一种三维地震组合确定方法及装置与流程

本申请涉及地球物理勘探技术领域，特别涉及一种三维地震组合确定方法及装置。

背景技术：

地震勘探的过程通常包括：由地面炮点激发后产生地震波，到达地下不同年代的沉积地层，反射后到达地面被检波点接收，通过反射时间、传播速度，计算不同点的地层埋藏深度，完成不同区域的地下地质构造图。

油田勘探早期，主要以二维地震勘探为主，采集特点：CMP道集内接收方向一致，炮点、检波点大面积组合来进行干扰波压制，且压噪特性一致，在某些地区、某种程度上取得了较好的地震剖面效果。油田开发阶段，三维地震应用于油田的精细勘探，地震组合参数的论证和试验工作仍然以二维地震数据采集方式进行，采集特点：CMP道集内接收方向不一致，且不同方位角有不同的地震组合压噪特性。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：对于特殊地表条件，如戈壁沙滩、沙漠、风蚀残丘、山地等，其近地表低降速带比较厚，使得地震波激发所产生的干扰波，尤其是面波、折射波、多次波、侧面波比较发育。只有最大限度地压制干扰波，才能提高资料的信噪比和分辨率，才能认识更复杂的地下地质问题。现有的三维地震勘探，缺少三维地震组合对噪音压制的理论分析与选择，二维地震与三维地震勘探最大的区别在于观测系统设计在CMP面元内的方位角分布特征不一样，则地震组合不同的方位角具有不同的组合响应。三维地震组合参数论证以地震二维方式、实际野外试验来获取，采集上万个接收点，试验比较费时、费力，且野外工作时间也很有限。由于地震组合参数的论证和试验工作仍然以二维地震数据采集方式进行，将二维地震组合参数移植到三维地震勘探的数据采集，其分析与组合选择方法仅仅局限于接收线方向上，无法描述非纵方向的组合压制特性，更无法实现三维地震组合对噪音压制的优化选择。同时，野外试验具有片面性、不完整性，不能完全达到三维地震勘探地震组合试验的目的。

技术实现要素：

本申请实施例的目的是提供一种三维地震组合确定方法及装置，省略重复、不必要的野外试验工作，缩短野外作业时间，节约勘探试验费用，有利于技术经济一体化下的成本控制。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种三维地震组合确定方法及装置，是这样实现的：

一种三维地震组合确定方法，包括：

获取观测系统的方位角信息，根据所述观测系统的方位角信息确定地震组合的基距纵横比；

根据所述地震组合的基距纵横比、方位角信息、炮点个数和检波点个数，确定候选地震组合图形；

计算不同方位角的候选地震组合图形对应的压噪特性，并根据所述压噪特性从所述候选地震组合图形中确定目标地震组合图形。

优选方案中，所述方位角信息包括：方位角的分布特征。

优选方案中，所述根据所述观测系统的方位角信息确定地震组合的基距纵横比包括：

根据所述方位角信息判断所述观测系统是否为窄方位观测系统；

当所述观测系统为窄方位系统时，所述地震组合的基距纵横比与该观测系统的矩形纵横比相同。

优选方案中，所述根据所述地震组合的基距纵横比、方位角信息、炮点个数和检波点个数，确定候选地震组合图形，包括：根据所述基距纵横比排列炮点和检波点，在所述方位角信息对应的集中角度范围内设置至少60％所述炮点和所述检波点；所述方位角信息对应的集中角度范围，包括：所述方位角信息中出现频次为前m个的角度形成的角度范围；所述m为大于或等于2的整数。

优选方案中，所述地震组合图形中检波器分布图形包括：矩形、菱形或梯形。

优选方案中，计算不同方位角的候选地震组合图形对应的压噪特性包括：对不同方位角的组合压噪特性进行加权平均，将得到的值作为所述地震组合图形的压噪特性。

优选方案中，所述不同方位角的组合压噪特性采用下述公式计算得到：

公式中，p(kx,ky)表示待求的压噪特性，dx和dy分别表示在x、y方向上投影点间距的变化量；kx和ky分别表示在x、y方向上的空间波数；N为检波点个数；M为炮点个数；所述空间波数包括：有效波数和干扰波数。

