专利名称：一种对起伏地表观察系统自动优化的方法
技术领域：
本发明属于勘探地震数据采集领域，尤其针对地震勘探观测系统设计中由于起伏地表引起的CMP偏移问题，提供了炮点自动优化方案。
背景技术：
观测系统设计是地震数据采集的必要步骤，是野外地震数据采集的施工依据。但长期以来，由于技术的局限，常规的观测系统设计都是假设水平地表和水平介质。随着勘探程度的不断深入，地表平坦的勘探工区越来越少，复杂地表和大幅度的起伏地表越来越多。其中，CMP-共中心点，常规地震观测系统设计以水平地表和水平地下介质为前提，做面元属性分析时，以炮检中心位置(CMP点)向下投影。CDP-共深度点，当地表为起伏界面时，按常规观测系统设计获得的面元属性分析结果是不准确的，因为按弹性波射线理论这时的射线在目的层的反射位置是共深度点位置(CDP)。CMP和CDP的水平距离越小越好。通过改变炮点位置，使CMP和CDP的偏移距离尽可能的小，就可以消除由于起伏地表引起的这种误差。然而由于一个炮点对应许多检波点(几百、几千甚至上万道)，所以没法找出一个炮点能使所有检波点的CMP和CDP的偏移距都达到最小。本发明采用均方差最小，达到统计学上的最小误差，使得总体上达到CMP和⑶P的偏移距最小。在观测系统设计领域一直沿用的手段仍然是水平地表和水平介质的设计方法。近年来，有的软件增加了对起伏地表观测系统设计的评价，但仍然没有提出解决的办法。所以到目前还没有人提出解决起伏地表引起的目的层面元属性不均匀的问题，也没有解决该问题的技术方案.
发明内容
本发明针对现有技术中地震勘探观测系统设计中由于起伏地表引起的CMP偏移问题，提供了炮点自动优化方案，使目的层的面元属性(叠加次数和方位角)达到均匀，从而为日后数据处理和地震成像提供更为真实、可靠的原始数据。本发明通过移动炮点位置，使CMP和⑶P之间的误差在总体上(统计学意义)达到最小或最优，以最大可能消除由于起伏地表引起的CDP面元属性不均匀性。通过循环迭代的方法，使炮点位置不断逼近最优位置，达到自动优化的目的。均匀的CDP面元属性是获得良好地震数据记录的先决条件，从而为地震数据的偏移成像提供基础性保障。本发明具体的技术方案为:一种对起伏地表观察系统自动优化的方法，所述优化方法为使CMP (共中心点)和CDP(共深度点)之间的偏离误差在达到最小或最优(方差最小)，消除由于起伏地表引起的⑶P面元属性不均匀性；方法通过循环迭代的过程，使炮点位置不断逼近最优位置.
所述使炮点位置不断逼近最优位置是指:该炮点所对应的所有检波点的CMP和CDP偏离误差的均方差达到最小。所述方法包括:
步骤I，建立常规观测系统，生成SPS文件，即炮点信息文件，检波点信息文件和炮检关系文件；步骤2，取得常规水平地表下的炮点和检波点信息；步骤3，常规观测系统中输入高程信息，包括所有炮点和检波点的高程和工区内所有网格节点的高程。步骤4，计算 CMP 信息:XCMP = (XS+XE) /2, Ycmp = (YS+YE) /2，其中 XS、YS 为炮点坐标，Xe> Ye为检波点坐标，Xcmp> Ycmp为共中心点坐标。步骤5,计算 CDP 信息:XCDP = Xe+ (Xs-Xe) *r/ (r+s)，Ycdp = Ye+ (Ys-Ye) *r/ (r+s)，其中Xs、Ys为炮点坐标，Xe> Ye为检波点坐标，Xcdp> Ycdp为共深度点坐标，r为检波点到目的层的深度，S为炮点到目的层的深度。步骤6,生成中心点偏移矢量图；步骤7，应用奇异点去除原则，滤除奇异点，去除奇异点的目的是为了照顾大多数非奇异点，使优化结果更符合现实情况，对于奇异点本方法采取舍去的办法，奇异点去除原则通常取面元网格的1/2，根据不同工区可作调整；步骤8，利用统计准则，即均方差最小准则:
方差=V[(X1 -X)2 + (X1-X)2 +...+ (Xn-X)2]/N )使CMP偏移距离最小，确定新的炮点位置；步骤9，将新的炮点位置投影到起伏地表上；步骤10，判断结果收敛，连续二次循环获得的炮点优化位置与上一循环炮点位置之差小于0.2米或达到规定的迭代次数，迭代次数设定在15次以内；如果收敛或达到迭代次数则转入步骤11，否则转入步骤4 ;步骤11，结束。本发明所设计的观测系统自动优化方法是针对起伏地表引起的CMP偏移，采用自动优化炮点和检波点位置，从而在统计学意义上达到目的层面元属性的均匀。面元属性的均匀是取得高质量地震勘探野外资料的重要条件。同时，它也为地震资料成像质量的提高创造了条件。
