一種地震採集資料質量定量分析與評價方法
2023-07-18 06:53:31 2
專利名稱：一種地震採集資料質量定量分析與評價方法
技術領域：
本發明公開一種地震採集資料質量定量分析與評價方法，屬地球物理勘探技術領域。
背景技術：
目前，在地震資料採集過程中，業內通常是靠人工定性分析結合「克朗軟體」局部定量 分析來監控資料質量和對資料進行評價，由於「克朗軟體」是微機版，只能對單炮記錄局部 做能量分析、信噪比分析、頻率分析，無法實現大規模數據分析，更無法實現全區資料評價； 而且信噪比分析方法很不成熟(即主頻段內能量與主頻段外能量的比)，往往分析結果與 實際不符，更沒有對背景幹擾分析的手段。也有人提出一些定量分析的方法，如專利號為200510056764. 3的「三維地震資料 處理質量監控技術」具體做法是選定時窗和分析頻率，對某炮各地震道在時窗內做快速傅 立葉變換，得到道數據在頻率域變換結果；對同炮的所有地震道做頻率域中值濾波，得到該 炮的統計激發能量或噪聲幹擾量結果；將所有炮的計算結果繪到各炮點平面圖上，監控三 維激發能量或噪聲幹擾；對地震數據某炮的各地震道做歸一化自相關；對同炮的所有地震 道的自相關統計求和，得到該炮的統計自相關結果；尋找該炮統計自相關的零交叉時，將所 有炮的零交叉時繪到各炮點平面位置上，完成激發子波監控。該方法主要對能量和噪音幹 擾以及子波一致性進行分析。專利號為200610058312. 3的「地震勘探野外採集過程的控 制方法」是通過現場旁站檢查與利用軟體在計算機上進行定量化分析相結合，將經過旁站 檢查過，並確認施工質量合格的物理點作為標準物理點，將所獲得的地震記錄中勘探目的 層的地震波參數作為對比的標準值，並依據勘探精度要求確定控制範圍，將沒有經過現場 旁站檢查的物理點記錄與其對比，作為對沒有現場旁站的物理點記錄的評價依據，用以評 價地震採集的施工質量與地震記錄質量。該方法對於地表、地下地震地質條件變化不大的 情況下，用於監控和評價地震資料採集質量較為有效，對於南方複雜山地地表、地下地震地 質條件變化劇烈的地區很難適應。另外，中國石油大學編制的微機版評價軟體，由於功能不全，運行速度慢，現場可 操作性不強，在業內難以推行。定性分析與評價，人為因素很多，缺乏客觀、準確及公正性，不僅費時費力，難以及 時發現問題，及時糾正，對採集中存在的隱性問題更難以發現，對當今超多道、高覆蓋、高密 度採集獲取的龐大數據量更是難以應付；人工評價、早期微機軟體評價方法均難以實施，從 而無法了解整體資料質量變化情況、質量控制效果不佳。因此，根據野外採集現狀，尋求一套地震採集資料質量定量分析與評價的技術方 法具有重要的意義。
發明內容
本發明的目的是為了克服上述現有技術存在的人為因素很多，缺乏客觀、準確及公正 性的缺陷，提出一種地震採集資料質量定量分析與評價方法。為實現上述目的，本發明採用以下技術方案
1)定義炮點、檢波點位置及炮_檢關係，確定觀測系統；2)採用線性動校正或初至擬合法檢測炮點、檢波點位置及炮-檢關係，確保炮點、檢波 點位置及炮-檢關係正確；
3)計算單炮記錄的平均振幅，形成分布圖，分析和統計能量弱的單炮記錄；
4)採用相關法計算單炮記錄的信噪比，形成分布圖，分析和統計信噪比低的單炮記
錄；
5)計算單炮記錄的似主頻，形成分布圖，分析和統計似主頻低的單炮記錄；
