最大炮檢距確定方法
2023-05-20 06:23:46 1
最大炮檢距確定方法
【專利摘要】本發明涉及一種作為地震觀測系統的重要參數之一的最大炮檢距確定方法。本發明的最大炮檢距確定方法包括以下步驟：（a）從地質模型中選取目標反射層；（b）在地質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生地震波，並且當多個勘探炮中的一個勘探炮產生地震波時，多個檢波器分別接收該地震波被目標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生地震波之後，基於多個檢波器中的各個檢波器所獲得的炮檢對能量值，繪製炮檢對能量值圖；（e）基於炮檢對能量值圖，確定針對當前目標反射層的最大炮檢距。
【專利說明】最大炮檢距確定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油地震勘探觀測系統的優化設計領域，具體地涉及一種作為地震觀測系統的重要參數之一的最大炮檢距確定方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國油氣勘探向西部和西南部的轉移，因複雜地表及複雜構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重影響著這些地區的勘探效果。因此，技術人員考慮通過研究地震波在複雜地質條件下的傳播規律與能量分布特徵，進而對觀測系統進行優化設計，從而提高勘探效果。
[0003]需要說明的是，針對地震觀測系統的設計和採集參數的優化是整個石油勘探中非常重要的環節，是地震資料品質好壞的先決條件，也是地震資料處理和解釋的基礎。常規地震觀測系統設計的覆蓋次數(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)只依賴於炮點(勘探炮所在的位置)和檢波點(檢波器所在的位置)排列範圍，而與地下結構、目的反射層深度無關。然而，在地表以及構造複雜的地區，覆蓋次數除了與炮點和檢波點排列有關外，還與目的反射層的深度以及上覆地質結構有關，此時，常規的基於水平層狀假設的針對CMP點(共中心點)進行設計的觀測系統精度降低。由於目的反射層各CRP點(共反射點)上的覆蓋次數和地震波照射能量共同決定了該點的成像質量，但是複雜的上覆地質結構會造成下伏地層地震照明陰影區，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的優化設計方法勢在必行。
[0004]針對基于波動方程的觀測系統分析方法而言，目前主要是照明度分析，而地震波照明又可以分為基於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用最為普遍，該方法簡單直觀、計算效率高，但由於射線理論本身的缺陷(如高頻近似、射線盲區等)和複雜介質中的奇異性問題，基於射線的照明分析方法在複雜構造區會出現很大的誤差，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複雜構造區的不足，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，能適應強橫向變速介質，使得目標照明分析更加合理、準確。
[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分布的情況，其沒有從目標反射層和檢波點接收能量的角度去分析觀測系統。使得照明度分析在指導觀測系統的設計時更多的是定性的分析，而無法從定量的角度去指導觀測系統的優化設計。因此，需要能夠定量地分析二維觀測系統設計中的重要參數的方法。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於，克服常規的基于波動方程的地震觀測系統評價方法無法對最大炮檢距進行定量分析缺陷，提出一種基於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用在後續的波動方程的的地震觀測系統的設計上。
[0007]根據本發明的一實施例的最大炮檢距確定方法包括以下步驟:Ca)從地質模型中選取目標反射層；(b)在地質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生地震波，並且當多個勘探炮中的一個勘探炮產生地震波時，多個檢波器分別接收該地震波被目標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生地震波之後，基於多個檢波器中的各個檢波器所獲得的炮檢對能量值，繪製炮檢對能量值圖；(e)基於炮檢對能量值圖，確定針對當前目標反射層的最大炮檢距，其中，炮檢對能量值是指，當產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]優選地，在步驟(C)中，利用有限差分算子，對當前產生的地震波進行正向延拓到目標反射層，然後再從目標反射層反向延拓到檢波器，來模擬地震波被目標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]優選地，在步驟(C)中，當產生地震波時，地震波在頻率域中的傳播過程以下面的公式(I)來表示，並且從公式(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，ω表示地震波的頻率，C0(r)為位於目標反射層的點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，δ (r-rs)是單位脈衝函數，rs表示勘探炮的三維坐標。
[0012]優選地，在步驟(C)中，利用有限差分算子，對當前產生的地震波進行正向延拓到目標反射層，然後再從目標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，rg表示檢波器的三維坐標，m(r)是位於目標反射層的點r=(x，y，ζ)處速度模型擾動，V(r)為目標反射層的所有點的集合。數學上還可有如下的表示mCr)= δ c/c (r)，c Cr)是地質模型的速度值，δ c是對速度值的求導，但是本發明中沒有使用該式來求出m(r)。
[0017]優選地，多個檢波器中的一個檢波器針對當前產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]本發明從基於炮檢對能量值對最大炮檢距進行了定量的分析，從而對提高山地地震數據採集系統的設計效率及優化提供了保障，具有重要應用價值。