优选方案中，所述不同方位角的候选地震组合图形对应的压噪特性采用下述公式计算得到：

其中，表示不同方位角的候选地震组合图形中一个面元的综合压噪特性；N为单个面元内的总覆盖次数，N≥1；fn表示单个面元内、第n个方位角的覆盖次数，pn(kx,ky)表示第n个方位角的压噪特性。

一种三维地震组合确定装置，包括：基距纵横比确定单元、候选地震组合单元、目标地震组合确定单元；

所述基距纵横比确定单元，用于获取观测系统的方位角信息，根据所述观测系统的方位角信息确定地震组合的基距纵横比；

所述候选地震组合单元，用于根据所述地震组合的基距纵横比、方位角信息、炮点个数和检波点个数，确定候选地震组合图形；

所述目标地震组合确定单元，用于计算不同方位角的候选地震组合图形对应的压噪特性，并根据所述压噪特性从所述候选地震组合图形中确定目标地震组合图形。

优选方案中，所述目标地震组合确定单元包括：压噪特性计算子单元和选定子单元；

所述压噪特性计算子单元，用于计算不同方位角的组合压噪特性，并对不同方位角的组合压噪特性进行加权平均，将得到的值作为所述地震组合图形的压噪特性；

所述选定子单元，用于根据所述压噪特性计算子单元计算得到的压噪特性，从所述候选地震组合图形中确定目标地震组合图形。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例提供的三维地震组合确定方法及装置，以压制干扰波为目标，使得三维观测系统方位角的方向效应与地震组合不同方位角的压噪特性相匹配，即在检波器的个数一定的情况下，观测系统方位角出现频次高的方位角内布设较多的检波器，观测系统方位角出现频次较低的方位角布设较少的检波器。根据方位角分布，计算不同方位角的地震组合对应的压噪特性，并根据压噪特性的计算结果来确定最终的地震组合，使得地震组合得到了优化了设计，从而可以提供勘探效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请三维地震组合确定方法一个实施例的流程图；

图2是本申请实施例中一个观测系统的方位角分布示意图；

图3是本申请实施例中一个观测系统的示意图；

图4是图3中观测系统的方位角分布示意图；

图5是本申请实施例中地震组合图形中检波器为矩形的示意图；

图6是本申请实施例中地震组合图形中检波器为菱形的示意图；

图7是本申请实施例中地震组合图形中检波器为梯形的示意图；

图8是本申请地震组合的一个示意图；

图9是本申请将炮点、检波点投影至一个方位角θ的示意图；

图10是本申请实施例中地震组合在不同方位角的灵敏度分布情况；

图11示出了方位角为0度时的地震组合对应的压噪特性曲线；

图12示出了方位角为60度时的地震组合对应的压噪特性曲线；

图13示出了方位角为90度时的地震组合对应的压噪特性曲线；

图14是与图5所示的地震组合对应的综合压噪特性示意图；

图15是与图6所示的地震组合对应的综合压噪特性示意图；

图16是与图7所示的地震组合对应的综合压噪特性示意图；

图17是本申请三维地震组合确定装置实施例的一个模块图；

图18是本申请装置实施例中目标地震组合确定单元的模块图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种三维地震组合确定方法及装置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1是本申请地震组合确定方法一个实施例的流程图。参照图1，所述方法可以包括以下步骤。