6)計算單炮記錄初至前背景幹擾的平均振幅，形成分布圖，分析和統計背景幹擾強的 單炮記錄；
7)計算低通濾波後單炮記錄的平均振幅與優勢頻帶內單炮記錄的平均振幅之比，形成 分布圖，分析和統計低頻幹擾強的單炮記錄；
8)計算高通濾波後單炮記錄的平均振幅與優勢頻帶內單炮記錄的平均振幅之比，形成 分布圖，分析和統計高頻幹擾強的單炮記錄；
9)識別與統計單炮記錄不正常道，形成分布圖，分析和統計不正常道數超標的單炮記
錄；
10)將步驟3到步驟9統計的結果累計並去掉重複的炮即可得到全區二級品炮數和廢 品炮數，完成定量評價。採用線性動校正或初至擬合法檢測炮點、檢波點位置及炮_檢關係，確保炮點、檢 波點位置及炮-檢關係正確，具體方法為
(1)對初至波進行線性動校正，校正量計算公式為C0RR=X/V，其中C0RR為校正量，X 為炮點到接收點間的距離(炮檢距)，V為校正速度，根據初至波是否校平和炮點兩邊排列 是否對稱來判斷炮點、檢波點位置是否正確；(2)或將初至波擬合曲線顯示在初至波上，根 據兩者吻合程度來判斷炮點、檢波點位置是否正確；(3)對於高程變化較劇烈的地區，如要 檢查檢波點位置是否正確還要結合高程曲線和高程校正後的炮集初至波情況來判斷。計算單炮記錄的平均振幅，形成分布圖，分析和統計能量弱的單炮記錄，按以下步 驟實現
平均振幅計算方法為
假設地震數據為X(t)，為連續時間信號，對其做傅立葉變換得到 I二； (0為角頻率，f 為頻率，t為時間，通常是複數，利用複數
性質可得
,此式中，鴻 )和分別為振幅譜和相位譜，它們用下面的公式
計算
A(m) =+，=tm -1 ZM
式中，和芩為的傅立葉變換的實部和虛部，用實部分量和虛部 分量表示如下
X(o) = Xr+ iXi ,其中 Xr (oj) =A (a>)cos , ( ) = A( )sm ,即為平均振幅，其中n為地震記錄採樣點數；
得到每炮的平均振幅後，若為試驗資料，形成柱狀圖，若為二維資料，形成單線分布圖 或單線振幅曲線圖，工區所有測線施工完後，還可以形成平面圖；如為三維資料可直接形成 平面分布根據探區地震資料能量統計設置二級品和廢品的門檻，就可以統計出二級品和廢品的 炮數。 採用相關法計算單炮記錄的信噪比，形成分布圖，分析和統計信噪比低的單炮記 錄，具體方法為
計算每炮記錄的信噪比
對於相鄰地震道，信號具有相關性，而噪聲不具有相關性，對於N道地震記錄有 巧(1) = ￡^)+ (1) i為道號，i = 1,2……N，t為時間， 記*為相關符號，則第i道和第i+1道互相關可簡化為
巧⑴、+1(f) = [Sj ⑴⑷ + (t)]
通過多道統計計算，可以得到互相關法計算信噪比的公式，其中考慮到同相軸的傾斜 變化或時移，則有
其中為考慮時移量後互相關的最大值，Qu(0)為自相關的最大值， SNR即為信噪比；
得到每炮的信噪比後，若為試驗資料，形成柱狀圖，若為二維資料，形成單線分布圖或 單線曲線圖，可以根據縱坐標判斷哪裡信噪比低，哪裡信噪比高，工區所有測線施工完後， 還可以形成平面圖；如為三維資料可直接形成平面分布平面圖上信噪比不同色標也不同，在分布圖上可以根據色標分析哪裡信噪比高，哪裡 信噪比低，找出的單炮記錄；
