最大炮檢距確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種作為地震觀測系統(tǒng)的重要參數(shù)之一的最大炮檢距確定方法。本發(fā)明的最大炮檢距確定方法包括以下步驟：（a）從地質(zhì)模型中選取目標(biāo)反射層；（b）在地質(zhì)模型的整個表面上均勻地布置多個勘探炮和多個檢波器；（c）使所有勘探炮分別產(chǎn)生地震波，并且當(dāng)多個勘探炮中的一個勘探炮產(chǎn)生地震波時，多個檢波器分別接收該地震波被目標(biāo)反射層反射回來的反射波，從而獲得該地震波在各個檢波器中的炮檢對能量值；（d）在所有勘探炮分別產(chǎn)生地震波之后，基于多個檢波器中的各個檢波器所獲得的炮檢對能量值，繪制炮檢對能量值圖；（e）基于炮檢對能量值圖，確定針對當(dāng)前目標(biāo)反射層的最大炮檢距。
【專利說明】最大炮檢距確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油地震勘探觀測系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域，具體地涉及一種作為地震觀測系統(tǒng)的重要參數(shù)之一的最大炮檢距確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國油氣勘探向西部和西南部的轉(zhuǎn)移，因復(fù)雜地表及復(fù)雜構(gòu)造引起的問題變得非常突出，例如地震資料信噪比低、地震成像困難等問題嚴(yán)重影響著這些地區(qū)的勘探效果。因此，技術(shù)人員考慮通過研究地震波在復(fù)雜地質(zhì)條件下的傳播規(guī)律與能量分布特征，進(jìn)而對觀測系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從而提高勘探效果。
[0003]需要說明的是，針對地震觀測系統(tǒng)的設(shè)計和采集參數(shù)的優(yōu)化是整個石油勘探中非常重要的環(huán)節(jié)，是地震資料品質(zhì)好壞的先決條件，也是地震資料處理和解釋的基礎(chǔ)。常規(guī)地震觀測系統(tǒng)設(shè)計的覆蓋次數(shù)(一個震源和針對該震源的多個檢波器所接收的反射波的能量)只依賴于炮點(勘探炮所在的位置)和檢波點(檢波器所在的位置)排列范圍，而與地下結(jié)構(gòu)、目的反射層深度無關(guān)。然而，在地表以及構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)，覆蓋次數(shù)除了與炮點和檢波點排列有關(guān)外，還與目的反射層的深度以及上覆地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，此時，常規(guī)的基于水平層狀假設(shè)的針對CMP點(共中心點)進(jìn)行設(shè)計的觀測系統(tǒng)精度降低。由于目的反射層各CRP點(共反射點)上的覆蓋次數(shù)和地震波照射能量共同決定了該點的成像質(zhì)量，但是復(fù)雜的上覆地質(zhì)結(jié)構(gòu)會造成下伏地層地震照明陰影區(qū)，從而引起下伏勘探目的層照明強度顯著下降，最終使得這些目的層界面成像的效果不理想。因此研究基于波動方程的觀測系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法勢在必行。
[0004]針對基于波動方程的觀測系統(tǒng)分析方法而言，目前主要是照明度分析，而地震波照明又可以分為基于射線追蹤的地震波照明方法和基于波動方程的地震波照明方法兩類。射線追蹤地震波照明方法目前應(yīng)用最為普遍，該方法簡單直觀、計算效率高，但由于射線理論本身的缺陷(如高頻近似、射線盲區(qū)等)和復(fù)雜介質(zhì)中的奇異性問題，基于射線的照明分析方法在復(fù)雜構(gòu)造區(qū)會出現(xiàn)很大的誤差，照明精度較低。而基于波動方程的地震波照明方法能有效地克服射線照明分析方法在復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的不足，尤其是利用波動方程中的單程波方程的地下照明分析是近幾年的一個研究熱點，它克服了射線照明方法的缺陷，能適應(yīng)強橫向變速介質(zhì)，使得目標(biāo)照明分析更加合理、準(zhǔn)確。
