申请/专利权人：中国海洋大学

申请日：2018-06-14

公开（公告）日：2020-10-16

公开（公告）号：CN108845349B

主分类号：G01V1/20(20060101)

分类号：G01V1/20(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.16#授权;2018.12.14#实质审查的生效;2018.11.20#公开

摘要：本发明提供一种基于能量的排列宽度设计方法，该基于能量的排列宽度设计方法包括：步骤1，根据地质、地震资料，建立最优的三维观测系统设计方案；步骤2，对每一炮进行正演照明模拟计算，并记录每炮每线的接收能量；步骤3，根据步骤2计算得到的接收能量，寻找求导后高斯加权能量曲线的极值点，该点即为该炮点对应的最优排列宽度；步骤4，利用步骤3的方法，统计每一个炮点的最优排列宽度，优化给出适合该工区的最优排列宽度。该基于能量的排列宽度设计方法充分考虑了野外工区实际构造特征，基于以往老资料建立较为精确的三维地质模型，并综合考虑采集成本，自动优化给出最适合该工区的排列宽度，提高野外采集数据质量。

主权项：1.基于能量的排列宽度设计方法，其特征在于，该基于能量的排列宽度设计方法包括：步骤1，根据地质、地震资料，建立工区的三维地质模型，根据勘探地质目标，确定目标层位，通过对以往老资料分析并进行参数论证的基础上，建立最优的三维观测系统设计方案；步骤2，采用波动方程正演照明模拟或者高斯射线束正演照明模拟方法，对每一炮进行正演照明模拟计算，并记录每炮每线的接收能量；步骤3，根据步骤2计算得到的接收能量，寻找求导后高斯加权能量曲线的极值点，该点即为该炮点对应的最优排列宽度；提取每一炮所有接收线的照明能量，高斯加权能量曲线计算公式如下：Hi,j,k＝ω1·Ei,j,k+ω2·Pi,j,k'3即对k条线接收时的总能量与平均能量加权求和并求导，其中ω1,ω2为权系数，需通过以下高斯函数，即公式4确定，其中关键的x为总能量和平均能量归一化后的方差值，方差大的加权系数小，方差小的加权系数大； 其中，ω为加权系数，具体的，计算ω1的公式为 计算ω2的公式为 μ1为k条线接收总能量的均值，σ1为k条线接收总能量的方差，μ2为k条线接收平均能量的平均值，σ2为k条线接收平均能量的方差；步骤4，利用步骤3的方法，统计每一个炮点的最优排列宽度，优化给出适合该工区的最优排列宽度，其中出现频率最高的排列宽度，即为最合适工区的排列宽度。