根據探區地震資料信噪比統計設置二級品和廢品的門檻，就可以統計出二級品和廢品 計算單炮記錄的似主頻，形成分布圖，分析和統計似主頻低的單炮記錄 每炮記錄的似主頻具體估算方法為
地震記錄道經過傅立葉變換到頻率-振幅域，再對其求導，令其導數等於0，得到振幅 的最大值處所對應的頻率，定義該頻率為此地震道的似主頻；
假設地震數據為X(t)，為連續時間信號，對其做傅立葉變換得到
x(a>)=〔雄y似d￡ , CO為角頻率，co=2Jif, f為頻率，t為時間；的炮數。x{ca)通常是複數，利用複數性質可得
權利要求
1.一種地震採集資料質量定量分析與評價方法，包括以下步驟(1)、定義炮點、檢波點位置及炮-檢關係，確定觀測系統；(2)、採用線性動校正或初至擬合法檢測炮點、檢波點位置及炮-檢關係，確保炮點、檢 波點位置及炮-檢關係正確；(3 )、計算單炮記錄的平均振幅，形成分布圖，分析和統計能量弱的單炮記錄；(4)、採用相關法計算單炮記錄的信噪比，形成分布圖，分析和統計信噪比低的單炮記錄；(5)、計算單炮記錄的似主頻，形成分布圖，分析和統計似主頻低的單炮記錄；(6)、計算單炮記錄初至前背景幹擾的平均振幅，形成分布圖，分析和統計背景幹擾強 的單炮記錄；(7)、計算低通濾波後單炮記錄的平均振幅與優勢頻帶內單炮記錄的平均振幅之比，形 成分布圖，分析和統計低頻幹擾強的單炮記錄；(8)、計算高通濾波後單炮記錄的平均振幅與優勢頻帶內單炮記錄的平均振幅之比，形 成分布圖，分析和統計高頻幹擾強的單炮記錄；(9)、識別與統計單炮記錄不正常道，形成分布圖，分析和統計不正常道數超標的單炮 記錄；(10)、將步驟3到步驟9統計的結果累計並去掉重複的炮即可得到全區二級品炮數和 廢品炮數，就完成了定量評價。
2.根據權利要求1所述的一種地震採集資料質量定量分析與評價方法，其特徵是採 用線性動校正或初至擬合法檢測炮點、檢波點位置及炮_檢關係，確保炮點、檢波點位置及 炮-檢關係正確，具體方法為(1)對初至波進行線性動校正，校正量計算公式為C0RR=X/V，其中C0RR為校正量，X 為炮點到接收點間的距離(炮檢距)，V為校正速度，根據初至波是否校平和炮點兩邊排列 是否對稱來判斷炮點、檢波點位置是否正確；(2)或將初至波擬合曲線顯示在初至波上，根 據兩者吻合程度來判斷炮點、檢波點位置是否正確；(3)對於高程變化較劇烈的地區，如要 檢查檢波點位置是否正確還要結合高程曲線和高程校正後的炮集初至波情況來判斷。
3.根據權利要求1或2所述的一種地震採集資料質量定量分析與評價方法，其特徵是 計算單炮記錄的平均振幅，形成分布圖，分析和統計能量弱的單炮記錄，按以下步驟實現平均振幅計算方法為假設地震數據為x(t)，為連續時間信號，對其做傅立葉變換得到
4.根據權利要求3所述的一種地震採集資料質量定量分析與評價方法，其特徵是採 用相關法計算單炮記錄的信噪比，形成分布圖，分析和統計信噪比低的單炮記錄，具體方法 為計算每炮記錄的信噪比對於相鄰地震道，信號具有相關性，而噪聲不具有相關性，對於N道地震記錄有 =i為道號，i = 1,2……N，t為時間，記*為相關符號，則第i道和第i+1道互相關可簡化為^ =[巧 if)(￡) + %! ]=芍(f) *sM{C} + 巧(f)+ 巧+1 (i)、(￡) + h (/) (f}通過多道統計計算，可以得到互相關法計算信噪比的公式，其中考慮到同相軸的傾斜 