專利名稱：：三維觀測(cè)系統(tǒng)噪聲壓制估算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及石油地球物理勘探技術(shù)，具體涉及一種在地震數(shù)據(jù)采集施工前對(duì)三維地震數(shù)據(jù)采集觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音的特性進(jìn)行定量估算方法。
背景技術(shù)：
：石油地震勘探技術(shù)就是用人工的方法引起地殼振動(dòng)，再用精密儀器記錄下爆炸后地面上各點(diǎn)振動(dòng)的情況，利用記錄下來(lái)的資料，推斷地下石油、天然氣及煤田等有關(guān)的地殼結(jié)構(gòu)和地層巖性方法的總稱。由于地下介質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)不同，地震波在傳播中，會(huì)引起地震波的頻率、振幅、相位、速度及波場(chǎng)類型等參數(shù)的空間變化，通過(guò)在地表或井下采用高精度記錄設(shè)備和相應(yīng)觀測(cè)方法可以獲得這些特征參數(shù)變化的數(shù)據(jù)，并經(jīng)地震數(shù)據(jù)處理，去偽存真和成像，最終轉(zhuǎn)換為地質(zhì)學(xué)家(包括油氣田及煤田開(kāi)發(fā)工程師)可以識(shí)別的圖像。地質(zhì)學(xué)家利用這些地震信息不僅可以了解地層構(gòu)造的幾何形態(tài)和斷裂大小及分布，而且可以了解古地理和古沉積相信息，進(jìn)而預(yù)測(cè)儲(chǔ)層、油氣藏(煤田)的分布和形態(tài)。運(yùn)用地震勘探原理査明地下地質(zhì)構(gòu)造面臨具體的困難是很多的。首先，人工產(chǎn)生較強(qiáng)的地震波很不容易；激發(fā)出地震波后，除了產(chǎn)生來(lái)自地層界面的反射波外，還會(huì)產(chǎn)生各種各樣的波，它們會(huì)干擾反射波的接收，往往會(huì)以假亂真；要根據(jù)反射波的傳播時(shí)間來(lái)了解地下地層分界面的埋藏深度，必須知道地震波在地層中傳播的速度，但要精確的測(cè)出地震波的速度也是很困難的。為了克服這些難題，就必須有專門指導(dǎo)地震勘探生產(chǎn)實(shí)踐的理論和專門的儀器設(shè)備，以及一套生產(chǎn)施工的組織和方法。地震勘探的生產(chǎn)工作，基本上可分為三個(gè)環(huán)節(jié)第一個(gè)階段是野外地震資料采集工作。這個(gè)階段的任務(wù)是人工的方法激發(fā)地震波，然后用地面地震接收儀器記錄由地下反射回來(lái)的地震波所引起的地面振動(dòng)信號(hào)，并記錄在磁帶上，提供給室內(nèi)計(jì)算中心進(jìn)行后續(xù)處理。地震數(shù)據(jù)采集是地震勘探的第一步工作，因此是地震勘探工程的重要基礎(chǔ)。采集中激發(fā)、接收以及觀測(cè)系統(tǒng)等具體參數(shù)如何確定，需要根據(jù)工區(qū)具體的地質(zhì)任務(wù)、地震地質(zhì)條件等各方面因素全面論證和計(jì)算后決定。第二個(gè)階段是地震資料處理工作。根據(jù)地震波的傳播理論，利用計(jì)算機(jī)等設(shè)備和相應(yīng)的處理軟件，對(duì)野外采集的原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行各種加工處理，以獲得能反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的"地震剖面圖"和反映地下巖石變化的地震波振幅、頻率、傳播速度等信息。用于研究地下地質(zhì)構(gòu)造，尋找有利的含油氣圈閉，確定鉆井井位。地震資料處理是對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行去偽存真的加工過(guò)程，最終獲得能真實(shí)反映地下地質(zhì)情況的有效信息。把野外采集的地震數(shù)據(jù)資料變?yōu)榭晒┙忉屓藛T解釋的能反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地震剖面和相關(guān)的地震信息(如速度、振幅、頻率等)。第三個(gè)階段是地震資料解釋工作。運(yùn)用地震波傳播的理論和石油地質(zhì)學(xué)的原理，綜合地質(zhì)、鉆井和其它物探資料，對(duì)地震剖面進(jìn)行深入的分析研究，去偽存真，正確追蹤出各反射層對(duì)應(yīng)的地質(zhì)層位，對(duì)地下地質(zhì)構(gòu)造的特點(diǎn)做出說(shuō)明，并繪制出主要層位完整的構(gòu)造圖，査明有含油氣希望的構(gòu)造和圈閉，提出鉆探井位。在地震數(shù)據(jù)采集階段，記錄地面地震波振動(dòng)的方式稱為觀測(cè)系統(tǒng)，地震勘探有二維和三維之分。二維地震勘探是沿地面上一條測(cè)線，一段一段地進(jìn)行觀測(cè)。三維是在地面上布設(shè)多條接收線，用多條接收線同時(shí)一片一片觀測(cè)。多次覆蓋技術(shù)和三維地震勘探是石油地震勘探的兩次技術(shù)革命，是地震勘探野外工作的重大改進(jìn)。這些技術(shù)進(jìn)步的最終目的就是為了采集到能夠高信噪比、高分辨率和高精度成像的地震數(shù)據(jù)。三維地震勘探是在地震資采集過(guò)程中，首先要根據(jù)地震地質(zhì)目標(biāo)設(shè)計(jì)觀測(cè)系統(tǒng)。觀測(cè)系統(tǒng)一方面要對(duì)到達(dá)地面的反射波場(chǎng)進(jìn)行較好的采樣，確保采集到的地震數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)成像處理能夠相對(duì)準(zhǔn)確地反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。另一方面要對(duì)地震數(shù)據(jù)采集時(shí)伴生的噪音，特別是規(guī)則噪音具有壓制作用。