專利名稱：一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維地震觀測(cè)系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)技術(shù)，尤其涉及一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取方法及裝置。
背景技術(shù)：
理想的三維地震觀測(cè)系統(tǒng)為檢波點(diǎn)呈網(wǎng)格狀分布的區(qū)域觀測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)地震波場(chǎng)的完整采樣。但在實(shí)際地震勘探中，由于受勘探時(shí)間與預(yù)算的限制，必須采用稀疏的三維地震觀測(cè)系統(tǒng)(比如正交型、斜交型與平行型等)。稀疏的三維地震觀測(cè)系統(tǒng)在減小勘探成本的同時(shí)，也造成了采樣的不均勻，因此必須對(duì)稀疏的三維地震觀測(cè)系統(tǒng)采樣的合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)。常規(guī)的三維地震觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于地震勘探中水平地層共中心點(diǎn)疊加理論，主要通過覆蓋次數(shù)，炮檢距分布與方位角分布等來判斷三維地震觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的合理性。 對(duì)于傾斜地層，這種共中心點(diǎn)疊加理論不再有效。因此地震勘探界發(fā)展出地震共反射點(diǎn)分析方法，它基于宏觀地震速度模型，通過地震波射線追蹤手段，得到通過目的地層上面元位置的射線條數(shù)與角度。與常規(guī)共中心點(diǎn)分析類似，地震共反射點(diǎn)分析也可以得到目標(biāo)面元的覆蓋次數(shù)，炮檢距分布與方位角分布信息。隨著地震勘探疊前偏移方法逐步成為主流的地震資料處理方法，三維地震觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)從地震疊加效應(yīng)分析逐步轉(zhuǎn)向地震疊前偏移效應(yīng)分析。目前直接采用地震疊前偏移理論計(jì)算三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲的方法主要有兩種(1)基于Beylkin理論，結(jié)合檢波點(diǎn)與震源點(diǎn)的分析方法；(2)Berkhout共聚焦分析方法。目前這兩種方法均采用地震波射線追蹤或地震波KirchhofT算子實(shí)現(xiàn)，因此僅適用于均勻介質(zhì)或?qū)訝罱橘|(zhì)情況，無法適用于復(fù)雜的地下介質(zhì)條件，且計(jì)算精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取方法及裝置，以適用于復(fù)雜介質(zhì)條件且計(jì)算精度較高。一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取方法，所述方法包括獲取三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并獲取三維網(wǎng)格速度模型；利用所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和所述三維網(wǎng)格速度模型，進(jìn)行地震波波場(chǎng)延拓，獲取地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果；根據(jù)所述地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果，分別計(jì)算炮點(diǎn)偏移噪聲和檢波點(diǎn)偏移噪聲；利用所述炮點(diǎn)偏移噪聲和所述檢波點(diǎn)偏移噪聲，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲。另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取裝置，所述裝置包括信息獲取單元，用于獲取三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并獲取三維網(wǎng)格速度模型；波場(chǎng)延拓單元，用于利用所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和所述三維網(wǎng)格速度模型，進(jìn)行地震波波場(chǎng)延拓，獲取地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果；偏移噪聲計(jì)算單元，用于根據(jù)所述地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果，分別計(jì)算炮點(diǎn)偏移噪聲和檢波點(diǎn)偏移噪聲，并利用所述炮點(diǎn)偏移噪聲和所述檢波點(diǎn)偏移噪聲，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲。上述技術(shù)方案具有如下有益效果因?yàn)椴捎毛@取三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并獲取三維網(wǎng)格速度模型；利用所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和所述三維網(wǎng)格速度模型，進(jìn)行地震波波場(chǎng)延拓，獲取地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果；根據(jù)所述地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果，分別計(jì)算炮點(diǎn)偏移噪聲和檢波點(diǎn)偏移噪聲；利用所述炮點(diǎn)偏移噪聲和所述檢波點(diǎn)偏移噪聲，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲的技術(shù)手段，所以適用于復(fù)雜介質(zhì)條件且計(jì)算精度較高。