一种三维地震观测系统评价方法
【专利摘要】本发明涉及一种三维地震观测系统评价方法，本发明根据目标区地质模型对三维地震观测系统进行正演与叠前时间偏移成像，以分炮检距段叠加记录的方式获得各炮检距段的叠前时间偏移结果；按照炮检距从小到大的方式排列获得叠前时间偏移道集，在该道集中沿地震同相轴获取各炮检距段所对应的振幅，得到目标区三维地震观测系统的AVO响应；根据所得三维地震观测系统AVO响应的振幅变化幅度和平稳性，对目标区三维地震观测系统进行评价和优选。本发明可以有效消除或减弱常规方法设计的三维地震观测系统可能存在的AVO响应过大的缺陷，有利于优选适合目标区的具有较高振幅保真度的三维地震观测系统，为解释阶段的AVO分析和叠前反演奠定良好基础。
【专利说明】一种三维地震观测系统评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种三维地震观测系统评价方法，属于地震勘探采集设计领域。
【背景技术】
[0002] 随着油气勘探的不断深入，地震勘探从以构造研究为主逐步深入到岩性识别和烃 类检测。地球物理工作者希望从地震资料中获取更多的有关地下岩层物性和孔隙流体性 质的信息。利用地震振幅随炮检距变化（Amplitude VS offset, AV0)信息求取地下岩层 弹性参数，通常需要借助于AVO分析和叠前反演的方法。AVO分析和叠前反演以左普利兹 (Zoeppritz)方程为基础，利用AVO信息获得地层弹性参数，从而具有直接估计岩性参数和 预测油气的能力。AVO分析或叠前反演是建立在叠前地震道集数据基础上的，其结果的可靠 与否取决于叠前地震道集数据的质量。目前，叠前时间偏移道集以其经过归位、信噪比高而 在AVO分析或叠前反演中主要被选用。事实上，在陆上三维地震勘探中，由于各炮检距分布 的不均匀性会导致叠前时间偏移道集数据中存在固有的振幅随炮检距变化的现象，这称为 三维地震观测系统AVO响应。这种三维地震观测系统AVO响应是由于三维地震观测系统中 因各炮检距覆盖次数不均匀而导致的叠前时间偏移道集中的振幅随炮检距变化，而不是由 于地下地层及孔隙流体性质等地质因素引起的，从而可能造成地震资料解释阶段AVO分析 和叠前反演的误差，导致岩性或流体预测的失败。
[0003] 根据现有采集设计技术标准设计的三维观测系统，由于受其排列宽度、空间采样 均匀性等因素影响，会直接导致叠前时间偏移道集数据中虚假的AVO现象，严重影响解释 阶段的地层岩性识别和流体预测。
[0004] 随着地震勘探被用来直接找油找气的需求增多，有必要考虑地震采集因素对叠前 时间偏移道集中AVO信息的影响，确保AVO信息的真实性和可靠性，这就有必要分析地震观 测系统自身所存在的AVO响应。在公开发表的关于AVO响应分析的文献中，主要是从地质 角度分析由于地层弹性参数的差异而导致的叠前地震数据中的AVO响应特征，而关于对三 维地震观测系统的AVO响应分析未见报道，也没有把三维地震观测系统的AVO响应作为一 种观测系统评价方法。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是为了克服上述现有技术依据地震采集技术规范设计的三维观测系 统，易受其排列宽度、空间采样均匀性等因素影响，导致叠前时间偏移道集数据中存在虚假 的AVO现象的缺陷，提供了一种三维地震观测系统评价方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明包括以下步骤：
[0007] 1、数据准备和参数设定：
[0008] I. 1获取目标区三维地震观测系统、地质模型和边界坐标，其中，三维地震观测系 统包括接收线数、每线道数、道距、接收线距、炮点距、炮线距、线束滚动距离；由三维地震观 测系统的参数和边界坐标可获得各炮点坐标、各检波点坐标、激发接收关系和各炮点-检 波点对的炮检距；地质模型由若干个平面位置相同而埋深不同的散射点及地震波传播速度 确定；
[0009] 1. 2设定记录参数，包括记录时间和采样间隔；
[0010] 1. 3设定地震子波，包括子波主频和子波类型；
[0011] 1. 4依据三维地震观测系统道距整数倍的原则把炮检距范围划分为若干个炮检距 段；
[0012] 2、对目标区三维地震观测系统的炮点-检波点对进行地震正演与叠前时间偏移 处理，获得各炮检距段的叠前时间偏移结果：