S101：获取观测系统的方位角信息，根据所述观测系统的方位角信息确定地震组合的基距纵横比。

可以获取观测系统的方位角信息。所述方位角信息可以是方位角的分布特征。根据所述方位角信息可以判断所述观测系统是窄方位观测系统还是宽方位观测系统。

例如，在0度180度范围内，若观测系统的方位角角度集中于0度至25度，在0度-180度范围内，若观测系统的方位角角度集中于0度至-25度，那么，该观测系统可以是窄方位系统。图2是本申请实施例中一个观测系统的方位角分布示意图。

根据所述观测系统的方位角信息，可以确定地震组合的基距纵横比。

当所述观测系统为窄方位系统时，所述地震组合的基距纵横比可以与该观测系统的矩形纵横比相同。

图3是本申请实施例中一个观测系统的示意图。参照图3，该观测系统的矩形纵横比可以为A/B。图4是图3中观测系统的方位角分布示意图。参照图4，该观测系统的方位角角度集中于0度～±25度，那么，该观测系统可以为窄方位系统，地震组合的基距纵横比Ly/Lx的值可以为A/B。

S102：根据所述地震组合的基距纵横比、方位角信息、炮点个数和检波点个数，确定候选地震组合图形。

可以根据地震组合的基距纵横比、方位角信息、炮点个数和检波点个数，确定候选地震组合图形。具体地，可以包括：根据所述基距纵横比排列炮点和检波点，在所述方位角信息对应的集中角度范围内，设置至少60％所述炮点和所述检波点。所述方位角信息对应的集中角度范围，可以包括：所述方位角信息中出现频次为前m个的角度形成的角度范围。所述m为大于或等于2的整数。例如，可以是出现频次角度的前20个角度值形成的角度范围。

在一个实施方式中，所述炮点个数和检波点个数可以根据实际工作情况来确定，例如，可以尽量多地设置可投入的炮点个数和检波点个数。

所述地震组合图形中检波器分布图形可以包括：矩形、菱形或梯形。假设检波点的个数为24个，图5-7分别示出了不同组合图形中的检波器分布示意图。图5是本申请实施例中地震组合图形中检波器为矩形的示意图。图6是本申请实施例中地震组合图形中检波器为菱形的示意图。图7是本申请实施例中地震组合图形中检波器为梯形的示意图。图5-7中，Ly表示纵向基距，Lx表示横向基距，δx表示检波点纵向间距，δy表示检波点横向间距。

S103：计算不同方位角的候选地震组合图形对应的压噪特性，并根据所述压噪特性从所述候选地震组合图形中确定目标地震组合图形。

线性干扰波通常包括：面波、折射波和多次波，所述线性干扰波的传播方向为炮点和检波点对连线(以下简称SR线)方向。

采用地震组合可以具有压制线性干扰波的效果通过确定干扰波与有效波的频率、波数和压噪特性，可以选取合理的地震组合，以提高采集的地震数据的有效性。

通过确定不同方位角的灵敏度地震组合对应的压噪特性，可以为选择合适的地震组合提供依据。

所述确定不同方位角的地震组合对应的压噪特性，具体可以包括：可以将检波器和炮点是在SR线方向上投影，以分析不同方位角的地震组合对应的压噪特性。

通常，地震组合可以分为等灵敏度地震组合和不等灵敏度地震组合。可以将地震组合的每个炮点和每个检波点分别投影在不同的方位角上，在一个方位角上若不同位置的投影点数目相同，可以将该地震组合称为等灵敏度地震组合；在一个方位角上若不同位置的投影点数目不相同，可以将该地震组合称为不等灵敏度地震组合。图8是本申请地震组合的一个示意图。图9是本申请将炮点、检波点投影至一个方位角θ的示意图。图10是本申请实施例中地震组合在不同方位角的灵敏度分布情况。图10分别示出了方位角为0度、60度和90度时灵敏度的分布情况。

对于一个面元，一个方位角对应的压噪特性可以采用下述公式(1)计算得到：

公式(1)中，p(kx,ky)表示待求的压噪特性，dx和dy分别表示在x、y方向上投影点间距的变化量；kx和ky分别表示在x、y方向上的空间波数；N为检波点个数；M为炮点个数。所述空间波数可以包括有效波数和干扰波数。