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取方法流程圖；圖2為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取方法流程圖；圖3為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例波場(chǎng)延拓示意圖；圖4為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例波場(chǎng)延拓的延拓層示意圖；圖5為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取方法流程圖， 所述方法包括101、獲取三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并獲取三維網(wǎng)格速度模型?？蛇x的，所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以包括炮點(diǎn)(即地震勘探普遍采用的人工炸藥震源，一般將其稱為炮點(diǎn))坐標(biāo)、檢波點(diǎn)(指地震勘探中在地表布設(shè)的檢波器，一般至少有上千個(gè)，用于接收震源發(fā)出經(jīng)地下反射后回到地表的地震波)坐標(biāo)及炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；獲取所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)后，可以利用所述炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 得到各個(gè)炮點(diǎn)坐標(biāo)及其分別對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)坐標(biāo)。102、利用所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和所述三維網(wǎng)格速度模型，進(jìn)行地震波波場(chǎng)延拓，獲取地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果。可選的，所述利用所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和所述三維網(wǎng)格速度模型，進(jìn)行地震波波場(chǎng)延拓，獲取地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果，可以包括利用Lippmarm-Schwinger單程波動(dòng)方程的離散退化算子，將各個(gè)炮點(diǎn)及其分別對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)的地面波場(chǎng)分別進(jìn)行向下波場(chǎng)延拓，得到地下目標(biāo)深度的地震波波場(chǎng)信息，進(jìn)而提取目標(biāo)點(diǎn)水平位置及其鄰近區(qū)域的波場(chǎng)。103、根據(jù)所述地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果，分別計(jì)算炮點(diǎn)偏移噪聲和檢波點(diǎn)偏移噪聲。
可選的，所述根據(jù)所述地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果，分別計(jì)算炮點(diǎn)偏移噪聲和檢波點(diǎn)偏移噪聲，可以包括將炮點(diǎn)進(jìn)行向下波場(chǎng)延拓得到的鄰近區(qū)域的波場(chǎng)乘以目標(biāo)位置波場(chǎng)的逆，得到所述炮點(diǎn)的偏移噪聲矩陣；將檢波點(diǎn)進(jìn)行向下波場(chǎng)延拓得到的鄰近區(qū)域的波場(chǎng)乘以目標(biāo)位置波場(chǎng)的逆，得到所述檢波點(diǎn)的偏移噪聲矩陣。104、利用所述炮點(diǎn)偏移噪聲和所述檢波點(diǎn)偏移噪聲，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)
偏移噪聲?？蛇x的，所述利用所述炮點(diǎn)偏移噪聲和所述檢波點(diǎn)偏移噪聲，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲，可以包括利用所述各個(gè)炮點(diǎn)的偏移噪聲矩陣及所述各個(gè)炮點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)的偏移噪聲矩陣的乘積，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲。可選的，可以根據(jù)計(jì)算獲得的所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲，繪制所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)的偏移噪聲圖。本發(fā)明實(shí)施例的目的在于克服常規(guī)的基于地震波射線追蹤或地震波Kirchhoff 算子的偏移噪聲評(píng)估方法無法適用于復(fù)雜介質(zhì)條件及其計(jì)算精度較低的缺陷，提出一種適用于任意復(fù)雜介質(zhì)條件的三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲快速定量評(píng)估方法。本發(fā)明實(shí)施例的三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲分析方法，基于Lippmarm-Schwinger單程波動(dòng)方程的離散退化算子表達(dá)形式，依據(jù)地下地震速度模型與三維地震觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，直接計(jì)算三維地震觀測(cè)系統(tǒng)的預(yù)期偏移噪聲。由于采用離散退化方法求解波動(dòng)方程，該方法即使對(duì)于地下強(qiáng)對(duì)比度介質(zhì)條件與廣角成像范圍也具有很高的計(jì)算精度。由于輸入地震速度模型為三維網(wǎng)格模型，通過合理設(shè)計(jì)網(wǎng)格間距，該方法可適用于任意復(fù)雜的介質(zhì)模型。