這是多次覆蓋的觀測(cè)系統(tǒng)在水平疊加時(shí)的一個(gè)重要特點(diǎn)，它所利用的不是頻率濾波的頻譜差異，也不是組合的方向性差異，而是利用動(dòng)校正后有效波與干擾波之間剩余時(shí)差的差異。野外采集是地震勘探成功的基礎(chǔ)，如果觀測(cè)系統(tǒng)存在不足或問(wèn)題，則地震采集得到的原始數(shù)據(jù)就會(huì)存在嚴(yán)重缺陷，沒(méi)有任何辦法可以彌補(bǔ)。做好觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，正確選擇觀測(cè)系統(tǒng)類型和多次覆蓋參數(shù)，提高地震數(shù)據(jù)的空間采樣質(zhì)量，對(duì)于利用疊加效應(yīng)壓制噪音、加強(qiáng)有效信號(hào)和準(zhǔn)確成像具有重要作用。在本文中，噪音是指折射、直達(dá)和次生三種干擾波。由于三維是在一個(gè)面上接收地震波，因此在疊加時(shí)有較好的壓制噪音的特性。三維觀測(cè)的方式多種多樣，用不同的觀測(cè)方式時(shí)壓制噪音的特性是不同的。為了準(zhǔn)確成像和壓制噪音，就有炮檢距和方位角分布均勻、靜校正耦合好、最小偏移距盡可能小、性能價(jià)格比高等對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)的許多要求。在這些要求下，目前已經(jīng)發(fā)展了許多不同類型的野外觀測(cè)系統(tǒng)，主要有直線式、線束式、磚墻式、奇偶式、Flexi(細(xì)分)面元式、紐扣式、鋸齒式、非正交輻射式、六角形排列式和環(huán)式。長(zhǎng)期以來(lái)，這些觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究側(cè)重于偏移成像和分辨率，對(duì)于噪音的壓制研究方面，只是限于二維觀測(cè)方式下對(duì)面波線性噪聲壓制的研究。現(xiàn)有評(píng)價(jià)三維觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音特性的方法是繪制出CMP道集的偏移距和方位角分布圖(參考圖4至圖6)，圖中三者的變化是不一樣的，人們據(jù)此分布的均勻性來(lái)判斷速度分析的精度和壓制噪音效果，這種方法及其得出的認(rèn)識(shí)一般是定性的，由于沒(méi)有量化評(píng)價(jià)指標(biāo)，使得很難確定出上述觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)噪音的壓制效果到底有多大差異，因此難免造成三維觀測(cè)系統(tǒng)選型方面的決策偏差或者失誤，這是目前設(shè)計(jì)觀測(cè)系統(tǒng)類型時(shí)存在的一個(gè)問(wèn)題。此外，即使是同一類型的觀測(cè)系統(tǒng)，隨著各種具體參數(shù)的不同，比如接收線距、接收點(diǎn)密度、炮線距、炮密度等參數(shù)的變化，壓制噪音的特性也有較大的差異，對(duì)這些具體參數(shù)引起噪音壓制能力的改變，也缺少定量評(píng)價(jià)的方法。特別是野外采用的觀測(cè)系統(tǒng)類型越來(lái)越多，如寬方位與窄方位、多線數(shù)與少線數(shù)、小面元高覆蓋與大面元低覆蓋等，造成選用觀測(cè)系統(tǒng)類型和具體參數(shù)上的一些模糊認(rèn)識(shí)，無(wú)法確定相對(duì)較好地具體參數(shù)，這是目前設(shè)計(jì)觀測(cè)系統(tǒng)時(shí)存在的又一個(gè)問(wèn)題。在三維觀測(cè)方式下，對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)壓制散射噪聲的方法目前還沒(méi)有此方面的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提出一種基于三維地震數(shù)據(jù)采集觀測(cè)系統(tǒng)在多次疊加中壓制噪音的特性計(jì)算不同三維觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)折射波、直達(dá)波和次生干擾波的壓制指標(biāo)，從而選擇有利于提高地震疊加剖面信噪比的三維觀測(cè)系統(tǒng)噪聲壓制估算方法，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案首先收集用地震勘探設(shè)備獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息，利用獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息，結(jié)合地質(zhì)任務(wù)設(shè)計(jì)三維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)方案，計(jì)算該觀測(cè)系統(tǒng)條件下的共中心點(diǎn)面元(CMP)的屬性信息；然后利用上述信息計(jì)算剩余時(shí)差，由剩余時(shí)差計(jì)算疊加振幅特性，進(jìn)而計(jì)算平均振幅特性、分頻平均振幅特性和分布特征，繪制振幅特性的平面變化和統(tǒng)計(jì)特征；最后，根據(jù)振幅特性的平面變化和統(tǒng)計(jì)特征選擇壓制特性指標(biāo)較好的三維觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行地震數(shù)據(jù)采集，從而完成有利于壓制噪音的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本發(fā)明具體步驟為(1)收集用地震勘探設(shè)備獲取地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息；(2)利用獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息，結(jié)合地質(zhì)任務(wù)設(shè)計(jì)多種三維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)方案；(3)計(jì)算CMP屬性信息，其包括CMP面元位置與干擾源的距離、CMP道集內(nèi)每個(gè)炮檢對(duì)的偏移距、方位角以及炮檢連線與CMP面元至次生干擾源連線的夾角(以下簡(jiǎn)稱為"干擾源的相對(duì)方位角")。