專利名稱：三維觀測系統(tǒng)聚焦性能分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維觀測系統(tǒng)聚焦性能分析方法，屬于石油地震勘探三維觀測系 統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在石油地震勘探三維觀測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中，現(xiàn)有技術(shù)是通過共聚焦技術(shù)對三維觀 測系統(tǒng)的聚焦分辨率進(jìn)行定性分析。常規(guī)的地震采集論證中含有一些簡單的以數(shù)字信號處理為基礎(chǔ)的橫、縱向分辨 率的估算方法，進(jìn)而計算面元大小、覆蓋次數(shù)等的取值范圍。這種方法是以地下共中心點 (CMP)水平疊加理論為基礎(chǔ)，以求在數(shù)據(jù)處理中取得最佳的CMP疊加效果。近年來，國內(nèi)也 研究開發(fā)共反射點(CRP)方法，適合疊前深度偏移和CRP偏移疊加處理方法，但針對復(fù)雜介 質(zhì)疊前偏移效果的分辨率分析，卻并沒有一個很好的評價方法。在20世紀(jì)80年代由荷蘭Delft科技大學(xué)Berkhout提出的雙聚焦理論，起初主要 用于偏移成像上，后來他與Volker開始將均勻介質(zhì)的散射雙聚焦成像原理應(yīng)用到三維觀 測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中去，并發(fā)表了很多相關(guān)文章。2004年我國狄?guī)妥?、顧培成、曹衛(wèi)平等人發(fā) 明地震觀測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的層狀介質(zhì)雙聚焦方法及其應(yīng)用(專利號200410086401. X)，按 以下步驟實現(xiàn)①震源到地下目標(biāo)正向傳播效應(yīng)由系列的層間傳播算子(矩陣)相乘來實 現(xiàn)；②從地下目標(biāo)點到地表檢波排列片的正向傳播效應(yīng)用一系列的層間傳播算子(矩陣) 相乘實現(xiàn)；③從地下目標(biāo)點到地表震源的反向聚焦震源效應(yīng)及從地表檢波排列片到地下目 標(biāo)點的反向聚焦檢波效應(yīng)也用一系列的層間聚焦算子(矩陣)相乘；④由步驟①-③套入 均勻介質(zhì)雙聚焦計算求得聚焦檢波束和聚焦震源束和層狀介質(zhì)雙聚焦的3個特征函數(shù)(分 辨率函數(shù)、AVP函數(shù)和照明強(qiáng)度分布切片)，通過估算、分析3個雙聚焦特征函數(shù)完成三維觀 測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計這一目標(biāo)。從原理上分析，狄?guī)妥尣捎肒irchhofT逐層遞推與射線追蹤的 手段，實現(xiàn)了層狀、全彈性介質(zhì)模型下的共聚焦分析，但對于復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)勘探，上述方法 忽略了地震波的粘滯性衰減與頻散效應(yīng)，無法考慮波場傳播距離對地震波頻率和能量衰減 的影響，上述方法將不再適用；另一方面，由于直接將共聚焦分析擴(kuò)展至頻率段意味著需要 對多個頻率分別進(jìn)行共聚焦分析，算法的運(yùn)算量會數(shù)十倍的增加，為了減小運(yùn)算量，上述方 法均在單頻率下進(jìn)行，而實際的地震波頻率總會有一定的帶寬規(guī)律；同時，上述方法只進(jìn)行 了聚焦分辨率定性分析，無法全面、精確評價三維觀測系統(tǒng)聚焦性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過分析聚焦分辨率和聚焦清晰度，全面、精確地衡量 三維觀測系統(tǒng)聚焦性能的分析方法，克服現(xiàn)有技術(shù)不適合復(fù)雜模型、只在單頻率下進(jìn)行分 辨率定性分析、無法滿足復(fù)雜構(gòu)造地震勘探需要的缺陷。本發(fā)明由擬采用的觀測系統(tǒng)方案，得到SPS數(shù)據(jù)，輸入地下速度模型數(shù)據(jù)，計算出 三維地震觀測系統(tǒng)檢波點聚焦屬性、震源點聚焦屬性及炮檢點聚焦屬性，對整個觀測系統(tǒng)的聚焦分辨率、聚焦清晰度進(jìn)行定量、定性分析，并對AVP屬性進(jìn)行定性分析，優(yōu)選出聚焦 分辨率值小、聚焦清晰度高的觀測系統(tǒng)方案。本發(fā)明的有益效果是可在任意復(fù)雜介質(zhì)模型條件下，通過計算三維地震觀測系 聚焦分辨率和聚焦清晰度，實現(xiàn)對三維地震觀測系統(tǒng)聚焦性能的定性、定量分析，從而優(yōu)選 出最佳的觀測系統(tǒng)設(shè)計方案。


圖1為本發(fā)明程序流程框圖；圖2為本發(fā)明檢波點聚焦示意圖；圖3為本發(fā)明炮檢點聚焦示意圖；圖4為本發(fā)明AVP函數(shù)生成示意圖；圖5為本發(fā)明為觀測系統(tǒng)聚焦分辨率成像和AVP屬性成像示意圖；圖6為本發(fā)明圖5聚焦分辨率成像圖X方向切片和Y方向切片圖；圖7為本發(fā)明表1中四個方案的聚焦分辨率、聚焦清晰度成像圖。圖8為本發(fā)明圖7中四個方案的成像圖對應(yīng)X方向上切片。