變化或時移，則有N-12-1 2-1其中為考慮時移量後互相關的最大值，酬為自相關的最大值， SNR即為信噪比；得到每炮的信噪比後，若為試驗資料，形成柱狀圖，若為二維資料，形成單線分布圖或 單線曲線圖，可以根據縱坐標判斷哪裡信噪比低，哪裡信噪比高，工區所有測線施工完後， 還可以形成平面圖；如為三維資料可直接形成平面分布圖；平面圖上信噪比不同色標也不同，在分布圖上可以根據色標分析哪裡信噪比高，哪裡 信噪比低，找出的單炮記錄；根據探區地震資料信噪比統計設置二級品和廢品的門檻，就可以統計出二級品和廢品 的炮數。
5.根據權利要求1或2所述的一種地震採集資料質量定量分析與評價方法，其特徵是 計算單炮記錄的似主頻，形成分布圖，分析和統計似主頻低的單炮記錄 每炮記錄的似主頻具體估算方法為地震記錄道經過傅立葉變換到頻率_振幅域，再對其求導，令其導數等於0，得到振幅的最大值處所對應的頻率，定義該頻率為此地震道的似主頻；假設地震數據為x(t)，為連續時間信號，對其做傅立葉變換得到= |二論，(0為角頻率，co=2 3if, f為頻率，t為時間；JT( )通常是複數，利用複數性質可得I( ) =』( )e￥W ,此式中，和分別為振幅譜和相位譜，它們用下面的公式計算_ 卞、_ -1 式( )A(m)= ,jx2Am)+Xf{m)，剩= tan 雨，式中，和孓( )為的傅立葉變換的實部和虛部，其中 Xr (ai)-A( )cos^(at) , Xx (< )= A( ) sm對= 1(0)^求導，令^^ = 0，解此方程則得到"，那麼/ =合就是該信 號的似主頻；依次求出每道的似主頻，對同一炮中所有道的似主頻平均，即得到某炮的似主頻；得到每炮的似主頻後，若為試驗資料，形成似柱狀圖，若為二維資料，形成單線分布圖 或單線曲線圖，工區所有測線施工完後，還可以形成平面圖；如為三維資料可直接形成平面 分布圖；根據探區地震資料似主頻統計設置二級品和廢品的門檻，就可以統計出二級品和廢品 的炮數。
6.根據權利要求1或2所述的一種地震採集資料質量定量分析與評價方法，其特徵是 計算單炮記錄初至前背景幹擾的平均振幅，形成分布圖，分析和統計背景幹擾強的單炮記 錄，首先要計算單炮記錄初至前背景幹擾的平均振幅，計算方法與計算單炮記錄平均振幅 方法相同，但時間要控制在初至以前，初至波和初至以下的波不能參與計算；得到每炮的背景幹擾平均振幅後，若為二維資料，形成單線分布圖或單線曲線圖，工區 所有測線施工完後，還可以形成平面圖；如為三維資料可直接形成平面分布圖；根據探區地震資料背景幹擾統計設置二級品和廢品的門檻，就可以統計出二級品和廢 品的炮數。
7.根據權利要求1或2所述的一種地震採集資料質量定量分析與評價方法，其特徵是 計算低通濾波後單炮記錄的平均振幅與優勢頻帶內單炮記錄的平均振幅之比，形成分布 圖，分析和統計低頻幹擾強的單炮記錄，首先用低通濾波器對單炮記錄濾波，並計算其平均振幅，並定義為Fd ；用帶通濾波器進行濾波，計算優勢頻帶內平均振幅並定義為Fy，求# 或其比值的大小即能代表低頻幹擾的強弱；算出比值後，若為二維資料，形成單線分布圖或單線曲線圖，工區所有測線施工完後， 還可以形成平面圖；如為三維資料可直接形成平面分布圖；根據探區地震資料低頻幹擾統計設置二級品和廢品的門檻，就可以統計出二級品和廢 品的炮數。