如圖2所示，為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取方法流程圖，所述方法包括201、獲取三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。獲取各種標(biāo)準(zhǔn)格式的三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)(包含炮點(diǎn)坐標(biāo)、檢波點(diǎn)坐標(biāo)及炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系)，得到各個(gè)炮點(diǎn)坐標(biāo)及其分別對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)坐標(biāo)。202、獲取三維網(wǎng)格速度模型。獲取三維網(wǎng)格速度模型，分別給出直角坐標(biāo)系三個(gè)方向X、Y、Z軸方向上網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)、網(wǎng)格間距和最大最小坐標(biāo)值。203、對(duì)炮點(diǎn)分別進(jìn)行向下波場(chǎng)延拓，獲取炮點(diǎn)的偏移噪聲矩陣?？梢岳肔ippmarm-Schwinger單程波動(dòng)方程的離散退化算子，將地表、層各個(gè)炮點(diǎn)G從地面分別進(jìn)行向下波場(chǎng)延拓，得到地下zf層目標(biāo)位置rf及其鄰近區(qū)域的炮點(diǎn)波場(chǎng)信息r (如圖3所示，為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例波場(chǎng)延拓示意圖)。對(duì)于單程波傳播問題，地下復(fù)雜介質(zhì)被剖分成與波傳播方向垂直的三維非均勻薄板，每個(gè)薄板內(nèi)穩(wěn)態(tài)諧波場(chǎng)滿足Lippmarm-Schwinger單程波動(dòng)方程
ι / '. + } “ (f.\,. ka. + A； i — %/■" k,,, + Α: ι= [2/,· ji ik,. A·". ；) -r F {kr, I·,,. ；)J ·χ]> f/7,·:Λ:)⑴其中，u為波場(chǎng)，kx、分別為χ、y和ζ方向的波數(shù)分量，k' z為薄板下方相鄰介質(zhì)的波數(shù)，知=.為背景波數(shù)，U0(r)為背景速度場(chǎng)[F(kx，ky，ζ)=
FFTxy [ik0 Δ ζ (η (r)-1) ]，F(xiàn)FTxy表示沿水平方向的二維Fourier變換，η. (r) - ？二；為聲波折射率，u(r)為速度。利用Born逼近，方程可化簡(jiǎn)為下列形式
權(quán)利要求
1.一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取方法，其特征在于，所述方法包括獲取三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并獲取三維網(wǎng)格速度模型；利用所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和所述三維網(wǎng)格速度模型，進(jìn)行地震波波場(chǎng)延拓，獲取地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果；根據(jù)所述地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果，分別計(jì)算炮點(diǎn)偏移噪聲和檢波點(diǎn)偏移噪聲；利用所述炮點(diǎn)偏移噪聲和所述檢波點(diǎn)偏移噪聲，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括炮點(diǎn)坐標(biāo)、 檢波點(diǎn)坐標(biāo)及炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；獲取所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)后，利用所述炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到各個(gè)炮點(diǎn)坐標(biāo)及其分別對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)坐標(biāo)。
3.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述利用所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和所述三維網(wǎng)格速度模型，進(jìn)行地震波波場(chǎng)延拓，獲取地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果，包括利用Lippmarm-Schwinger單程波動(dòng)方程的離散退化算子，將各個(gè)炮點(diǎn)及其分別對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)的地面波場(chǎng)分別進(jìn)行向下波場(chǎng)延拓，得到地下目標(biāo)深度的地震波波場(chǎng)信息，進(jìn)而提取目標(biāo)點(diǎn)水平位置及其鄰近區(qū)域的波場(chǎng)。
4.如權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述根據(jù)所述地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果，分別計(jì)算炮點(diǎn)偏移噪聲和檢波點(diǎn)偏移噪聲，包括將炮點(diǎn)進(jìn)行向下波場(chǎng)延拓得到的鄰近區(qū)域的波場(chǎng)乘以目標(biāo)位置波場(chǎng)的逆，得到所述炮點(diǎn)的偏移噪聲矩陣；將檢波點(diǎn)進(jìn)行向下波場(chǎng)延拓得到的鄰近區(qū)域的波場(chǎng)乘以目標(biāo)位置波場(chǎng)的逆，得到所述檢波點(diǎn)的偏移噪聲矩陣。