全文数据：基于能量的排列宽度设计方法技术领域[0001]本发明涉及地震采集设计技术领域，特别是涉及到一种基于能量的排列宽度设计方法。背景技术[0002]排列宽度设计是地震采集的重要工作之一，其决定了观测系统接收线数、纵横比等，从而影响地震采集的质量。在现有的技术中，排列宽度设计思想，基本上是沿用水平层状介质的假设思想，并没有考虑地下构造对排列宽度的要求，然而当地下构造复杂时，如前陆盆地冲断带、构造复杂的山前带等区域，这样的设计方法并不能保证得到最佳的地下构造成像所需要的排列宽度。为此我们发明了一种新的基于能量的排列宽度设计方法，解决了以上技术问题。发明内容[0003]本发明的目的是提供一种根据地下构造特征所产生的不同照明能量，来综合设计最优的排列宽度的基于能量的排列宽度设计方法。[0004]本发明的目的可通过如下技术措施来实现:基于能量的排列宽度设计方法，该基于能量的排列宽度设计方法包括:步骤1，根据地质、地震资料，建立最优的三维观测系统设计方案;步骤2，对每一炮进行正演照明模拟计算，并记录每炮每线的接收能量;步骤3，根据步骤2计算得到的接收能量，寻找求导后高斯加权能量曲线的极值点，该点即为该炮点对应的最优排列宽度;步骤4,利用步骤3的方法，统计每一个炮点的最优排列宽度，优化给出适合该工区的最优排列宽度。[0005]本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：[0006]在步骤1中，根据以往的地质、地震剖面资料，建立工区的三维地质模型，根据勘探地质目标，确定目标层位，通过对以往老资料分析并进行参数论证的基础上，建立最优三维观测系统设计方案。[0007]在步骤1中，建立的最优三维观测系统设计方案的排列宽度要比实际生产采用的排列宽度宽，便于后期退化性分析。[0008]在步骤2中，采用波动方程正演照明模拟或者高斯射线束正演照明模拟方法，对每一炮进行正演照明模拟计算，并记录每炮每线的接收能量。[0009]在步骤3中，根据步骤2计算得到的接收能量，建立排列宽度与总能量关系曲线、排列宽度与平均能量关系曲线以及排列宽度与高斯加权能量关系曲线，并建立三者之间的优化模型，寻找求导后高斯加权能量曲线的极值点，该点即为该炮点对应的最优排列宽度。[0010]在步骤3中，提取每一炮所有接收线的照明能量，总能量曲线计算公式如下：[0011]^1[0012]其中：i表不炮线号，j表不炮点号，k表不接收线号，N表不检波点号;Eij,k表不k条接收线的总能量，排列宽度为k乘以接收线距，R1,μ表示第k接收线的能量。[0013]在步骤3中，提取每一炮所有接收线的照明能量，平均能量曲线计算公式如下：[0014]2[0015]其中：P1,表示k条接收线的平均能量，排列宽度为k乘以接收线距，R1,^表示第k接收线的能量。[0016]在步骤3中，提取每一炮所有接收线的照明能量，高斯加权能量曲线计算公式如下：[0017]Hi，j，k=wi.Ei，j，k+«2.Pi，j，k’⑶[0018]即对k条线接收时的总能量与平均能量加权求和并求导，其中ωi，ω2为权系数，需通过以下高斯函数，即公式4确定，其中关键的X为总能量和平均能量归一化后的方差值，方差大的加权系数小，方差小的加权系数大；[0019]⑷[0020][0021]其中，ω为加权系数，μ为总能量或平均能量的均值，〇分别总能量或平均能量的方差。[0022]在步骤4中，利用步骤3的方法，模拟野外放炮的过程，统计每一个炮点的最优排列宽度，综合考虑施工成本因素，优化给出适合该工区的最优排列宽度。[0023]在步骤4中，分别计算所有模拟激发点的最优的排列宽度，并统计所有计算的最优的排列宽度，出现频率最高的排列宽度，即为最合适工区的排列宽度。[0024]本发明中的基于能量的排列宽度设计方法，针对复杂山地构造特征提出的设计方法，特别适用于地表起伏剧烈和地下构造复杂地区的排列宽度设计，如前陆盆地冲断带、构造复杂的山前带和基岩裸露地区等。本发明解决了复杂构造情况排列宽度设计问题，在地震波正演照明模拟的基础上，通过寻找不同排列宽度与接收线照明能量之间的关系，建立二者之间的优化模型，从而获得最优的排列宽度。附图说明[0025]图1为本发明的一具体实施例中用于实验的工区三维模型示意图；[0026]图2为本发明的一具体实施例中三种能量与排列宽度之间的关系曲线图；[0027]图3为本发明的一具体实施例中统计不同位置炮点的最优的排列宽度曲线图；[0028]图4为本发明的基于能量的排列宽度设计方法的一具体实施例的流程图。具体实施方式[0029]为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。[0030]如图4所示，图4为本发明的基于能量的排列宽度设计方法的流程图。[0031]步骤101，首先根据以往的地质、地震剖面等资料，建立工区的三维地质模型，根据勘探地质目标，确定目标层位，通过对以往老资料分析并进行参数论证的基础上，建立最优的三维观测系统设计方案，该三维观测系统设计方案的排列宽度通常要比实际生产采用的排列宽度略宽，便于后期退化性分析。[0032]步骤102,采用波动方程正演照明模拟或者高斯射线束正演照明模拟方法，对每一炮进行正演照明模拟计算，并记录每炮每线的接收能量。[0033]步骤103，根据步骤102计算得到的能量，建立排列宽度与总能量关系曲线、排列宽度与平均能量关系曲线以及排列宽度与高斯加权能量关系曲线，并建立三者之间的优化模型，寻找求导后能量曲线的极值点，该点即为该炮点对应的最优排列宽度。[0034]其中，提取每一炮所有接收线的照明能量，并建立以下三种能量曲线：[0035]总能量曲线计算公式如下：[0036]Cl[0037]其中：i表示炮线号，j表示炮点号;k表示k条线接收的总能量，排列宽度为k乘以接收线距，Rw,k表示第k接收线的能量。[0038]平均能量曲线计算公式如下：[0039]2[0040]其中：P^k表示k条线接收的平均能量，排列宽度为k乘以接收线距，R1J,k表示第k接收线的能量。[0041]高斯加权能量曲线计算公式如下：[0042]Hi,j,k=ωι·Ei,j,k+«2·Pi,j,k’[0043]3[0044]即对k条线的总能量与平均能量加权求和并求导。其中ω1;ω2为权系数，需通过以下高斯函数确定，其中关键的X为总能量和平均能量归一化后的方差值，方差大的加权系数小，方差小的加权系数大。则⑷[0046]其中，ω为加权系数，μ为总能量或平均能量的均值，〇分别总能量或平均能量的方差。[0047]步骤104,利用步骤103方法，模拟野外放炮的过程，统计每一个炮点的最优排列宽度，综合考虑施工成本等因素，自动优化给出适合该工区的最优排列宽度。[0048]在应用本发明的一具体实施例中，包括以下步骤：[0049]1首先根据以往的地质、地震剖面等资料，建立工区的三维地质模型，如图1所示，根据勘探地质目标，确定目标层位，通过对以往老资料分析并进行参数论证的基础上，建立足够优化的三维观测系统，便于后期退化性分析。[0050]2采用波动方程正演照明模拟或者高斯射线束正演照明模拟方法，对每一炮进行正演照明模拟计算，并记录每炮每线的接收能量。[0051]⑶根据⑵计算得到的能量数据，利用公式1建立排列宽度与总能量关系曲线，利用公式2建立排列宽度与平均能量关系曲线，如图2。[0052]4将总能量和平均能量曲线进行归一化，并分别计算方差，将方差值作为X带入公式4，求取加权系数，并利用公式3建立排列宽度与高斯加权能量关系曲线，如图2。[0053]5寻找公式3求导后高斯加权能量曲线的极值点，该点即这一炮最优的排列宽度，分别计算所有模拟激发点的最优的排列宽度，并统计所有计算的最优的排列宽度，出现频率最高的排列宽度，即为最合适工区的排列宽度，如图3所示。[0054]本发明中的基于能量的排列宽度设计方法，解决了对于复杂地下地质构造区排列宽度设计，目前大部分思路仍只是以水平层状介质假设为前提，不考虑地下实际的地质构造与排列宽度之间的关系的问题，充分考虑了野外工区实际构造特征，基于以往老资料建立较为精确的三维地质模型，并综合考虑采集成本，自动优化给出最适合该工区的排列宽度，提高野外采集数据质量。

