基于目的层照明能量确定有效激发点的方法
【专利摘要】本发明是石油地球物理勘探中基于目的层照明能量确定有效激发点的方法。针对目的层设计观测系统，对加密炮后的观测系统进行正演模拟，得到每炮对目的层上的每个面元的照明能量，确定最小能量面元位置，利用均值和距离能量比计算备用炮点集合中每炮对能量最小区域的照明能量，根据从备用炮点集合中所选炮点加入有效激发点集合中组成的炮集合中的炮对目的层上照明能量的平均方差确定有效激发点选择加密炮点。本发明对高陡构造、逆掩推覆、速度横向变化剧烈构造区观测系统布设有效，用最少有效激发点提高阴影区照明强度，改善地震剖面质量。
【专利说明】基于目的层照明能量确定有效激发点的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油地球物理勘探资料处理技术，是一种基于目的层照明能量确定有效激发点的方法。
【背景技术】
[0002]随着勘探程度的提高，复杂地区的油气勘探已成为地球物理勘探工作者的主要目标，复杂地区主要指地表起伏大，地下构造复杂，地层速度横向变化剧烈，这类地区油气勘探的地震资料信噪比普遍偏低，制约了该区地震勘探的精度。尤其在逆掩推覆构造发育区，复杂的上覆地质结构及高速推覆体的存在使下覆勘探目的层照明强度显著下降，造成目的层界面或构造成像困难。究其原因，除了地震数据处理因素外，地震资料采集中观测系统优化设计是提高信噪比的关键因素之一。目前使用的观测系统设计方法主要理论依据是共中心点反射叠加理论，该理论成立的前提是地层水平层状，倾角小，速度横向基本稳定，然而，在复杂构造区，由于高陡构造、速度横向变化剧烈等原因，使地震波场畸变，导致不规则的地下共中心点反射叠加，从而使传统观测系统设计思路在此类地区已不再适用。
[0003]近年来,公开了不同的优化观测系统的方法。1998年，Tulsa大学Liner等提出了 LUG方法，该方法通过模拟一组观测系统参数:面元大小、总覆盖次数、仪器接收道数和最大、最小炮检距，与期望的地球物理目标进行比较，根据目标函数最小化原则确定观测系统的设计参数；2001年，Texas大学的Morrice等人在LUG方法的基础上，提出了基于数学规划理论的三维地震采集的最优化设计模型的MKB方法；2003年，荷兰3DsymSam地球物理咨询公司的Vermeer对LUG方法和MKB方法进行了优化。以上三种方法都是通过数学规划的思想，来实现三维地震勘探中观测系统的优化设计，但这些方法并没有针对目的层进行优化。
[0004]2001年，Toshi Chang等人采用共反射点叠加法，根据模拟射线追踪照明结果，将排列片放置在最大能量返回的区域优化观测系统；2002年，Chih-Ping J.Lu等人提出一种新的工具花图(Flower Plot),通过在地下目的层上激发的射线来确定能精确照明目标区域的地表炮、检点位置，从而优化观测系统布设；2006年，董良国等根据波动方程地震波照明结果，利用照明统计法或地震波模拟法确定针对勘探目的层的地面最优炮点加密范围，利用射线追踪和波动方程联合模拟照明，综合分析了地下各目的层的覆盖次数以及照明能量分布曲线，确定针对目的层的最优检波器排列方式和排列长度，初步实现了利用地震波照明设计观测系统参数的思想。
[0005]2010年，赵虎等通过正常炮距的数值模拟结果，确定照明能量最小位置，采用局部炮点加密、规则布置接收排列的方式，求得目的层照明能量均匀性最高的炮点组合。该方法在确定能量最小面元位置后，根据该面元坐标在备用炮点集合中选择地面对应位置炮点进行加密，对于复杂地质构造，这种设计不能准确地确定加密炮的位置，最终的加密炮组合不能充分提高对目的层阴影区的照明度，难以获得理想的地质成像效果。
[0006]综上所述，常规优化观测系统的方法有很多，但均未能充分提高目的层阴影区的照明强度，基于目的层照明能量优化观测系统的方法较少，现有的优化方法对目的层阴影区的能量有一定的提高，但是在实际应用中都存在着一定的不足，不能合理反映复杂地区的地下地质特征。
【发明内容】
[0007]本发明目的是提供一种有效地提高复杂构造区目的层阴影区的照明强度，从而使目的层能量分布均匀的基于目的层照明能量确定有效激发点的方法。
[0008]本发明通过以下技术方案实现:
[0009]I)收集探区地质资料，采集测井、物探数据，结合已知的解释结果建立探区的三维地质模型，在地质模型上进行三维观测系统设计，对设计后的观测系统加密炮点；
[0010]对加密后的观测系统进行正演模拟，得到每炮对目的层的照明能量，将加密前m炮的单炮数据集合为W1，将加密η炮的单炮数据集合为Wtl ；
[0011]所述的m是设计的观测系统加密前正常炮点距所需单炮数，η是设计的观测系统的炮点距为加密前正常炮点距一半时所要添加的炮数，集合W1中的炮点为有效激发点，集合Wtl中的炮点为备用炮点；
