专利名称：三维观测系统均匀性分析方法
技术领域：
本发明涉及一种三维观测系统勻均性分析方法，属于石油地震勘探三维观测系统优化设计技术领域，具体地说是一种地震采集三维观测系统均勻性定量分析方法。
背景技术：
高精度三维地震技术是现阶段面对复杂地震地质条件、解决破碎断块、隐蔽及 岩性油气藏问题等复杂问题切实可行的技术方法。观测系统主要用来描述炮点和检波点空间位置关系和逻辑关系的，是高精度三 维地震勘探技术的首要载体，是决定地震采集资料品质的主要因素，也是地震采集和资 料处理的基础。因此高精度三维地震勘探技术的提高首先面临地震采集观测系统优化设 计问题。常规的三维观测系统设计时是基于地震勘探射线理论的，对观测系统计算出各 个面元内的覆盖次数分布图，炮检距分布图，方位角分布图(蜘蛛图，玫瑰图)等面元 属性图(附图1)，这些图件只能作定性分析，不能做定量分析。理想条件下，炮检距均 勻分布模型和方位角均勻分布模型如附图2所示。图2 (a)理想条件下最均勻炮检距分 布、图2(b)炮检距分布不均勻、图2(c)理想条件下最均勻方位角分布、图2(d)方 位角分布不均勻。实际施工中，炮检距分布和方位角分布受到野外障碍物和观测系统各 种参数的影响，炮检距和方位角分布必需有定量分析。长期以来，在进行分析观测系统 的不同面元属性时，只能靠人为经验主观定性地对面元属性分析，如何定量化地对观测 系统评价成为了急需解决的问题。2006年有关学者(段孟川；严峰；陈学强等人专利号 200610114254.1)提出一种观测系统定量分析方法(效果见附图3)，该方法在分析三维观 测系统优劣时，分析两个方面(1)对比面元属性图右下部竖直线段在横向上分布的均 勻程度；(2)对比面元属性图中间的蛛网线段在圆周四个象限的均勻程序，计算出面元 内炮检距分布均勻度P、面元内覆盖次数分布横纵比、炮检距分布均勻度纵横比、面元内 纵向炮检距分布均勻度前后比、面元内横向炮检距分布均勻度左右比。这个方法在一定 程度上提供了一种量化方法，对单个面元内分析炮检距、方位角分布只有4个象限的前 后比和左右比，没有考虑方位角和炮检距更细分区问题，没有给出直观的图件，影响定 性分析结果。发明的内容本发明的目的是克服现有技术中人为定性分析，没有给出直观的图件，影响定 性分析结果及只进行单个面元的计算不能对满覆盖区域的均勻性准确判断缺陷，提供一 种从单个面元、满覆盖区域两个层面量化三维观测系统的均勻性分析方法。本发明为三维观测系统勻均性分析方法，通过计算覆盖次数分布非均勻系数、 炮检距分布非均勻系数、方位角分布非均勻系数和炮检覆盖非均勻系数，从单个面元、 多个面元两个层面上，定性和定量的分析给定的三维观测系统的覆盖次数、炮检距、方 位角、炮检覆盖分布的均勻性，指导观测系统设计，包括以下步骤
1、由现有的观测系统方案得到SPS数据；2、由SPS数据计算得到不同三维观测系统地震采集满覆盖区内多个面元属性数 据，包括每一个面元内的覆盖次数、炮检距和方位角，并将炮检距和方位角数据从大到 小排序；3、分别计算覆盖次数、方位角、炮检距、炮检覆盖的非均勻系数；4、根据地震勘探目的将覆盖次数分布非均勻系数、方位角分布非均勻系数、炮 检距分布非均勻系数、炮检覆盖非均勻系数权重排序优选观测系统方案，非均勻系数越 小，观测系统均勻性越好。本发明可以定性、定量分析单个面元和多个面元(指定区域内)的炮检距、方位 角和炮检点分布情况，从整体上对比分析不同观测系统的性能差异，进而将其结果反馈 到观测系统的设计过程中，也可以定量对比观测系统变观前后的性能差异，为采集施工 准确性提供评判的依据，使三维观测系统的选择更加科学、合理、客观。
图1为常规炮检距和方位角分布图；图2为理想条件下炮检距、方位角分布均勻、非均勻情况图；图3为现有技术量化结果列表；图4为本发明流程图；图5为本发明理想条件下炮检覆盖均勻情况说明图；图6为本发明单个面元内炮检距非均勻系数图；图7为本发明单个面元内方位角非均勻系数图；图8为本发明单个面元内炮检覆盖非均勻系数图；图9为本发明满覆盖区炮检距非均勻系数图；图10本发明为满覆盖区方位角非均勻系数图；图11本发明为满覆盖区炮检覆盖非均勻系数图；图12为本发明变观后观测系统图；图13为本发明变观前后指定区域内观测系统覆盖次数分布非均勻系数图。