[0005]而基于波動方程的照明度計算均是分析能量在地下介質(zhì)分布的情況，其沒有從目標(biāo)反射層和檢波點接收能量的角度去分析觀測系統(tǒng)。使得照明度分析在指導(dǎo)觀測系統(tǒng)的設(shè)計時更多的是定性的分析，而無法從定量的角度去指導(dǎo)觀測系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。因此，需要能夠定量地分析二維觀測系統(tǒng)設(shè)計中的重要參數(shù)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，克服常規(guī)的基于波動方程的地震觀測系統(tǒng)評價方法無法對最大炮檢距進(jìn)行定量分析缺陷，提出一種基于炮檢對能量值的最大炮檢距確定方法，以使定量分析的最大炮檢距應(yīng)用在后續(xù)的波動方程的的地震觀測系統(tǒng)的設(shè)計上。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一實施例的最大炮檢距確定方法包括以下步驟:Ca)從地質(zhì)模型中選取目標(biāo)反射層；(b)在地質(zhì)模型的整個表面上均勻地布置多個勘探炮和多個檢波器；(C)使所有勘探炮分別產(chǎn)生地震波，并且當(dāng)多個勘探炮中的一個勘探炮產(chǎn)生地震波時，多個檢波器分別接收該地震波被目標(biāo)反射層反射回來的反射波，從而獲得該地震波在各個檢波器中的炮檢對能量值；(d)在所有勘探炮分別產(chǎn)生地震波之后，基于多個檢波器中的各個檢波器所獲得的炮檢對能量值，繪制炮檢對能量值圖；(e)基于炮檢對能量值圖，確定針對當(dāng)前目標(biāo)反射層的最大炮檢距，其中，炮檢對能量值是指，當(dāng)產(chǎn)生一次地震波時一個檢波器所接收到的反射波 的能量的總和。
[0008]優(yōu)選地，在步驟(C)中，利用有限差分算子，對當(dāng)前產(chǎn)生的地震波進(jìn)行正向延拓到目標(biāo)反射層，然后再從目標(biāo)反射層反向延拓到檢波器，來模擬地震波被目標(biāo)反射層反射回來的反射波，從而每個檢波器計算接收到的反射波的能量的總和。
[0009]優(yōu)選地，在步驟(C)中，當(dāng)產(chǎn)生地震波時，地震波在頻率域中的傳播過程以下面的公式(I)來表示，并且從公式(I)中計算出地震波的波長值U (rs, r, ω),
[0010](k2+ Δ ) U (rs, r, ω) =-f (ω) δ (r-rs) 公式(I)
[0011]其中，k= ω Zc0 (r)為波數(shù)，ω表示地震波的頻率，C0(r)為位于目標(biāo)反射層的點r=(x, y, ζ)處的背景場速度值，Λ為拉普拉斯算子，f(?)為勘探炮函數(shù)，δ (r-rs)是單位脈沖函數(shù)，rs表示勘探炮的三維坐標(biāo)。
[0012]優(yōu)選地，在步驟(C)中，利用有限差分算子，對當(dāng)前產(chǎn)生的地震波進(jìn)行正向延拓到目標(biāo)反射層，然后再從目標(biāo)反射層反向延拓到檢波器，
[0013]其中，檢波器接收到的反向延拓的反射波的波場通過公式(2)來表示，
[0014]P (rs, rg, ω)=
[0015]2k2 / v(r)G(r，rs; co)m(r)G(r，rg; co)d3r 公式(2)
[0016]其中，G(r，rs; ω)和G(r，rg; ω)分別是頻率域中勘探炮和檢波器位置的格林函數(shù)，rg表示檢波器的三維坐標(biāo)，m(r)是位于目標(biāo)反射層的點r=(x，y，ζ)處速度模型擾動，V(r)為目標(biāo)反射層的所有點的集合。數(shù)學(xué)上還可有如下的表示mCr)= δ c/c (r)，c Cr)是地質(zhì)模型的速度值，δ c是對速度值的求導(dǎo)，但是本發(fā)明中沒有使用該式來求出m(r)。
[0017]優(yōu)選地，多個檢波器中的一個檢波器針對當(dāng)前產(chǎn)生地震波的勘探炮的炮檢對能量值通過公式(3)來表示，
[0018]Psr (rs, rg, ω) = |P(rs, rg, ω) 公式(3)。
[0019]本發(fā)明從基于炮檢對能量值對最大炮檢距進(jìn)行了定量的分析，從而對提高山地地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計效率及優(yōu)化提供了保障，具有重要應(yīng)用價值。