图11-13分别示出了方位角为0度、60度、90度时的地震组合对应的压噪特性曲线。横坐标为频率值，纵坐标表示噪声值。

在一个CMP面元，方位角在360°范围内，方位角每增加1°，在1°范围内有多少频次的炮检对或覆盖次数与该方位角的组合响应进行乘积，依次类推，完成360°范围内的组合响应进行加权平均，平均值就代表了该面元的综合压噪特性。

在满覆盖区域内的单个面元，对不同方位角的组合压噪特性进行加权平均，加权平均值的分布可以代表不同方位角的候选地震组合图形对应的压噪特性；对于不同的面元，可以选取310个CMP面元，每个不同的面元内，由于方位角的分布特征略有不同，则地震组合压噪特性进行加权平均也有细微变化，总体变化不大，呈现锯齿或波纹状态。

所述不同方位角的候选地震组合图形对应的压噪特性可以采用下述公式计算：

其中，表示不同方位角的候选地震组合图形中一个面元的综合压噪特性；N为单个面元内的总覆盖次数，N≥1；fn可以表示单个面元内、第n个方位角的覆盖次数，pn(kx,ky)表示第n个方位角的压噪特性。

图14是与图5所示的地震组合对应的综合压噪特性示意图。图15是与图6所示的地震组合对应的综合压噪特性示意图。图16是与图7所示的地震组合对应的综合压噪特性示意图。图14-16中，横坐标为地震组合响应频率，纵坐标表示波数，灰度表示振幅值。由图14-16可以看出，图5所示的地震组合对干扰波压制的幅度高出其他两种地震组合约10％。

上述实施例提供的三维地震组合确定方法，以压制干扰波为目标，使得地震组合中炮检图形的方向效应与三维观测系统方位角分布相匹配，即在观测系统方位角出现频次高的方位角布设较多的检波器，观测系统方位角出现频次较低的方位角布设较少的检波器。根据方位角分布特征，计算不同方位角的地震组合对应的压噪特性，并根据压噪特性的计算结果来确定最终的地震组合，优化了地震组合的设计，从而可以提供勘探效率。

本申请是还提供一种三维地震组合确定装置的实施例。

图17是本申请三维地震组合确定装置实施例的一个模块图。参照图17，所述装置可以包括：基距纵横比确定单元100、候选地震组合单元200和目标地震组合确定单元300。

所述基距纵横比确定单元100，可以用于获取观测系统的方位角信息，根据所述观测系统的方位角信息确定地震组合的基距纵横比。

所述候选地震组合单元200，可以用于根据所述地震组合的基距纵横比、方位角信息、炮点个数和检波点个数，确定候选地震组合图形。

所述目标地震组合确定单元300，可以用于计算不同方位角的候选地震组合图形对应的压噪特性，并根据所述压噪特性从所述候选地震组合图形中确定目标地震组合图形。

图18是本申请装置实施例中目标地震组合确定单元的模块图。参照图18，所述目标地震组合确定单300可以包括：压噪特性计算子单元301和选定子单元302。

所述压噪特性计算子单元301，可以用于计算不同方位角的组合压噪特性，并对不同方位角的组合压噪特性进行加权平均，将得到的值作为所述地震组合图形的压噪特性。

所述选定子单元302，可以用于根据所述压噪特性计算子单元301计算得到的压噪特性，从所述候选地震组合图形中确定目标地震组合图形。

上述实施例提供的三维地震组合确定装置与本申请三维地震组合确定方法的实施例相对应，可以实现本申请方法实施例，并取得方法实施例的技术效果。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片2。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware Description Language)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby Hardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。该计算机软件产品可以包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。该计算机软件产品可以存储在内存中，内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括短暂电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。