(4)通過(guò)下面公式(1)計(jì)算的有效波與噪音之間的剩余時(shí)差=O'〗+《+化).Acosa,).++4/,2—化,cosa,).卜/。f+""2+A~(1)其中，為下標(biāo)，表示CMP的序號(hào)y為下標(biāo)，表示CMP中地震道的序號(hào)&y為第/個(gè)CMP道集中第y道的噪音的剩余時(shí)差^為噪音的傳播速度為第/個(gè)CMP道集中第y道炮檢距,參考圖1/,為第/個(gè)CMP道集與次生干擾源距離，通過(guò)次生干擾源位置坐標(biāo)和CMP點(diǎn)位置坐標(biāo)計(jì)算得到，參考圖1a,為第/個(gè)CMP道集中第y道的干擾源相對(duì)方位角f。為雙程旅行時(shí)表示的目的層埋深r為反射波的傳播速度為低降速帶對(duì)第/個(gè)CMP道集中第/道的時(shí)間影響；(5)根據(jù)剩余時(shí)差計(jì)算噪音的疊加振幅特性；(6)通過(guò)^=丄堂^(^)計(jì)算各個(gè)共中心點(diǎn)噪音的綜合振幅壓制特性，以及通過(guò)公式:^^^~~^~~^f^,.(^)計(jì)算各個(gè)共中心點(diǎn)噪音的分頻振幅(附2-^+1)—壓制特性；其中^為下標(biāo)，表示噪音頻率采樣的序號(hào)；；為第/個(gè)CMP點(diǎn)的噪音的綜合振幅特性；M為噪音頻率的采樣個(gè)數(shù)；尺,(^)為第/個(gè)CMP點(diǎn)第A個(gè)頻率采樣的噪音疊加振幅特性，A為噪音頻率范圍內(nèi)的第A個(gè)頻率值；:^;為第z個(gè)CMP點(diǎn)噪音的分頻平均振幅特性，^和^是計(jì)算噪音壓制特性時(shí)限定的頻率范圍，且以頻率采樣的序號(hào)表示，即l^m^^^M;(7)根據(jù)綜合振幅壓制特性頻數(shù)和分頻振幅壓制特性頻數(shù)，得到相應(yīng)的頻數(shù)圖；從得到的頻數(shù)圖導(dǎo)出頻幅特性的平面變化和統(tǒng)計(jì)特征；(8)用振幅壓制特性最小的三維觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)施地震數(shù)據(jù)采集，然后將采集的資料去做資料處理，獲到較高信噪比的地震剖面。優(yōu)選地，計(jì)算三維地震數(shù)據(jù)采集時(shí)伴生的折射波、直達(dá)波和次生干擾的剩余時(shí)差，由此計(jì)算出它們的疊加振幅特性。優(yōu)選地，接收道距、接收線距、炮點(diǎn)距、炮線距、接收線數(shù)和橫縱比。優(yōu)選地，多次覆蓋的觀測(cè)系統(tǒng)在水平疊加時(shí)能夠有效提高疊加剖面的信噪比。優(yōu)選地，三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音估算方法能夠估算合理的覆蓋次數(shù)范圍。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了有效地壓制了噪聲，提高信噪比，而且能夠改善三維觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，獲得較高信噪比的地震剖面，從而提高實(shí)施鉆探的準(zhǔn)確度。圖1為三維觀測(cè)系統(tǒng)噪音的傳播示意圖。其中參表示炮點(diǎn)，T表示檢波點(diǎn)；CMP為炮檢中心，即為所論證的面元位置；SR為直達(dá)波和折射波傳播方向，SNR為次生干擾的傳播方向。圖2為正交型和斜交型觀測(cè)系統(tǒng)的噪聲振幅壓制特性。設(shè)計(jì)的覆蓋次數(shù)24次，此種情況下，可以看出正交觀測(cè)系統(tǒng)的疊加壓噪特性值較大，斜交觀測(cè)系統(tǒng)的較小，說(shuō)明斜交觀測(cè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的壓噪特性。圖3為正交型(左)和斜交型(右)觀測(cè)系統(tǒng)的疊加剖面。左右兩個(gè)地震剖面的覆蓋次數(shù)只有24次，從箭頭指示和橢圓標(biāo)示處可見(jiàn)，正交觀測(cè)系統(tǒng)的壓噪效果較差。圖4為表2中觀測(cè)系統(tǒng)方案1的偏移距分布(左)和方位角分布(右)。圖5為表2中觀測(cè)系統(tǒng)方案2的偏移距分布(左)和方位角分布(右)。圖6為表2中觀測(cè)系統(tǒng)方案3的偏移距分布(左)和方位角分布(右)。圖7為表2中觀測(cè)系統(tǒng)方案1的噪聲振幅壓制特性頻數(shù)圖，頻數(shù)分布范圍0.22-0.26，主頻數(shù)對(duì)應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.24)。圖8為表2中觀測(cè)系統(tǒng)方案2的噪聲振幅壓制特性頻數(shù)圖，頻數(shù)分布范圍0.3-0.44，主頻數(shù)對(duì)應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.32。圖9為表2中觀測(cè)系統(tǒng)方案3的噪聲振幅壓制特性頻數(shù)圖，頻數(shù)分布范圍0.3-0.54，主頻數(shù)對(duì)應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.36。圖10為表2中觀測(cè)系統(tǒng)方案1的采集數(shù)據(jù)疊加剖面。圖11為表2中觀測(cè)系統(tǒng)方案2的采集數(shù)據(jù)疊加剖面。圖12為表2中觀測(cè)系統(tǒng)方案3的采集數(shù)據(jù)疊加剖面。