專利名稱：：三維觀測系統(tǒng)噪聲壓制估算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及石油地球物理勘探技術(shù)，具體涉及一種在地震數(shù)據(jù)采集施工前對三維地震數(shù)據(jù)采集觀測系統(tǒng)壓制噪音的特性進(jìn)行定量估算方法。
背景技術(shù)：
：石油地震勘探技術(shù)就是用人工的方法引起地殼振動，再用精密儀器記錄下爆炸后地面上各點振動的情況，利用記錄下來的資料，推斷地下石油、天然氣及煤田等有關(guān)的地殼結(jié)構(gòu)和地層巖性方法的總稱。由于地下介質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)不同，地震波在傳播中，會引起地震波的頻率、振幅、相位、速度及波場類型等參數(shù)的空間變化，通過在地表或井下采用高精度記錄設(shè)備和相應(yīng)觀測方法可以獲得這些特征參數(shù)變化的數(shù)據(jù)，并經(jīng)地震數(shù)據(jù)處理，去偽存真和成像，最終轉(zhuǎn)換為地質(zhì)學(xué)家(包括油氣田及煤田開發(fā)工程師)可以識別的圖像。地質(zhì)學(xué)家利用這些地震信息不僅可以了解地層構(gòu)造的幾何形態(tài)和斷裂大小及分布，而且可以了解古地理和古沉積相信息，進(jìn)而預(yù)測儲層、油氣藏(煤田)的分布和形態(tài)。運用地震勘探原理査明地下地質(zhì)構(gòu)造面臨具體的困難是很多的。首先，人工產(chǎn)生較強的地震波很不容易；激發(fā)出地震波后，除了產(chǎn)生來自地層界面的反射波外，還會產(chǎn)生各種各樣的波，它們會干擾反射波的接收，往往會以假亂真；要根據(jù)反射波的傳播時間來了解地下地層分界面的埋藏深度，必須知道地震波在地層中傳播的速度，但要精確的測出地震波的速度也是很困難的。為了克服這些難題，就必須有專門指導(dǎo)地震勘探生產(chǎn)實踐的理論和專門的儀器設(shè)備，以及一套生產(chǎn)施工的組織和方法。地震勘探的生產(chǎn)工作，基本上可分為三個環(huán)節(jié)第一個階段是野外地震資料采集工作。這個階段的任務(wù)是人工的方法激發(fā)地震波，然后用地面地震接收儀器記錄由地下反射回來的地震波所引起的地面振動信號，并記錄在磁帶上，提供給室內(nèi)計算中心進(jìn)行后續(xù)處理。地震數(shù)據(jù)采集是地震勘探的第一步工作，因此是地震勘探工程的重要基礎(chǔ)。采集中激發(fā)、接收以及觀測系統(tǒng)等具體參數(shù)如何確定，需要根據(jù)工區(qū)具體的地質(zhì)任務(wù)、地震地質(zhì)條件等各方面因素全面論證和計算后決定。第二個階段是地震資料處理工作。根據(jù)地震波的傳播理論，利用計算機等設(shè)備和相應(yīng)的處理軟件，對野外采集的原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行各種加工處理，以獲得能反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的"地震剖面圖"和反映地下巖石變化的地震波振幅、頻率、傳播速度等信息。用于研究地下地質(zhì)構(gòu)造，尋找有利的含油氣圈閉，確定鉆井井位。地震資料處理是對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行去偽存真的加工過程，最終獲得能真實反映地下地質(zhì)情況的有效信息。把野外采集的地震數(shù)據(jù)資料變?yōu)榭晒┙忉屓藛T解釋的能反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地震剖面和相關(guān)的地震信息(如速度、振幅、頻率等)。第三個階段是地震資料解釋工作。