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。由附圖1可知，本發(fā)明由擬采用的觀測系統(tǒng)方案，得到SPS數(shù)據(jù)，輸入地下速度模 型數(shù)據(jù)，計算出三維地震觀測系統(tǒng)檢波點聚焦屬性、震源點聚焦屬性及炮檢點聚焦屬性，對 整個觀測系統(tǒng)的聚焦分辨率、聚焦清晰度進(jìn)行定量、定性分析，并對AVP屬性進(jìn)行定性分 析，優(yōu)選出聚焦分辨率值小、聚焦清晰度高的觀測系統(tǒng)方案。其具體實施方式
如下(一)由表1得到四個觀測系統(tǒng)的SPS數(shù)據(jù)，并輸入速度模型。表1擬采用的觀測系統(tǒng)方案
方 案觀測方式觀測系統(tǒng)CDP面元 MXM排列長度 M橫向覆蓋 次數(shù)縱向覆蓋 次數(shù)道間 距M排列線距 M激發(fā)線距 M激發(fā) 點距M方 案一16L1S160R3975-12. 5-( 25) -12. 5-397512. 5 X 50400 082025100100100方 案二16L1S80R39 50-25- (50 )-25-395025X50400 082050100100100方 案三16L1S40R3900-50-( 100) -50-390050X50400 0820100100100100方 案四16L1S20R3800-100-( 200) -100-380025X50400 0820200100100200上述的速度模型由地層深度、地層產(chǎn)狀、斷層位置、地層速度或等效速度參數(shù)確定。(二)計算三維地震觀測系統(tǒng)檢波點聚焦屬性 單個頻率下檢波點聚焦屬性，可由下式計算
BM(r3zf7rf^f)= J F(r, rr )f (rr f rf (rr ^rr ⑴
4
由圖2所示，其中，F(xiàn)為從檢波點&到聚焦點rf周圍所有地下點的波場逆向聚焦算子，W為從聚焦點rf到各個檢波點&的波場正向傳播算子，Se為檢波點在地表的采樣算子；
上式的物理意義為將一個二次震源放在聚焦點時，所有地面接收點對聚焦點及其周圍 點的響應(yīng)；
對于均勻介質(zhì)，粘彈性介質(zhì)下波場正向傳播算子為
權(quán)利要求
一種三維觀測系統(tǒng)聚焦性能分析方法，由擬采用的觀測系統(tǒng)方案，得到SPS數(shù)據(jù)，輸入地下速度模型數(shù)據(jù)，計算出三維地震觀測系統(tǒng)檢波點聚焦屬性、震源點聚焦屬性及炮檢點聚焦屬性，其特征是對整個觀測系統(tǒng)的聚焦分辨率、聚焦清晰度進(jìn)行定量、定性分析，優(yōu)選出聚焦分辨率值小、聚焦清晰度高的觀測系統(tǒng)方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維觀測系統(tǒng)聚焦性能分析方法，其特征是地下速度模型 由地層深度、地層產(chǎn)狀、斷層位置、地層速度或等效速度參數(shù)確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維觀測系統(tǒng)聚焦性能分析方法，其特征是單個頻率 下檢波點聚焦屬性，可由下式計算
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維觀測系統(tǒng)聚焦性能分析方法，其特征是震源點聚 焦屬性可以表示為
5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維觀測系統(tǒng)聚焦性能分析方法，其特征是在空間域， 由震源聚焦與檢波點聚焦的乘積計算炮檢點聚焦屬性，從而得到聚焦分辨率函數(shù)，聚焦分 辨率函數(shù)可以表示為
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維觀測系統(tǒng)聚焦性能分析方法，其特征是對觀測系統(tǒng)聚 焦分辨率、聚焦清晰度進(jìn)行定量分析；由聚焦分辨率成像或者AVP成像結(jié)果對觀測系統(tǒng)進(jìn) 行定性分析。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維觀測系統(tǒng)聚焦性能分析方法，屬于石油地震勘探三維觀測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域，由擬采用的觀測系統(tǒng)方案，得到SPS數(shù)據(jù)，輸入地下速度模型數(shù)據(jù)，計算出三維地震觀測系統(tǒng)檢波點聚焦屬性、震源點聚焦屬性及炮檢點聚焦屬性，對整個觀測系統(tǒng)的聚焦分辨率、聚焦清晰度進(jìn)行定量、定性分析，并對AVP屬性進(jìn)行定性分析，優(yōu)選出聚焦分辨率值小、聚焦清晰度高的觀測系統(tǒng)方案，本發(fā)明的有益效果是可在任意復(fù)雜介質(zhì)模型條件下，通過計算三維地震觀測系聚焦分辨率和聚焦清晰度，實現(xiàn)對三維地震觀測系統(tǒng)聚焦性能的定性、定量分析，從而優(yōu)選出最佳的觀測系統(tǒng)設(shè)計方案。
文檔編號G01V1/30GK101937102SQ201010300039
公開日2011年1月5日 申請日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者周明非, 張松平, 楊素玉, 沈萬杰, 王廣智, 碗學(xué)儉, 符力耘, 葛雪欽, 魏偉 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司;中國石化集團(tuán)中原石油勘探局地球物理勘探公司