具體實(shí)施例方式本發(fā)明估算三維觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音特性，從而達(dá)到優(yōu)選觀測(cè)系統(tǒng)的目的，本發(fā)明可以概括為以下幾步第一步設(shè)計(jì)擬采用的三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)；第二步計(jì)算CMP炮檢距、方位角等屬性信息、有效信號(hào)與噪音之間的剩余時(shí)差、各種疊加振幅特性和壓制特性的分布，并繪制圖件；第三步確定有利于壓制噪音和減弱采集腳印的三維觀測(cè)系統(tǒng)；第四步:用選定的三維觀測(cè)系統(tǒng)去做地震數(shù)據(jù)采集，處理采集到地震資料，獲到較高信噪比的地震剖面。具體為-(1)收集用地震勘探設(shè)備獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息；(2)利用獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息，結(jié)合地質(zhì)任務(wù)設(shè)計(jì)多種三維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)方案；(3)計(jì)算CMP屬性信息，其包括CMP面元位置與干擾源的距離、CMP道集內(nèi)每個(gè)炮檢對(duì)的偏移距、方位角以及炮檢連線與CMP面元至次生干擾源連線的夾角(以下簡(jiǎn)稱為"干擾源的相對(duì)方位角")。(4)通過(guò)下面公式(1)計(jì)算的有效波與噪音之間的剩余時(shí)差=^r(/x'〗+4Os+^+4/,2—cos)-f。1+^+A,y(1)其中/為下標(biāo)，表示CMP的序號(hào)y為下標(biāo)，表示CMP中地震道的序號(hào)s~為第/個(gè)CMP道集中第y道的噪音的剩余時(shí)差^為噪音的傳播速度為第/個(gè)CMP道集中第_/道炮檢距,參考圖1/,為第/個(gè)CMP道集與次生干擾源距離,通過(guò)次生干擾源位置坐標(biāo)和CMP點(diǎn)位置坐標(biāo)計(jì)算得到，參考圖1a,,為第/個(gè)CMP道集中第y道的干擾源相對(duì)方位角,。為雙程旅行時(shí)表示的目的層埋深K為反射波的傳播速度A^為低降速帶對(duì)第/個(gè)CMP道集中第/道的時(shí)間影響；(5)根據(jù)剩余時(shí)差計(jì)算噪音的疊加振幅特性；(6)通過(guò):i^丄l;《,如j計(jì)算各個(gè)共中心點(diǎn)噪音的綜合振幅壓制特性，以及通過(guò)公式^^^~~^~~^f^,如J計(jì)算各個(gè)共中心點(diǎn)噪音的分頻振幅(附2_附1+1)壓制特性；其中)t為下標(biāo)，表示噪音頻率采樣的序號(hào)；^為第/個(gè)CMP點(diǎn)的噪音的綜合振幅特性；M為噪音頻率的采樣個(gè)數(shù)；《(叫)為第/個(gè)CMP點(diǎn)第A個(gè)頻率采樣的噪音疊加振幅特性，^為噪音頻率范圍內(nèi)的第t個(gè)頻率值；^為第/個(gè)CMP點(diǎn)噪音的分頻平均振幅特性，^和^是計(jì)算噪音壓制特性時(shí)限定的頻率范圍，且以頻率采樣的序號(hào)表示，即Bm^^^il^(7)根據(jù)綜合振幅壓制特性頻數(shù)和分頻振幅壓制特性頻數(shù)，得到相應(yīng)的頻數(shù)圖；從得到的頻數(shù)圖導(dǎo)出頻幅特性的平面變化和統(tǒng)計(jì)特征；(8)用振幅壓制特性最小的三維觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)施地震數(shù)據(jù)采集，然后將采集的資料去做資料處理，獲到較高信噪比的地震剖面。其中，計(jì)算三維地震數(shù)據(jù)采集時(shí)伴生的折射波、直達(dá)波和次生干擾的剩余時(shí)差，由此計(jì)算出它們的疊加振幅特性。其中，在三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音估算方法中，接收道距、接收線距、炮點(diǎn)距、炮線距、接收線數(shù)和橫縱比。其中，在三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音估算方法中，在水平疊加時(shí)使用多次覆蓋的觀測(cè)系統(tǒng)能夠有效提高疊加剖面的信噪比。其中，三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音估算方法能夠估算合理的覆蓋次數(shù)范圍。在上述公式中，公式(1)為把折射、直達(dá)和次生干擾三種噪音統(tǒng)一在一個(gè)表達(dá)式中，具體是計(jì)算哪種噪音依據(jù)/,.和^的取值而定，A和^有以下三種方案①當(dāng)/,.=0，&=^時(shí)，(1)式變?yōu)?lt;formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>)其中，K——為折射波速度。此時(shí)，低降速帶對(duì)折射波和反射波的旅行時(shí)影響是相同的，(1)式中^=0，(2)式的結(jié)果為折射波的剩余時(shí)差。②當(dāng)/,=0，&=^時(shí)，(1)式變?yōu)镵。VK、2y(3)其中，K——為直達(dá)波速度，此時(shí)，a^僅為低降速帶對(duì)反射波旅行時(shí)的影響。(3)式的結(jié)果為直達(dá)波的剩余時(shí)差。③當(dāng)/,>0，^為接收點(diǎn)至次生干擾源之間介質(zhì)的地震波傳播速度時(shí)，(1)式的形式不發(fā)生改變，此時(shí)計(jì)算的結(jié)果為次生干擾波的剩余時(shí)差。通過(guò)公式(4)計(jì)算噪音的疊加振幅特性《,(co)=<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(4)其中a:,——第/個(gè)CMP面元的噪音的疊加振幅特性N03-角頻率15/，/，^的含義同(1)式(4)式值域是[O，1]。值域的大小表明了對(duì)各頻率成份噪音的壓制效果，尺,(co)越小，壓制效果越好，((CO)越大，壓制效果越差。