)=tnc(j)*wnc(j); c、 隨機噪音記錄道與線性噪音記錄道相加得到下式表示的噪音記錄道 n(j)=nr(j)+nc(j)。
【文檔編號】G01V1/30GK104142518SQ201310523119
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】秦廣勝, 蔡其新, 汪功懷, 肖斌, 武正倫, 張建章, 魏長洲, 趙洪豪 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司中原油田分公司物探研究院