专利名称：三维观测系统聚焦性能分析方法
技术领域：
本发明涉及一种三维观测系统聚焦性能分析方法，属于石油地震勘探三维观测系 统优化设计领域。
背景技术：
在石油地震勘探三维观测系统优化设计中，现有技术是通过共聚焦技术对三维观 测系统的聚焦分辨率进行定性分析。常规的地震采集论证中含有一些简单的以数字信号处理为基础的横、纵向分辨 率的估算方法，进而计算面元大小、覆盖次数等的取值范围。这种方法是以地下共中心点 (CMP)水平叠加理论为基础，以求在数据处理中取得最佳的CMP叠加效果。近年来，国内也 研究开发共反射点(CRP)方法，适合叠前深度偏移和CRP偏移叠加处理方法，但针对复杂介 质叠前偏移效果的分辨率分析，却并没有一个很好的评价方法。在20世纪80年代由荷兰Delft科技大学Berkhout提出的双聚焦理论，起初主要 用于偏移成像上，后来他与Volker开始将均勻介质的散射双聚焦成像原理应用到三维观 测系统优化设计中去，并发表了很多相关文章。2004年我国狄帮让、顾培成、曹卫平等人发 明地震观测系统优化设计的层状介质双聚焦方法及其应用(专利号200410086401. X)，按 以下步骤实现①震源到地下目标正向传播效应由系列的层间传播算子(矩阵)相乘来实 现；②从地下目标点到地表检波排列片的正向传播效应用一系列的层间传播算子(矩阵) 相乘实现；③从地下目标点到地表震源的反向聚焦震源效应及从地表检波排列片到地下目 标点的反向聚焦检波效应也用一系列的层间聚焦算子(矩阵)相乘；④由步骤①-③套入 均勻介质双聚焦计算求得聚焦检波束和聚焦震源束和层状介质双聚焦的3个特征函数(分 辨率函数、AVP函数和照明强度分布切片)，通过估算、分析3个双聚焦特征函数完成三维观 测系统优化设计这一目标。从原理上分析，狄帮让采用KirchhofT逐层递推与射线追踪的 手段，实现了层状、全弹性介质模型下的共聚焦分析，但对于复杂构造地区勘探，上述方法 忽略了地震波的粘滞性衰减与频散效应，无法考虑波场传播距离对地震波频率和能量衰减 的影响，上述方法将不再适用；另一方面，由于直接将共聚焦分析扩展至频率段意味着需要 对多个频率分别进行共聚焦分析，算法的运算量会数十倍的增加，为了减小运算量，上述方 法均在单频率下进行，而实际的地震波频率总会有一定的带宽规律；同时，上述方法只进行 了聚焦分辨率定性分析，无法全面、精确评价三维观测系统聚焦性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过分析聚焦分辨率和聚焦清晰度，全面、精确地衡量 三维观测系统聚焦性能的分析方法，克服现有技术不适合复杂模型、只在单频率下进行分 辨率定性分析、无法满足复杂构造地震勘探需要的缺陷。本发明由拟采用的观测系统方案，得到SPS数据，输入地下速度模型数据，计算出 三维地震观测系统检波点聚焦属性、震源点聚焦属性及炮检点聚焦属性，对整个观测系统的聚焦分辨率、聚焦清晰度进行定量、定性分析，并对AVP属性进行定性分析，优选出聚焦 分辨率值小、聚焦清晰度高的观测系统方案。本发明的有益效果是可在任意复杂介质模型条件下，通过计算三维地震观测系 聚焦分辨率和聚焦清晰度，实现对三维地震观测系统聚焦性能的定性、定量分析，从而优选 出最佳的观测系统设计方案。
图1为本发明程序流程框图；图2为本发明检波点聚焦示意图；图3为本发明炮检点聚焦示意图；图4为本发明AVP函数生成示意图；图5为本发明为观测系统聚焦分辨率成像和AVP属性成像示意图；图6为本发明图5聚焦分辨率成像图X方向切片和Y方向切片图；图7为本发明表1中四个方案的聚焦分辨率、聚焦清晰度成像图。图8为本发明图7中四个方案的成像图对应X方向上切片。