當(dāng)《,(0))=0時(shí)對(duì)噪音壓制效果最好，表示頻率成份為co的噪音被完全壓制；當(dāng)《,如)=1時(shí)對(duì)噪音壓制效果最差，表示頻率成份為co的噪音沒(méi)有得到任何壓制；當(dāng)((co)e(0,l)時(shí)，表示對(duì)噪音的壓制效果介于最好和最差之間。計(jì)算各個(gè)面元共中心點(diǎn)噪音的綜合振幅特性。應(yīng)用(4)式計(jì)算振幅壓制特性時(shí)，是對(duì)每一個(gè)頻率(叫,"1，2,A，M)成份逐一計(jì)算的，為了表示一個(gè)CMP面元噪音的綜合壓制結(jié)果，需要計(jì)算噪音各頻率成份壓制特性的平均值，即如下式一1M4=去2>,")(5)其中*——下標(biāo)，表示噪音頻率采樣的序號(hào)X——第/個(gè)CMP點(diǎn)的噪音的綜合振幅特性M——噪音頻率的采樣個(gè)數(shù)——第/個(gè)CMP第A個(gè)頻率采樣的噪音的疊加振幅特性——噪音頻率范圍內(nèi)的第^個(gè)頻率值(5)式的值域是[O，1]，值域的大小表明了該CMP的噪音壓制效果，;越小，壓制效果越好，X越大，壓制效果越差。當(dāng)^=0時(shí)對(duì)噪音壓制效果最好，表示各種頻率成份的噪音被完全壓制；當(dāng)^=1時(shí)對(duì)噪音壓制效果最差，表示各種頻率成份的噪音沒(méi)有得到任何全壓制；當(dāng)；e(0,l)時(shí)，表示對(duì)噪音的壓制效果介于最好和最差之間。對(duì)(5)式做一些改動(dòng)，可以計(jì)算出分頻平均振幅特性，從而定量分析某一頻率區(qū)間的噪音壓制效果，具體計(jì)算公式如下:其中^為第/個(gè)CMP面元共中心點(diǎn)、頻率范圍(t^,^2)內(nèi)噪音的振幅壓制特性，以下稱之為分頻平均振幅特性，hA，《意義同(5)式，附,和^是計(jì)算噪音壓制特性時(shí)限定的頻率范圍，且以頻率采樣的序號(hào)表示，即l《m^^《M。(6)計(jì)算結(jié)果對(duì)噪音壓制效果與(5)式的意義相同。公式(5)和(6)的差別在于，公式(5)計(jì)算的是噪音在其頻帶范圍內(nèi)所有頻率成份的平均振幅特性，公式(6)計(jì)算的是噪音在其頻帶范圍內(nèi)某一小頻率段內(nèi)的平均振幅特性。比如，噪音的頻帶范圍是6-60Hz,根據(jù)(5)式計(jì)算的就是6-60Hz范圍內(nèi)平均振幅特性，而根據(jù)(6)式可以選擇計(jì)算10-20Hz、或20-40Hz，或15-45Hz等各個(gè)小頻率段內(nèi)的平均振幅特性。計(jì)算單個(gè)CMP面元共中心點(diǎn)的噪音疊加振幅特性。根據(jù)(4)計(jì)算結(jié)果繪制單個(gè)共中心點(diǎn)的噪音疊加振幅特性曲線，用頻率作為橫坐標(biāo)，疊加振幅特性作為縱坐標(biāo)(圖2)。計(jì)算三維工區(qū)(多面元)振幅壓制特性的頻數(shù)分布。對(duì)一個(gè)三維工區(qū)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用(5)或(6)式的計(jì)算結(jié)果給出一個(gè)三維觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的各CMP面元的噪音振幅壓制特性值，把不同特性值賦于不同灰度或顏色，就可繪制出噪音壓制特性的平面分布圖?？筛鶕?jù)灰度強(qiáng)弱或顏色便可知道觀測(cè)系統(tǒng)的壓噪效果；同時(shí)灰度或顏色的分布規(guī)律，就可以看出"采集腳印"的強(qiáng)弱程度。由此優(yōu)選出壓噪效果好、采集腳印弱的三維觀測(cè)系統(tǒng)?？紤]到上述壓噪效果的判斷需要分析很多面元的壓制特性值，另外壓噪效果的判斷還受著認(rèn)為調(diào)色的影響。因此，本發(fā)明給出壓噪特性頻數(shù)分布圖的顯示方式，更充分體現(xiàn)噪音壓制特性量化特點(diǎn)、更加直觀地展示觀測(cè)系統(tǒng)壓噪特性。具體方法為首先，對(duì)(5)或(6)式的計(jì)算結(jié)果做四舍五入處理，小數(shù)點(diǎn)后保留兩位有效數(shù)字；第二，統(tǒng)計(jì)不同壓噪特性值的范圍內(nèi)的CMP面元個(gè)數(shù)，如^e內(nèi)面元個(gè)數(shù)為，這些面元個(gè)數(shù)就是對(duì)應(yīng)不同壓噪特性區(qū)間的頻數(shù)；第三，將頻數(shù)進(jìn)行歸一化處理后，再乘以百分之一百，從而得到以百分比表示的壓噪特性頻數(shù)分布圖(參考圖7至圖9)。最后對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)擬采用的各種觀測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用本發(fā)明對(duì)單一、多面元干擾波的疊加振幅特性曲線、綜合振幅特性圖、分頻平均振幅特性和特性頻數(shù)分布圖進(jìn)行綜合分析，確定各觀測(cè)系統(tǒng)的壓制噪音特性和采集腳印強(qiáng)弱，從而選擇出有利于壓制噪音和減弱采集腳印的三維觀測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)上面分析優(yōu)選觀測(cè)系統(tǒng)，實(shí)施地震數(shù)據(jù)采集，然后將采集的數(shù)據(jù)去做資料處理，有利于獲取較高信噪比的地震剖面資料，為確定可靠的井位提供保證。總之，通過(guò)上述方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，對(duì)三維觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音特性進(jìn)行估算，從而選擇壓噪效果好的三維觀測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的地震數(shù)據(jù)采集。