[0013] 2. 1利用步骤1. 2设定的地震子波和步骤1. 3设定的记录时间和采样间隔，对待评 价三维地震观测系统中一个炮点-检波点对和地质模型实施绕射法地震正演得到的该炮 点-检波点对所对应的地震记录道；
[0014] 2. 2对上述步骤2. 1得到的地震记录道进行叠前时间偏移处理，得到地震记录道 对应的叠前时间偏移处理结果，并把叠前时间偏移处理结果按步骤1. 4划分的炮检距段进 行置加记录；
[0015] 2. 3依据三维地震观测系统中各炮点-检波点坐标，重复上述步骤2. 1?2. 2,获 得三维地震观测系统中所有炮点-检波点对的正演和叠前时间偏移结果，并把该结果按步 骤1. 4划分的炮检距段叠加记录；
[0016] 3、把由步骤2中得到的各炮检距段叠前时间偏移结果按照炮检距从小到大的方 式排列，获得叠前时间偏移道集；
[0017] 4、在步骤3得到的叠前时间偏移道集中沿地震同相轴量取各炮检距段所对应的 振幅，得到目标区三维地震观测系统的AVO响应；
[0018] 5、根据步骤4所得三维地震观测系统AVO响应的振幅变化幅度和平稳性，对目标 区三维地震观测系统进行评价。
[0019] 本发明的有益效果是：本发明通过分析目标区三维地震观测系统AVO响应的振 幅变化幅度和平稳性，评价三维地震观测系统能否满足解释阶段AVO分析或叠前反演的需 要，有利于消除或减小现有技术设计的三维地震观测系统可能存在的AVO响应过大的缺 陷，优选出适合目标区的具有较高振幅保真度的三维地震观测系统，为解释阶段的AVO分 析和叠前反演奠定良好基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为本发明流程框图；
[0021] 图2为【具体实施方式】中所用观测系统1的模板图；
[0022] 图3为【具体实施方式】中地质模型1的示意图；
[0023] 图4为【具体实施方式】中三维地震观测系统边界与散射点位置关系图；
[0024] 图5为由图2中观测系统1和图3中地质模型1正演得到的一个单接收线的炮集 记录；
[0025] 图6为由图2中观测系统1和图3中地质模型1在散射点位置成像获得的叠前时 间偏移道集；
[0026] 图7为由图6中叠前时间偏移道集得到的4个散射点所对应的AVO响应曲线；
[0027] 图8为根据图3中地质模型1获得的图8中各三维地震观测系统的AVO响应。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图，以渤海湾盆地东濮凹陷前梨园地区为例，对本发明进行进一步描 述：
[0029] 由图1可知，本发明包括步骤如下：
[0030] 实施例1 :
[0031] 1、数据准备和参数设定：
[0032] I. 1数据准备
[0033] 获取渤海湾盆地东濮凹陷前梨园地区的一个三维地震观测系统和地质模型，其 中，三维地震观测系统主要参数为：8线4炮观测系统，8线接收，120道/接收线，道距50 米，接收线距200米，束内炮点数4,炮点距50米，炮线距200米，束间滚动距离200米，编号 为观测系统1，观测系统1模板如图2所示，图中水平方向横线为接收线，分布于其上的小圆 点表示接收点，在第4、5接收线之间纵向排列的圆点表示炮点；
[0034] 地质模型：包含4个散射点，平面坐标（x5000, y5000)，深度分别为1500米、 2500m、3500m和4500m，地震波传播速度V为2800米/秒，反射系数均为1，编号为地质模型 1，如图3所示；
[0035] 边界坐标：本发明中的地震正演在规则矩形边界区域内进行，矩形边界如图 4所示，图中A、B、C、D分别是边界4个角点，其坐标分别是（xO, y0)、（xl0000，y0)、 (xlOOOO, ylOOOO)、（X〇, ylOOOO)，E点为地质模型中散射点和叠前时间偏移成像的位置，其 坐标为（x5000, y5000);
[0036] 1.2设定记录参数，记录时间为4000ms，采样间隔为4ms，时间采样点数N为1000 ;
[0037] 1. 3设定地震子波：主频为30Hz的雷克子波，以w (j)表示，j为对子波的时间采样 序号，子波时间长度为200ms，j = 1，. .，50 ;
[0038] I. 4按照观测系统1道距的1倍即50m为间隔，把炮检距范围划分为60个炮检距 段，把大小在25-75m之间的炮检距作为一段，并把由其得到的叠前时间偏移结果叠加记录 到以炮检距段50m为标识的成果数据中，把大小在75-125m之间的炮检距作为另一段，依次 类推确定每个炮检距属炮检距段；