[0020]本發明從基于波動方程的炮檢對能量值計算角度，實現了對目標反射層的最大炮檢距的定量評估，對進行山地複雜構造的地震採集觀測系統設計的參數論證及優化提供了保障，進而為山地條件下偏移成像、油氣儲層預測、油藏描述的可靠性奠定了基礎，具有重要應用價值。
[0021]本發明的基於炮檢對能量值的最大炮檢距確定方法，考慮了目標反射層和檢波點所接收的能量對地震觀測系統的影響，來確定最大炮檢距，最大炮檢距這個參數對採集成本和採集資料的效果影響非常大，最大炮檢距過大，會嚴重增加採集施工成本，而過小則也嚴重影響採集資料的效果，因此對地震觀測系統的最重要參數之一的最大炮檢距進行了定量分析而不是傳統的定性分析，能夠更好的在採集成本和採集資料的效果之間取得最佳的平衡。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]通過下面結合附圖進行的對實施例的描述，本發明的上述和/或其他目的和優點將會變得更加清楚，其中:
[0023]圖1是示出根據本發明的基於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是示出在地質模型的基礎上針對所有地震波的檢波器的炮檢對能量值圖。【具體實施方式】
[0028]以下，參照附圖來詳細說明本發明的實施例。
[0029]在本發明中最大炮檢距是指，距產生地震波的勘探炮最遠的檢波器的距離。在勘探領域中，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，導致接收到的反射能量太少，採集資料的信息不足而不利於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，進而導致勘探成本太高。因此在設計地質勘探系統時，需要事先計算出合適的最大炮檢距，又能對地下地質條件進行精確的勘探，同時還能有效控制成本，在成本和採集資料效果兩者之間取得平衡。
[0030]本發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)產生的地震波正向延拓到目標反射層，並且將從震源處正向延拓到目標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)，將目標反射層每個點反向延拓到同一個檢波點的能量相加，進而得到關於目標反射層的當前震源在各個檢波點的能量值(即，炮檢對能量值)，此時基於炮檢對能量值繪製炮檢對能量值圖，從而確定針對當前目標反射層的最佳最大炮檢距。
[0031]圖1是示出根據本發明的基於炮檢對能量值的最大炮檢距確定方法的流程圖。圖2是示出二維地質模型的示意圖。
[0032]參照圖1，在步驟S1011從地質模型中選取目標反射層。在地質勘探中，有主要的目的勘探層，因此施工、設計地質勘探系統時其採集的參數應該主要側重於適應在主要的目的勘探層，由此在圖2中通過選取目標反射層來選擇地震波的反射點。在此，根據已知地質信息建立二維地質模型進而分析各種參數的選取是地球物理領域通用的方法。
[0033]在步驟S102，在地質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，在大於目標反射層的上側的地表上布置勘探炮的檢波器。並且，只有在地質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生的地震波對炮檢對能量值圖的影響是相同的。並且，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生地震波，並且當多個勘探炮中的一個勘探炮產生地震波時，多個檢波器分別接收該地震波被目標反射層反射回來的反射波，並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，當產生一次地震波時，一個檢波器所接收到的反射波的能量的總和。
[0035]另外，在產生地震波時，勘探炮位置以及地震波的激發位置(即，地震炮和地震波的產生位置)實際上是不同的，但是相比地震觀測系統的其他Km單位的距離，兩者之間的距離很小，因此在本領域中當作是在同一個地方。
[0036]並且，當產生地震波時，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，並且從公式(I)中計算出地震波的波長值U (rs, r, ω),
[0037]
【權利要求】
1.一種最大炮檢距確定方法，其特徵在於，包括以下步驟:(a)從地質模型中選取目標反射層；(b)在地質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生地震波，並且當多個勘探炮中的一個勘探炮產生地震波時，多個檢波器分別接收該地震波被目標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生地震波之後，基於多個檢波器中的各個檢波器所獲得的炮檢對能量值，繪製炮檢對能量值圖；(e )基於炮檢對能量值圖，確定針對當前目標反射層的最大炮檢距，其中，炮檢對能量值是指，當產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.根據權利要求1所述的最大炮檢距確定方法，其特徵在於，在步驟(c)中，利用有限差分算子，對當前產生的地震波進行正向延拓到目標反射層，然後再從目標反射層反向延拓到檢波器，來模擬地震波被目標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.根據權利要求1所述的最大炮檢距確定方法，其特徵在於，在步驟(c)中，當產生地震波時，地震波在頻率域中的傳播過程以下面的公式(1)來表示，並且從公式(1)中計算出地震波的波長值u (rs, r, ω),
4.根據權利要求3所述的最大炮檢距確定方法，其特徵在於，在步驟(c)中，利用有限差分算子，對當前產生的地震波進行正向延拓到目標反射層，然後再從目標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.根據權利要求4所述的最大炮檢距確定方法，其特徵在於，多個檢波器中的一個檢波器針對當前產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 優先權日:2013年11月21日
【發明者】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:中國石油集團川慶鑽探工程有限公司地球物理勘探公司