根據(jù)本發(fā)明，因三維觀測(cè)系統(tǒng)是由激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)按照特定的空間排布方式組成的，CMP面元內(nèi)炮檢距分布特性不同導(dǎo)致了壓噪特性的差異，這種差異在空間上成規(guī)律性分布，反映出通過(guò)三維觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)連續(xù)波場(chǎng)進(jìn)行離散化的痕跡，即為采集腳印。因此，不僅從壓噪特性的量化指標(biāo)出發(fā)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速地優(yōu)選觀測(cè)系統(tǒng)，而且還可以依據(jù)壓噪特性量化指標(biāo)的空間變化特征一采集腳印，綜合判斷三維觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。本發(fā)明的具體實(shí)例本發(fā)明針對(duì)某三維地震資料采集區(qū)塊擬采用的觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，定量評(píng)價(jià)了各種三維觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)該區(qū)噪音的壓制特性，從而選擇了有利的觀測(cè)系統(tǒng)。實(shí)施例一低覆蓋次數(shù)情況下，優(yōu)選觀測(cè)系統(tǒng)類型。利用地震剖面、井資料、地質(zhì)模式、地理信息以及地質(zhì)任務(wù)設(shè)計(jì)擬采用的三維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)方案如下表。計(jì)算兩種觀測(cè)系統(tǒng)的CMP屬性信息，然后計(jì)算噪音的疊加振幅特性并繪制振幅特性(圖2)，圖中的兩條曲線分別是正交和斜交兩種觀測(cè)系統(tǒng)的理論計(jì)算結(jié)果，從圖中可以看出斜交型的疊加振幅特性值較小，由此可以預(yù)測(cè)斜交型觀測(cè)系統(tǒng)的壓制效果要好。為了驗(yàn)證預(yù)測(cè)結(jié)果，用兩種觀測(cè)系統(tǒng)采集的地震數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理為疊加剖面做比較(圖3)，對(duì)比疊加剖面上的線性干擾可以看出，在實(shí)施例一的地質(zhì)背景和地表?xiàng)l件下，覆蓋次數(shù)較低時(shí)(24次)，正交型的噪音要比斜交的強(qiáng)，斜交型觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)線性干擾的壓制效果好。實(shí)際資料與理論估算相符，表明估算方法是正確。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>接收線距(m)150150實(shí)施例二覆蓋次數(shù)較高的情況下，優(yōu)選觀測(cè)系統(tǒng)類型和觀測(cè)參數(shù)。a)利用地震剖面、井資料、地質(zhì)模式、地理信息以及地質(zhì)任務(wù)設(shè)計(jì)擬采用的三維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)方案如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>b)計(jì)算CMP屬性信息，下表是擬采用的三觀測(cè)系統(tǒng)方案的一小部分<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>18.907611257.00299.083961818.0051.566201442.0034.377471438.00289.916642547.0020.62648949.0045.263671697.0053.285082002.00332.315531000.00c)利用
發(fā)明內(nèi)容中的3)至7)計(jì)算剩余時(shí)差、各種疊加振幅特性和壓制特性的分布，并繪制圖件(圖7-圖9);圖7至圖9是繪制的三個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)的綜合振幅特性頻數(shù)圖。d)從圖7至圖9所示的三個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)的振幅壓制特性頻數(shù)圖，可見(jiàn)方案1中頻數(shù)分布范圍所對(duì)應(yīng)壓噪特性區(qū)間為0.22-0.26，主頻數(shù)對(duì)應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.24;方案2中頻數(shù)分布范圍所對(duì)應(yīng)壓噪特性區(qū)間為0.3-0.44，主頻數(shù)對(duì)應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.32;方案3中頻數(shù)分布范圍所對(duì)應(yīng)壓噪特性區(qū)間為0.3-0.54，主頻數(shù)對(duì)應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.36。由此可知，高覆蓋次數(shù)的方案1壓噪效果最好，同樣48次覆蓋的情況下，方案2的正交觀測(cè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的壓噪特性。e)用方案3的觀測(cè)系統(tǒng)去做地震數(shù)據(jù)采集，處理采集到地震資料獲到地震剖面。圖10是經(jīng)方案3采集、處理得到的其中一條疊加剖面，圖11是把方案3采集的數(shù)據(jù)抽成方案4的數(shù)據(jù)處理得到的相同位置的疊加剖面，圖12是用方案5采集的數(shù)據(jù)處理得到的疊加剖面，圖11與圖12所示的兩條剖面相距2.5km。比較三者，顯然經(jīng)方案3采集、處理得到的疊加剖面信噪比最高，方案5干擾背景最強(qiáng)。