5.如權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述利用所述炮點(diǎn)偏移噪聲和所述檢波點(diǎn)偏移噪聲，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲，包括利用所述各個(gè)炮點(diǎn)的偏移噪聲矩陣及所述各個(gè)炮點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)的偏移噪聲矩陣的乘積，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述方法，其特征在于，根據(jù)計(jì)算獲得的所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲，繪制所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)的偏移噪聲圖。
7.—種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取裝置，其特征在于，所述裝置包括信息獲取單元，用于獲取三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并獲取三維網(wǎng)格速度模型；波場(chǎng)延拓單元，用于利用所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和所述三維網(wǎng)格速度模型，進(jìn)行地震波波場(chǎng)延拓，獲取地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果；偏移噪聲計(jì)算單元，用于根據(jù)所述地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果，分別計(jì)算炮點(diǎn)偏移噪聲和檢波點(diǎn)偏移噪聲，并利用所述炮點(diǎn)偏移噪聲和所述檢波點(diǎn)偏移噪聲，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲。
8.如權(quán)利要求7所述裝置，其特征在于，所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括炮點(diǎn)坐標(biāo)、 檢波點(diǎn)坐標(biāo)及炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；所述信息獲取單元，具體用于獲取所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)后，利用所述炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到各個(gè)炮點(diǎn)坐標(biāo)及其分別對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)坐標(biāo)。
9.如權(quán)利要求8所述裝置，其特征在于，所述波場(chǎng)延拓單元，具體用于利用 Lippmann-Schwinger單程波動(dòng)方程的離散退化算子，將各個(gè)炮點(diǎn)及其分別對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)的地面波場(chǎng)分別進(jìn)行向下波場(chǎng)延拓，得到地下目標(biāo)深度的地震波波場(chǎng)信息，進(jìn)而提取目標(biāo)點(diǎn)水平位置及其鄰近區(qū)域的波場(chǎng)。
10.如權(quán)利要求9所述裝置，其特征在于，所述偏移噪聲計(jì)算單元，具體用于將炮點(diǎn)進(jìn)行向下波場(chǎng)延拓得到的鄰近區(qū)域的波場(chǎng)乘以目標(biāo)位置波場(chǎng)的逆，得到所述炮點(diǎn)的偏移噪聲矩陣；將檢波點(diǎn)進(jìn)行向下波場(chǎng)延拓得到的鄰近區(qū)域的波場(chǎng)乘以目標(biāo)位置波場(chǎng)的逆，得到所述檢波點(diǎn)的偏移噪聲矩陣。
11.如權(quán)利要求10所述裝置，其特征在于，所述偏移噪聲計(jì)算單元，具體用于利用所述各個(gè)炮點(diǎn)的偏移噪聲矩陣及所述各個(gè)炮點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)的偏移噪聲矩陣的乘積，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲。
12.如權(quán)利要求7-11任一項(xiàng)所述裝置，其特征在于，所述裝置還包括繪圖單元，用于根據(jù)計(jì)算獲得的所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲，繪制所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)的偏移噪聲圖。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲獲取方法及裝置，所述方法包括獲取三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并獲取三維網(wǎng)格速度模型；利用所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和所述三維網(wǎng)格速度模型，進(jìn)行地震波波場(chǎng)延拓，獲取地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果；根據(jù)所述地震波波場(chǎng)延拓結(jié)果，分別計(jì)算炮點(diǎn)偏移噪聲和檢波點(diǎn)偏移噪聲；利用所述炮點(diǎn)偏移噪聲和所述檢波點(diǎn)偏移噪聲，計(jì)算所述三維地震觀測(cè)系統(tǒng)偏移噪聲。本發(fā)明實(shí)施例適用于復(fù)雜介質(zhì)條件且計(jì)算精度較高。
文檔編號(hào)G01V1/28GK102478663SQ20101055733
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者符力耘, 魏偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所