权利要求：1.基于能量的排列宽度设计方法，其特征在于，该基于能量的排列宽度设计方法包括：步骤1，根据地质、地震资料，建立最优的三维观测系统设计方案；步骤2，对每一炮进行正演照明模拟计算，并记录每炮每线的接收能量；步骤3,根据步骤2计算得到的接收能量，寻找求导后高斯加权能量曲线的极值点，该点即为该炮点对应的最优排列宽度；步骤4,利用步骤3的方法，统计每一个炮点的最优排列宽度，优化给出适合该工区的最优排列宽度。2.根据权利要求1所述的基于能量的排列宽度设计方法，其特征在于，在步骤1中，根据以往的地质、地震剖面资料，建立工区的三维地质模型，根据勘探地质目标，确定目标层位，通过对以往老资料分析并进行参数论证的基础上，建立最优三维观测系统设计方案。3.根据权利要求2所述的基于能量的排列宽度设计方法，其特征在于，在步骤1中，建立的最优三维观测系统设计方案的排列宽度要比实际生产采用的排列宽度宽，便于后期退化性分析。4.根据权利要求1所述的基于能量的排列宽度设计方法，其特征在于，在步骤2中，采用波动方程正演照明模拟或者高斯射线束正演照明模拟方法，对每一炮进行正演照明模拟计算，并记录每炮每线的接收能量。5.根据权利要求1所述的基于能量的排列宽度设计方法，其特征在于，在步骤3中，根据步骤2计算得到的接收能量，建立排列宽度与总能量关系曲线、排列宽度与平均能量关系曲线以及排列宽度与高斯加权能量关系曲线，并建立三者之间的优化模型，寻找求导后高斯加权能量曲线的极值点，该点即为该炮点对应的最优排列宽度。6.根据权利要求5所述的基于能量的排列宽度设计方法，其特征在于，在步骤3中，提取每一炮所有接收线的照明能量，总能量曲线计算公式如下：1其中：i表不炮线号，j表不炮点号，k表不接收线号，N表不检波点号;Ei,j,k表不k条接收线的总能量，排列宽度为k乘以接收线距，R1,^表示第k接收线的能量。7.根据权利要求6所述的基于能量的排列宽度设计方法，其特征在于，在步骤3中，提取每一炮所有接收线的照明能量，平均能量曲线计算公式如下：2其中：Pu,m表示k条接收线的平均能量，排列宽度为k乘以接收线距，R1^k表示第k接收线的能量。8.根据权利要求7所述的基于能量的排列宽度设计方法，其特征在于，在步骤3中，提取每一炮所有接收线的照明能量，高斯加权能量曲线计算公式如下：即对k条线接收时的总能量与平均能量加权求和并求导，其中ωι，《2为权系数，需通过以下高斯函数，即公式4确定，其中关键的X为总能量和平均能量归一化后的方差值，方差大的加权系数小，方差小的加权系数大；4其中，ω为加权系数，μ为总能量或平均能量的均值，σ分别总能量或平均能量的方差。9.根据权利要求1所述的基于能量的排列宽度设计方法，其特征在于，在步骤4中，利用步骤3的方法，模拟野外放炮的过程，统计每一个炮点的最优排列宽度，综合考虑施工成本因素，优化给出适合该工区的最优排列宽度。10.根据权利要求1所述的基于能量的排列宽度设计方法，其特征在于，在步骤4中，分别计算所有模拟激发点的最优的排列宽度，并统计所有计算的最优的排列宽度，出现频率最高的排列宽度，即为最合适工区的排列宽度。

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