[0020]本發(fā)明從基于波動方程的炮檢對能量值計算角度，實現(xiàn)了對目標(biāo)反射層的最大炮檢距的定量評估，對進(jìn)行山地復(fù)雜構(gòu)造的地震采集觀測系統(tǒng)設(shè)計的參數(shù)論證及優(yōu)化提供了保障，進(jìn)而為山地條件下偏移成像、油氣儲層預(yù)測、油藏描述的可靠性奠定了基礎(chǔ)，具有重要應(yīng)用價值。
[0021]本發(fā)明的基于炮檢對能量值的最大炮檢距確定方法，考慮了目標(biāo)反射層和檢波點所接收的能量對地震觀測系統(tǒng)的影響，來確定最大炮檢距，最大炮檢距這個參數(shù)對采集成本和采集資料的效果影響非常大，最大炮檢距過大，會嚴(yán)重增加采集施工成本，而過小則也嚴(yán)重影響采集資料的效果，因此對地震觀測系統(tǒng)的最重要參數(shù)之一的最大炮檢距進(jìn)行了定量分析而不是傳統(tǒng)的定性分析，能夠更好的在采集成本和采集資料的效果之間取得最佳的平衡。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的對實施例的描述，本發(fā)明的上述和/或其他目的和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中:
[0023]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的基于炮檢對能量值的最大炮檢距確定方法的流程圖。
[0024]圖2是示出二維地質(zhì)模型的示意圖。
[0025]圖3是示出地震波的傳播和反射過程的示意圖。
[0026]圖4是示出針對單個地震波的所有檢波器所接收的反射波的炮檢對能量值的分布圖。
[0027]圖5是示出在地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上針對所有地震波的檢波器的炮檢對能量值圖?！揪唧w實施方式】
[0028]以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。
[0029]在本發(fā)明中最大炮檢距是指，距產(chǎn)生地震波的勘探炮最遠(yuǎn)的檢波器的距離。在勘探領(lǐng)域中，檢波器都是均勻地埋在地表底下的。在檢波器彼此之間的距離一定的情況下，若最大炮檢距太小，則勘探炮周圍接收反射波的檢波器太少，導(dǎo)致接收到的反射能量太少，采集資料的信息不足而不利于全面勘探目的反射層的成像；相反，若最大炮檢距太大，則需要人工埋置更多的的檢波器，這樣會增加人工成本和需要更多的儀器租賃成本，進(jìn)而導(dǎo)致勘探成本太高。因此在設(shè)計地質(zhì)勘探系統(tǒng)時，需要事先計算出合適的最大炮檢距，又能對地下地質(zhì)條件進(jìn)行精確的勘探，同時還能有效控制成本，在成本和采集資料效果兩者之間取得平衡。
[0030]本發(fā)明的最大炮檢距確定方法，利用有限差分算子，對震源處(S卩，勘探炮的位置)產(chǎn)生的地震波正向延拓到目標(biāo)反射層，并且將從震源處正向延拓到目標(biāo)反射層的地震波作為二次震源，反向延拓到每個檢波點(檢波器的位置)，將目標(biāo)反射層每個點反向延拓到同一個檢波點的能量相加，進(jìn)而得到關(guān)于目標(biāo)反射層的當(dāng)前震源在各個檢波點的能量值(即，炮檢對能量值)，此時基于炮檢對能量值繪制炮檢對能量值圖，從而確定針對當(dāng)前目標(biāo)反射層的最佳最大炮檢距。
[0031]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的基于炮檢對能量值的最大炮檢距確定方法的流程圖。圖2是示出二維地質(zhì)模型的示意圖。
[0032]參照圖1，在步驟S1011從地質(zhì)模型中選取目標(biāo)反射層。在地質(zhì)勘探中，有主要的目的勘探層，因此施工、設(shè)計地質(zhì)勘探系統(tǒng)時其采集的參數(shù)應(yīng)該主要側(cè)重于適應(yīng)在主要的目的勘探層，由此在圖2中通過選取目標(biāo)反射層來選擇地震波的反射點。在此，根據(jù)已知地質(zhì)信息建立二維地質(zhì)模型進(jìn)而分析各種參數(shù)的選取是地球物理領(lǐng)域通用的方法。