图1为起伏地表对⑶P、CMP的影响示意2为单炮点单检波点优化示意3为单炮点多检波点优化示意4为本发明的方法流程5是本发明的实施例的效果图将结合具体的实施方式加以说明
具体实施例方式由于起伏地表带来的影响，使用常规的观测系统存在CDP面元属性不均匀的问题，如图1所示，由于地表的起伏，CMP点与⑶P点不重合，基于CMP均匀的观测系统并不能使CDP面元属性均匀。炮点和检波点的共中心点在CMP处，然而根据弹性波传播的射线理论，实际射线在目的层的反射点在CDP处，要使CPD和CMP重合，必须把炮点移到S*处。S*代表理想炮点位置，这时CMP和⑶P重合。图2是单炮点、单检波点的优化示意图，图中展示了一次优化计算的过程。S*是理论上的最优炮点位置，由于是起伏地表，理论上S*的位置经过平面投影，实际落在了 SI处。SI比S更接近S*。经过多次循环，最后的结果会逼近S*。图中:cU表示炮点与检波点的水平间距，随着炮点的移动而改变(假设在初始时刻的= d) ;hs、hr为炮点和检波点的深度；rl为⑶P和CMP的水平距离、r2为新旧炮点的水平距离。各个变量之间的关系如下面所示:
权利要求
1.一种对起伏地表观察系统自动优化的方法，其特征在于，所述优化方法为使共中心点(CMP)和共深度点(CDP)之间的偏离误差在达到最小或方差最小，消除由于起伏地表引起的⑶P面元属性不均匀性；方法通过循环迭代的过程，使炮点位置不断逼近最优位置。
2.根据权利要求1所述的一种对起伏地表观察系统自动优化的方法，其特征在于，所述使炮点位置不断逼近最优位置是指:该炮点所对应的所有检波点的CMP和CDP偏离误差的均方差达到最小。
3.根据权利要求1所述的一种对起伏地表观察系统自动优化的方法，其特征在于， 所述方法包括: 步骤1，建立常规观测系统，生成SPS文件，即炮点信息文件，检波点信息文件和炮检关系文件； 步骤2，取得常规水平地表下的炮点和检波点信息； 步骤3，常规观测系统中输入高程信息，包括所有炮点和检波点的高程和工区内所有网格节点的高程； 步骤 4，计算 CMP 信息:XCMP = (XS+XE) /2，Ycmp = (YS+YE) /2，其中 Xs、Ys 为炮点坐标，Χκ、Ye为检波点坐标，Xcmp> Ycmp为共中心点坐标；步骤 5,计算 CDP 信息:XCDP = Xe+ (Xs-Xe) *r/ (r+s), Ycdp = Ye+ (Ys-Ye) *r/ (r+s),其中 Xs、Ys为炮点坐标 ，XR、YR为检波点坐标，Xcdp> Ycdp为共深度点坐标，Γ为检波点到目的层的深度，S为炮点到目的层的深度； 步骤6，生成中心点偏移矢量图； 步骤7，应用奇异点去除原则，滤除奇异点； 步骤8，利用统计准则，使CMP与CDP偏移距离最小，确定新的炮点位置； 步骤9，将新的炮点位置投影到起伏地表上； 步骤10，判断结果收敛:即若连续二次循环获得的炮点优化位置与上一循环炮点位置之差小于规定距离或达到规定的迭代次数；如果收敛或达到迭代次数则转入步骤11，否则转入步骤4 ； 步骤11，结束。
4.根据权利要求3所述的一种对起伏地表观察系统自动优化的方法，其特征在于， 所述步骤7中，应用奇异点去除原则，滤除奇异点，采取舍去的办法，奇异点去除原则取面元网格的1/2，[然后？]; 所述步骤8中，所述利用统计准则，即均方差最小准则:
全文摘要
本发明为一种对起伏地表观察系统优化的方法，本发明通过求取各接收点的理想炮点位置，再求取各接收点的CMP和CDP的误差，使该误差在总体(统计学)上达到最小化，并通过迭代达到自动优化的目的。以最大可能消除由于起伏地表引起的CDP面元属性不均匀性。
文档编号G01V1/36GK103091713SQ20111033496
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者殷厚成, 王龙泉 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院