具体实施例方式结合附图对本发明进行进一步描述。由附图1可知，本发明由拟采用的观测系统方案，得到SPS数据，输入地下速度模 型数据，计算出三维地震观测系统检波点聚焦属性、震源点聚焦属性及炮检点聚焦属性，对 整个观测系统的聚焦分辨率、聚焦清晰度进行定量、定性分析，并对AVP属性进行定性分 析，优选出聚焦分辨率值小、聚焦清晰度高的观测系统方案。其具体实施方式
如下(一)由表1得到四个观测系统的SPS数据，并输入速度模型。表1拟采用的观测系统方案
方 案观测方式观测系统CDP面元 MXM排列长度 M横向覆盖 次数纵向覆盖 次数道间 距M排列线距 M激发线距 M激发 点距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层深度、地层产状、断层位置、地层速度或等效速度参数确定。(二)计算三维地震观测系统检波点聚焦属性 单个频率下检波点聚焦属性，可由下式计算
BM(r3zf7rf^f)= J F(r, rr )f (rr f rf (rr ^rr ⑴
4
由图2所示，其中，F为从检波点&到聚焦点rf周围所有地下点的波场逆向聚焦算子，W为从聚焦点rf到各个检波点&的波场正向传播算子，Se为检波点在地表的采样算子；
上式的物理意义为将一个二次震源放在聚焦点时，所有地面接收点对聚焦点及其周围 点的响应；
对于均勻介质，粘弹性介质下波场正向传播算子为
权利要求
一种三维观测系统聚焦性能分析方法，由拟采用的观测系统方案，得到SPS数据，输入地下速度模型数据，计算出三维地震观测系统检波点聚焦属性、震源点聚焦属性及炮检点聚焦属性，其特征是对整个观测系统的聚焦分辨率、聚焦清晰度进行定量、定性分析，优选出聚焦分辨率值小、聚焦清晰度高的观测系统方案。
2.根据权利要求1所述的三维观测系统聚焦性能分析方法，其特征是地下速度模型 由地层深度、地层产状、断层位置、地层速度或等效速度参数确定。
3.根据权利要求1或2所述的三维观测系统聚焦性能分析方法，其特征是单个频率 下检波点聚焦属性，可由下式计算
4.根据权利要求1或2所述的三维观测系统聚焦性能分析方法，其特征是震源点聚 焦属性可以表示为
5、根据权利要求1或2所述的三维观测系统聚焦性能分析方法，其特征是在空间域， 由震源聚焦与检波点聚焦的乘积计算炮检点聚焦属性，从而得到聚焦分辨率函数，聚焦分 辨率函数可以表示为
6、根据权利要求5所述的三维观测系统聚焦性能分析方法，其特征是对观测系统聚 焦分辨率、聚焦清晰度进行定量分析；由聚焦分辨率成像或者AVP成像结果对观测系统进 行定性分析。
全文摘要
本发明涉及一种三维观测系统聚焦性能分析方法，属于石油地震勘探三维观测系统优化设计领域，由拟采用的观测系统方案，得到SPS数据，输入地下速度模型数据，计算出三维地震观测系统检波点聚焦属性、震源点聚焦属性及炮检点聚焦属性，对整个观测系统的聚焦分辨率、聚焦清晰度进行定量、定性分析，并对AVP属性进行定性分析，优选出聚焦分辨率值小、聚焦清晰度高的观测系统方案，本发明的有益效果是可在任意复杂介质模型条件下，通过计算三维地震观测系聚焦分辨率和聚焦清晰度，实现对三维地震观测系统聚焦性能的定性、定量分析，从而优选出最佳的观测系统设计方案。
文档编号G01V1/30GK101937102SQ201010300039
公开日2011年1月5日 申请日期2010年1月5日 优先权日2010年1月5日
发明者周明非, 张松平, 杨素玉, 沈万杰, 王广智, 碗学俭, 符力耘, 葛雪钦, 魏伟 申请人:中国石油化工集团公司;中国石化集团中原石油勘探局地球物理勘探公司