[0033]在步驟S102，在地質(zhì)模型的整個表面上均勻地布置多個勘探炮和多個檢波器。參照圖2可知，在大于目標(biāo)反射層的上側(cè)的地表上布置勘探炮的檢波器。并且，只有在地質(zhì)模型的整個表面上均勻地布置勘探炮和檢波器，才能使每個勘探炮產(chǎn)生的地震波對炮檢對能量值圖的影響是相同的。并且，在整個表面上僅布置一個勘探炮和一個檢波器在實踐中是沒有太大價值的，因此在此步驟中將不會考慮這種情況。
[0034]在步驟S103，使所有勘探炮分別產(chǎn)生地震波，并且當(dāng)多個勘探炮中的一個勘探炮產(chǎn)生地震波時，多個檢波器分別接收該地震波被目標(biāo)反射層反射回來的反射波，并且每個檢波器將所接收到的反射波的能量相加，從而獲得該地震波在各個檢波器中的炮檢對能量值。在此，炮檢對能量值是指，當(dāng)產(chǎn)生一次地震波時，一個檢波器所接收到的反射波的能量的總和。
[0035]另外，在產(chǎn)生地震波時，勘探炮位置以及地震波的激發(fā)位置(即，地震炮和地震波的產(chǎn)生位置)實際上是不同的，但是相比地震觀測系統(tǒng)的其他Km單位的距離，兩者之間的距離很小，因此在本領(lǐng)域中當(dāng)作是在同一個地方。
[0036]并且，當(dāng)產(chǎn)生地震波時，密度固定的地震波在頻率域中的傳播過程能夠以下面的公式(I)來表示，并且從公式(I)中計算出地震波的波長值U (rs, r, ω),
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種最大炮檢距確定方法，其特征在于，包括以下步驟:(a)從地質(zhì)模型中選取目標(biāo)反射層；(b)在地質(zhì)模型的整個表面上均勻地布置多個勘探炮和多個檢波器；(c)使所有勘探炮分別產(chǎn)生地震波，并且當(dāng)多個勘探炮中的一個勘探炮產(chǎn)生地震波時，多個檢波器分別接收該地震波被目標(biāo)反射層反射回來的反射波，從而獲得該地震波在各個檢波器中的炮檢對能量值；(d)在所有勘探炮分別產(chǎn)生地震波之后，基于多個檢波器中的各個檢波器所獲得的炮檢對能量值，繪制炮檢對能量值圖；(e )基于炮檢對能量值圖，確定針對當(dāng)前目標(biāo)反射層的最大炮檢距，其中，炮檢對能量值是指，當(dāng)產(chǎn)生一次地震波時一個檢波器所接收到的反射波的能量的總和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的最大炮檢距確定方法，其特征在于，在步驟(c)中，利用有限差分算子，對當(dāng)前產(chǎn)生的地震波進(jìn)行正向延拓到目標(biāo)反射層，然后再從目標(biāo)反射層反向延拓到檢波器，來模擬地震波被目標(biāo)反射層反射回來的反射波，從而每個檢波器計算接收到的反射波的能量的總和。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的最大炮檢距確定方法，其特征在于，在步驟(c)中，當(dāng)產(chǎn)生地震波時，地震波在頻率域中的傳播過程以下面的公式(1)來表示，并且從公式(1)中計算出地震波的波長值u (rs, r, ω),
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的最大炮檢距確定方法，其特征在于，在步驟(c)中，利用有限差分算子，對當(dāng)前產(chǎn)生的地震波進(jìn)行正向延拓到目標(biāo)反射層，然后再從目標(biāo)反射層反向延拓到檢波器，其中，檢波器接收到的反向延拓的反射波的波場通過公式(2)來表示，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的最大炮檢距確定方法，其特征在于，多個檢波器中的一個檢波器針對當(dāng)前產(chǎn)生地震波的勘探炮的炮檢對能量值通過公式(3)來表示，
【文檔編號】G01V1/28GK103645501SQ201310594960
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】胡善政, 李亞林, 王勤耕, 何光明, 陳愛萍, 敬龍江, 陳燕雄, 童濤, 黎書琴, 袁光銀, 楊智超, 王曉陽 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司