8.根據權利要求1或2所述的一種地震採集資料質量定量分析與評價方法，其特徵 是計算高通濾波後單炮記錄的平均振幅與優勢頻帶內單炮記錄的平均振幅之比，形成分 布圖，分析和統計高頻幹擾強的單炮記錄，首先用高通濾波器對單炮記錄濾波，計算其平均振幅並定義為Fg，用帶通濾波器進行濾波，計算其平均振幅並定義為Fy，求g或i ,比Fy Fy-Fg值的大小即能代表高頻幹擾的強弱；得到比值後，若為二維資料，形成單線分布圖或單線曲線圖，工區所有測線施工完後， 還可以形成平面圖；如為三維資料可直接形成平面分布圖；根據探區地震資料高頻幹擾統計設置二級品和廢品的門檻，就可以統計出二級品和廢 品的炮數。
9.根據權利要求1或2所述的一種地震採集資料質量定量分析與評價方法，其特徵是 識別與統計單炮記錄不正常道，形成分布圖，分析和統計不正常道數超標的單炮記錄，首先 要識別與統計單炮記錄不正常道，不正常道包括但不限於以下類型①初至不起跳在初至前計算每一道的起跳時間T，然後計算每道起跳時間的增量AI， 如果某道起跳時間增量與該炮起跳時間平均增量相比大於規定值，則可判定為壞道；②極性反轉採用相關法可判斷某一道是否為反極性，在初至時間內，首先從各道中 求出一模型道M(t)，然後分別用各地震道振幅函數.巧 與復 相關得到相關函數職=1群魂，求max{巧(f) }= Uf)，利用Fa (f)與模型道M(t)的周期關係判斷；^)的極性；③最大振幅異常求出各道的最大振幅和各道最大振幅的平均值，根據兩者誤差判斷；④平均振幅異常求出各道的平均振幅和整炮的平均振幅，利用兩者誤差判斷；⑤工業幹擾道做傅立葉變換，計算最大振幅、平均振幅和峰值頻率。
10.根據三者與工業幹擾頻率之間誤差來判斷此道是否為工業幹擾道(根據需要，如果 工業電幹擾不參與評價，則不需要識別和統計工業電幹擾)；⑥主頻異常根據各道主頻與正常炮的平均主頻之間的誤差可判斷是否為主頻異常道；統計出每炮的不正常道數後，若為二維資料，形成單線分布圖或單線曲線圖，工區所有 測線施工完後，還可以形成平面圖；如為三維資料可直接形成平面分布圖； 只要設置出二級品和廢品的門檻，就可以統計出二級品和廢品的炮數。
全文摘要
本發明公開一種地震採集資料質量定量分析與評價方法，屬地球物理勘探技術領域，通過分析和統計能量弱的單炮記錄、噪比低的單炮記錄、主頻低的單炮記錄、背景幹擾強的單炮記錄、低頻幹擾強的單炮記錄、高頻幹擾強的單炮記錄及不正常道數超標的單炮記錄，累計並去掉重複的炮即可得到全區二級品炮數和廢品炮數，該方法可從點、線、面、體上控制、掌握了解資料變化情況，及時監控野外地震採集資料質量，及時發現問題，及時反饋，及時整改，達到獲得高質量地震資料採集數據的目的，同時既省時、省力，又科學、客觀、公正地完成地震資料採集數據的評價。
文檔編號G01V1/28GK102004264SQ20101051026
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月18日 優先權日2010年10月18日
發明者居興國, 康家光, 敬朋貴, 朱白文, 李桂林, 楊子建, 王汝珍, 肖蘭雄, 謝紅斌, 陳高, 齊中山 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勘探南方分公司