[0039] 2、对目标区待评价三维地震观测系统的炮点-检波点对进行地震正演与叠前时 间偏移处理，获得各炮检距段的叠前时间偏移结果：
[0040] 2. 1利用上述步骤1. 2设定的记录时间和采样间隔、步骤1. 3设定的地震子波，对 观测系统1中的一个炮点_检波点对和地质模型1实施绕射法地震正演，得到该炮点-检 波点对所对应的地震记录道x(j), j = 1，. .，N :
[0041] 2. I. 1从观测系统1获得一个炮点-检波点对的坐标数据，用（xs，ys)表示炮点坐 标，用（Xp yj表示检波点坐标；
[0042] 2. 1. 2从地质模型1获得每个散射点的坐标数据（)和深度数据<，其中 i = 1?M，M为地质模型中散射点数，地质模型1中M = 4 ;
[0043] 2. 1. 3确定炮点-检波点对到模型中所有散射点的旅行时间
[0044]
【权利要求】
1. 一种三维地震观测系统评价方法，其特征包括以下步骤： (1) 数据准备和参数设定：获取目标区三维地震观测系统、地质模型和边界坐标；设定 记录参数，包括记录时间和采样间隔；设定地震子波，包括子波主频和子波类型；依据三维 地震观测系统道距整数倍的原则把炮检距范围划分为若干个炮检距段； (2) 对目标区三维地震观测系统的炮点-检波点对进行地震正演与叠前时间偏移处 理，获得各炮检距段的叠前时间偏移结果： (3) 把由步骤（2)中得到的各炮检距段叠前时间偏移结果按照炮检距从小到大的方式 排列，获得叠前时间偏移道集； (4) 在步骤（3)得到的叠前时间偏移道集中沿地震同相轴量取各炮检距段所对应的振 幅，得到目标区三维地震观测系统的AVO响应； (5) 根据步骤（4)所得三维地震观测系统AVO响应的振幅变化幅度和平稳性，对目标区 三维地震观测系统进行评价。
2. 根据权利要求1所述的一种三维地震观测系统评价方法，其特征是：对目标区三维 地震观测系统的炮点-检波点对进行正演与叠前时间偏移处理步骤为： (2. 1)利用设定地震子波、记录时间和采样间隔，对目标区三维地震观测系统中一个炮 点-检波点对和地质模型实施绕射法地震正演得到该炮点-检波点对所对应的地震记录 道； (2.2)对上述步骤（2. 1)得到的地震记录道进行叠前时间偏移处理，得到地震记录道 对应的叠前时间偏移处理结果，并把叠前时间偏移处理结果按划分的炮检距段进行叠加记 录； (2. 3)依据三维地震观测系统中各炮点-检波点坐标，重复上述步骤（2. 1)?（2. 2)， 获得三维地震观测系统中所有炮点-检波点对的正演和叠前时间偏移结果，并把该结果按 划分的炮检距段叠加记录。
3. 根据权利要求1或2所述的一种三维地震观测系统评价方法，其特征是：步骤（2. 1) 所述的对地震观测系统和地质模型实施绕射法地震正演得到地震记录道，包括以下步骤： (3. 1)从设定的地震观测系统获得一个炮点-检波点对的坐标数据，用（xs，ys)表示炮 点坐标，用（Xp yj表示检波点坐标； (3. 2)从设定的地质模型获得每个散射点的坐标数据（)和深度数据<，其中 i = 1?N，N为地质模型中散射点数； (3. 3)确定炮点-检波点对到模型中所有散射点的旅行时间
其中：i = 1?N，N为地质模型中散射点数，V为地震波传播速度； (3. 4)把炮点-检波点到模型中所有散射点的旅行时fa = 1?N)按步骤（1)设定 的采样间隔和记录时间进行采样和记录，得到时间序列t'（j)，j为时间采样点编号； (3. 5)把时间序列t'（j)与输入地震子波w (j)褶积得到表示的地震记录道： x(j) = t'（j)*w(j) j为时间采样点编号，X(j)就是炮点（xs, ys)和检波点（Xy yj的正演地震记录,依照 上述步骤可获得三维地震观测系统中任一炮点和检波点对的合成记录。
【文档编号】G01V1/30GK104360388SQ201410602343
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】秦广胜, 蔡其新, 郑玲, 秦余福, 朱彦红, 高爱荣, 杨东兴, 程扬 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中原油田分公司物探研究院