比較圖10和圖11在700ms800ms剖面細(xì)節(jié)，圖10中有良好的反射相位，在圖11中很難見(jiàn)到該反射相位，從而也證明用方案3實(shí)施采集是正確的選擇。盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案已通過(guò)實(shí)施例詳細(xì)描述，但是顯而易見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)對(duì)此進(jìn)行修飾和改進(jìn)。另外，本發(fā)明的實(shí)施方案不應(yīng)解釋為僅受到實(shí)施例或附圖的限制。然而，特別值得注意的是，這些修飾和改進(jìn)也落入本發(fā)明的范圍內(nèi)，正如權(quán)利要求書所述。例如，作為一個(gè)實(shí)施方案的部分所述的特征可用于另一實(shí)施方案中從而產(chǎn)生其他實(shí)施方案。因此，本發(fā)明旨在覆蓋如同在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的這些修飾和變化及其等同物。權(quán)利要求1.一種三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音估算方法，包括以下步驟(1)收集用地震勘探設(shè)備獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息；(2)利用獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息，結(jié)合地質(zhì)任務(wù)設(shè)計(jì)多種三維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)方案；(3)計(jì)算CMP屬性信息，其包括CMP面元位置與干擾源的距離、CMP道集內(nèi)每個(gè)炮檢對(duì)的偏移距、方位角以及炮檢連線與CMP面元至次生干擾源連線的夾角(以下簡(jiǎn)稱為“干擾源的相對(duì)方位角”)。(4)通過(guò)下面公式(1)計(jì)算的有效波與噪音之間的剩余時(shí)差<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>δ</mi><msub><mi>t</mi><mi>ij</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>d</mi></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>ij</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mrow><mn>4</mn><mi>l</mi></mrow><mi>i</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msub><mrow><mn>4</mn><mi>x</mi></mrow><mi>ij</mi></msub><msub><mi>l</mi><mi>i</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>α</mi><mi>ij</mi></msub></msqrt><mo>+</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>ij</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mrow><mn>4</mn><mi>l</mi></mrow><mi>i</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msub><mrow><mn>4</mn><mi>x</mi></mrow><mi>ij</mi></msub><msub><mi>l</mi><mi>i</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>α</mi><mi>ij</mi></msub></msqrt><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><msqrt><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><msubsup><mi>x</mi><mi>ij</mi><mn>2</mn></msubsup><mrow><msup><mi>V</mi><mn>2</mn></msup><msubsup><mi>t</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></msqrt><mo>+</mo><mi>Δ</mi><msub><mi>t</mi><mi>ij</mi></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>其中i為下標(biāo)，表示CMP的序號(hào)j為下標(biāo)，表示CMP中地震道的序號(hào)δtij為第i個(gè)CMP道集中第j道的噪音的剩余時(shí)差Vd為噪音的傳播速度xij為第i個(gè)CMP道集中第j道炮檢距，參考圖1li為第i個(gè)CMP道集與次生干擾源距離，通過(guò)次生干擾源位置坐標(biāo)和CMP點(diǎn)位置坐標(biāo)計(jì)算得到，參考圖1αij為第i個(gè)CMP道集中第j道的干擾源相對(duì)方位角t0為雙程旅行時(shí)表示的目的層埋深V為反射波的傳播速度Δtij為低降速帶對(duì)第i個(gè)CMP道集中第j道的時(shí)間影響；(5)根據(jù)剩余時(shí)差計(jì)算噪音的疊加振幅特性；(6)通過(guò)<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mover><msub><mi>A</mi><mi>i</mi></msub><mo>‾</mo></mover><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>M</mi></mfrac><