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4可知，本发明包括以下步骤 将表1中现有的5个观测系统方案中的参数，得到SPS数据。表1不同观测系统方案
权利要求
1.一种三维观测系统勻均性分析方法，通过计算覆盖次数分布非均勻系数、炮检距 分布非均勻系数、方位角分布非均勻系数和炮检覆盖非均勻系数，从单个面元、多个面 元两个层面上，定性和定量的分析给定的三维观测系统的覆盖次数、炮检距、方位角、 炮检覆盖分布的均勻性，指导观测系统设计，其特征在于包括以下步骤(1)由现有的观测系统方案得到SPS数据；(2)由SPS数据计算得到不同三维观测系统地震采集满覆盖区内多个面元属性数据， 包括每一个面元内的覆盖次数、炮检距和方位角，并将炮检距和方位角数据从大到小排 序；(3)分别计算覆盖次数、方位角、炮检距、炮检覆盖的非均勻系数；(4)根据地震勘探目的将覆盖次数、方位角分布、炮检距、炮检覆盖非均勻系数权重 排序优选观测系统方案。
2.根据权利要求1所述的三维观测系统勻均性分析方法，其特征在于覆盖次数均勻性 分析方法包括以下步骤(1)读入SPS数据计算出各个面元内的覆盖次数；(2)计算覆盖次数非均勻系数并对非均勻系数成图；计算公式如下
3.根据权利要求1或2所述的三维观测系统勻均性分析方法，其特征在于炮检距均勻 性分析方法如下(1)由SPS数据计算得到不同三维观测系统地震采集满覆盖区内多个面元炮检距数 据，将每一个面元的炮检距数据从大到小排序；(2)将每一个面元内炮检距按最小炮检距和最大炮检距等间隔分成N-I段，每一段为 X -X .
4.根据权利要求1或2所述的三维观测系统勻均性分析方法，其特征在于方位角均勻 性分析方法如下(1)首先由SPS数据计算每一个面元方位角值，将每一个面元的方位角数据从大到小 排序；(2)将每一个面元内方位角蛛网线段按ΔΧ= 360度/N-I等分成N-I份，N为覆盖 次数；(3)运用统计均方差公式计算出每一个面元内的方位角分布非均勻系数并成图。公式 如下所示
5.根据权利要求1或2所述的三维观测系统勻均性分析方法，其特征在于炮检覆盖均 勻性分析方法如下(1)记m维单位空间(^=[0，1)，以及其中的η个点，xl，χ2,……，χη为集合SO ；(2)集合St定义为m维单位空间Cm，t= [0+t, 1+t)中的点xl+t，x2+t，……，xn+t, t是m维空间的向量t= (k1 k2，…，km)，其中k1; k2，…，、为整数；(3)定义m为空间的向量序列，、=(0，0，…，0)，t2 = (0，0， …，0，1)，t3 =(0，0，…，1，0)，......，V1= (1，1，…，1，0)，ti = (1，1，…，1，1)，其中 1 = 2ml = 2m ；(4)将Cm及其中的η个点，xl，χ2,……，χη沿着t延拓复制，构造一个边长为 2 的方体[X1-I, X1+1)；(5)以xi为中心，边长为2的方体的中[Xl-1，Xl+1)中的点记为Mj其中丨=·1，2，…，η ； k ^ i ； s=l, 2，…，l;ts=(tsl，ts2，…，tsm)；点.O的坐标为
全文摘要
本发明提供一种三维观测系统均匀性定量分析方法，它通过计算覆盖次数分布非均匀系数、炮检距分布非均匀系数、方位角分布非均匀系数和炮检覆盖非均匀系数，从单个面元、多个面元两个层面上，定性和定量的分析给定的三维观测系统的覆盖次数、炮检距、方位角、炮检覆盖分布的均匀性，指导观测系统设计，为采集施工准确性提供评判的依据，使三维观测系统的选择更加科学、合理、客观。
文档编号G01V1/30GK102023310SQ20091030734
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月19日 优先权日2009年9月19日
发明者吴树奎, 周明非, 孙伟家, 张松平, 杨波, 沈万杰, 碗学俭, 符力耘, 邓会平 申请人:中国石化集团中原石油勘探局地球物理勘探公司, 中国石油化工集团公司