[0012]2)求取单炮数据集合W1中所有炮对第k个面元的照明能量的和
【权利要求】
1.一种基于目的层照明能量确定有效激发点的方法，特点是通过以下步骤实现: 1) 收集探区地质资料，采集测井、物探数据，结合已知的解释结果建立探区的三维地质模型，在地质模型上进行三维观测系统设计，对设计后的观测系统加密炮点； 对加密后的观测系统进行正演模拟，得到每炮对目的层的照明能量，将加密前m炮的单炮数据集合为W1，将加密η炮的单炮数据集合为Wtl ； 所述的m是设计的观测系统加密前正常炮点距所需单炮数，η是设计的观测系统的炮点距为加密前正常炮点距一半时所要添加的炮数，集合W1中的炮点为有效激发点，集合\中的炮点为备用炮点；
m 2)求取单炮数据集合W1中所有炮对第k个面元的照明能量的和，然后对计
仁I算结果排序，得到最小能量面元位置； 式中:k为目的层上面元号，k大于等于I小于等于N ;N为目的层上面元个数；i是集合W1中m炮编号后炮序号；Qik为集合W1中第i炮对目的层上第k面元的照明能量； 3)确定第k个面元的均值能量比系数ek； 4)计算集合Wtl中第I炮对目的层上第k面元的照明能量Qlk与对应的rk的距离能量比系数Plk: Plk =—(I；
rk 式中:k为目的层上面元号；rk为目的层上第k个面元位置与步骤2)中的最小能量面元位置的距离；1为集合W。中η炮编号后的第I炮，I大于等于m+1小于等于n+m ；m为集合W1中炮数，η为集合Wtl中炮数； 5)利用步骤3)中的均值能量比系数ek和步骤4)中的距离能量比系数plk计算集合\中每炮对能量最小区域的照明能量M1: =TdPa-* ^⑵ 式中:k为目的层上面兀号；1为集合Wtl中η炮编号后的第I炮，I大于等于m+1小于等于n+m ；m为集合W1中炮数，η为集合W。中炮数；Ν为目的层面元数； 然后对计算结果排序，得到对应的最大的前t炮； 6)取步骤5)最大的前t炮中任一炮，用选取的炮和集合W1中所有炮组成新的炮集合，共组成t个新的炮集合，分别计算t个新的炮集合和集合W1中的炮对目的层照明能量的平均方差，对t个新的炮集合计算结果排序，取前t/4个最小值，从对应的t/4炮中确定与步骤5)中最大的M1对应的炮为有效激发点； 从集合Wtl中选取有效激发点，将选取的有效激发点加入集合W1中，若从集合Wtl中选取的任一炮与集合W1组成新集合的炮对目的层上照明能量的平均方差比集合W1中炮对目的层上照明能量的平均方差大，则集合Wtl中没有有效激发点，选取有效激发点结束。
2.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤3)所述的确定第k个面元的均值能量比系数ek是:如果Ak小于左，则ek等于2，如果Ak不小于I，则ek等于I ; 式中:k为目的层上面元号，k大于等于I小于等于N ;E为集合W1中所有炮对目的层面元照明的平均能量左
3.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤4)所述的计算第k个面元与最小能量面元位置的距离，当第k个面元为最小能量面元时，rk等于I。
4.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤5)所述的取出最大的前t炮，此时t为n/5。
5.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤5)所述的取出最大的前t炮，当集合Wtl中的炮数小于t，则t取集合Wtl中所有炮。
6.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤6)所述的t/4炮中确定于步骤5)中最大M1对应的炮为有效激发点，有效激发点和集合W1中组成的炮集合对目的层上照明能量的平均方差应小于集合W1中炮对目的层上照明能量的平均方差。
7.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤6)所述的t/4炮中确定于步骤5)中最大M1对应的炮为有效激发点，将确定的有效激发点加入集合W1中，同时从备用炮点集合Wtl中去除掉。
【文档编号】G01V1/28GK103543465SQ201210241519
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月12日 优先权日:2012年7月12日
【发明者】许银坡, 蒋先艺, 彭文 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司