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>M</mi></munderover><msub><mi>K</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>ω</mi><mi>k</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math>id="icf0002"file="A2008101033440003C1.tif"wi="31"he="10"top="64"left="54"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>計(jì)算各個(gè)共中心點(diǎn)噪音的綜合振幅壓制特性，以及通過(guò)公式<mathsid="math0003"num="0003"><math><![CDATA[<mrow><mover><msub><mi>Aw</mi><mi>i</mi></msub><mo>‾</mo></mover><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mo>(</mo><msub><mi>m</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mfrac><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub></mrow><msub><mi>m</mi><mn>2</mn></msub></munderover><msub><mi>K</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>ω</mi><mi>k</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math>id="icf0003"file="A2008101033440003C2.tif"wi="53"he="10"top="81"left="53"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>計(jì)算各個(gè)共中心點(diǎn)噪音的分頻振幅壓制特性；其中k為下標(biāo)，表示噪音頻率采樣的序號(hào)；<overscore>Ai</overscore>為第i個(gè)CMP點(diǎn)的噪音的綜合振幅特性；M為噪音頻率的采樣個(gè)數(shù)；Ki(ωk)為第i個(gè)CMP點(diǎn)第k個(gè)頻率采樣的噪音疊加振幅特性，ωk為噪音頻率范圍內(nèi)的第k個(gè)頻率值；<overscore>Awi</overscore>為第i個(gè)CMP點(diǎn)噪音的分頻平均振幅特性，m1和m2是計(jì)算噪音壓制特性時(shí)限定的頻率范圍，且以頻率采樣的序號(hào)表示，即1≤m1＜m2≤M；(7)根據(jù)綜合振幅壓制特性頻數(shù)和分頻振幅壓制特性頻數(shù)，得到相應(yīng)的頻數(shù)圖；從得到的頻數(shù)圖導(dǎo)出頻幅特性的平面變化和統(tǒng)計(jì)特征；(8)用振幅壓制特性最小的三維觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)施地震數(shù)據(jù)采集，然后將采集的資料去做資料處理，獲到較高信噪比的地震剖面。2.如權(quán)利要求1所述的三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音估算方法，其特征在于計(jì)算三維地震數(shù)據(jù)采集時(shí)伴生的折射波、直達(dá)波和次生干擾的剩余時(shí)差，由此計(jì)算出它們的疊加振幅特性。3.如權(quán)利要求1和2所述的三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音估算方法，其特征在于接收道距、接收線距、炮點(diǎn)距、炮線距、接收線數(shù)和橫縱比。4.如權(quán)利要求1和3中之一所述的三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音估算方法，其特征在于在水平疊加時(shí)使用多次覆蓋的觀測(cè)系統(tǒng)提高疊加剖面的信噪比。5.如權(quán)利要求1、3和4中之一所述的三維地震采集觀測(cè)系統(tǒng)壓制噪音估算方法，其特征在于估算合理的覆蓋次數(shù)范圍。全文摘要本發(fā)明涉及石油地球物理勘探技術(shù)，是在地震數(shù)據(jù)采集施三維觀測(cè)系統(tǒng)噪聲壓制估算方法，步驟為設(shè)計(jì)多種三維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)方案，計(jì)算CMP屬性信息，計(jì)算的有效波與噪音之間的剩余時(shí)差，根據(jù)剩余時(shí)差計(jì)算噪音的疊加振幅特性；計(jì)算各個(gè)共中心點(diǎn)噪音的綜合振幅壓制特性和分頻振幅壓制特性，得到頻數(shù)圖統(tǒng)計(jì)特征；用振幅壓制特性最小的三維觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)施地震數(shù)據(jù)采集，獲到較高信噪比的地震剖面。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了有效地壓制了噪聲，提高信噪比，改善三維觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，獲得較高信噪比的地震剖面，從而提高實(shí)施鉆探的準(zhǔn)確度。文檔編號(hào)G01V1/24GK101551463SQ20081010334公開(kāi)日2009年10月7日申請(qǐng)日期2008年4月3日優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日發(fā)明者唐東磊,夏建軍,蘇為民,黃永平申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司