運用地震波傳播的理論和石油地質(zhì)學(xué)的原理，綜合地質(zhì)、鉆井和其它物探資料，對地震剖面進(jìn)行深入的分析研究，去偽存真，正確追蹤出各反射層對應(yīng)的地質(zhì)層位，對地下地質(zhì)構(gòu)造的特點做出說明，并繪制出主要層位完整的構(gòu)造圖，査明有含油氣希望的構(gòu)造和圈閉，提出鉆探井位。在地震數(shù)據(jù)采集階段，記錄地面地震波振動的方式稱為觀測系統(tǒng)，地震勘探有二維和三維之分。二維地震勘探是沿地面上一條測線，一段一段地進(jìn)行觀測。三維是在地面上布設(shè)多條接收線，用多條接收線同時一片一片觀測。多次覆蓋技術(shù)和三維地震勘探是石油地震勘探的兩次技術(shù)革命，是地震勘探野外工作的重大改進(jìn)。這些技術(shù)進(jìn)步的最終目的就是為了采集到能夠高信噪比、高分辨率和高精度成像的地震數(shù)據(jù)。三維地震勘探是在地震資采集過程中，首先要根據(jù)地震地質(zhì)目標(biāo)設(shè)計觀測系統(tǒng)。觀測系統(tǒng)一方面要對到達(dá)地面的反射波場進(jìn)行較好的采樣，確保采集到的地震數(shù)據(jù)經(jīng)過成像處理能夠相對準(zhǔn)確地反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。另一方面要對地震數(shù)據(jù)采集時伴生的噪音，特別是規(guī)則噪音具有壓制作用。這是多次覆蓋的觀測系統(tǒng)在水平疊加時的一個重要特點，它所利用的不是頻率濾波的頻譜差異，也不是組合的方向性差異，而是利用動校正后有效波與干擾波之間剩余時差的差異。野外采集是地震勘探成功的基礎(chǔ)，如果觀測系統(tǒng)存在不足或問題，則地震采集得到的原始數(shù)據(jù)就會存在嚴(yán)重缺陷，沒有任何辦法可以彌補。做好觀測系統(tǒng)設(shè)計，正確選擇觀測系統(tǒng)類型和多次覆蓋參數(shù)，提高地震數(shù)據(jù)的空間采樣質(zhì)量，對于利用疊加效應(yīng)壓制噪音、加強有效信號和準(zhǔn)確成像具有重要作用。在本文中，噪音是指折射、直達(dá)和次生三種干擾波。由于三維是在一個面上接收地震波，因此在疊加時有較好的壓制噪音的特性。三維觀測的方式多種多樣，用不同的觀測方式時壓制噪音的特性是不同的。為了準(zhǔn)確成像和壓制噪音，就有炮檢距和方位角分布均勻、靜校正耦合好、最小偏移距盡可能小、性能價格比高等對觀測系統(tǒng)的許多要求。在這些要求下，目前已經(jīng)發(fā)展了許多不同類型的野外觀測系統(tǒng)，主要有直線式、線束式、磚墻式、奇偶式、Flexi(細(xì)分)面元式、紐扣式、鋸齒式、非正交輻射式、六角形排列式和環(huán)式。長期以來，這些觀測系統(tǒng)設(shè)計和研究側(cè)重于偏移成像和分辨率，對于噪音的壓制研究方面，只是限于二維觀測方式下對面波線性噪聲壓制的研究?，F(xiàn)有評價三維觀測系統(tǒng)壓制噪音特性的方法是繪制出CMP道集的偏移距和方位角分布圖(參考圖4至圖6)，圖中三者的變化是不一樣的，人們據(jù)此分布的均勻性來判斷速度分析的精度和壓制噪音效果，這種方法及其得出的認(rèn)識一般是定性的，由于沒有量化評價指標(biāo)，使得很難確定出上述觀測系統(tǒng)對噪音的壓制效果到底有多大差異，因此難免造成三維觀測系統(tǒng)選型方面的決策偏差或者失誤，這是目前設(shè)計觀測系統(tǒng)類型時存在的一個問題。此外，即使是同一類型的觀測系統(tǒng)，隨著各種具體參數(shù)的不同，比如接收線距、接收點密度、炮線距、炮密度等參數(shù)的變化，壓制噪音的特性也有較大的差異，對這些具體參數(shù)引起噪音壓制能力的改變，也缺少定量評價的方法。特別是野外采用的觀測系統(tǒng)類型越來越多，如寬方位與窄方位、多線數(shù)與少線數(shù)、小面元高覆蓋與大面元低覆蓋等，造成選用觀測系統(tǒng)類型和具體參數(shù)上的一些模糊認(rèn)識，無法確定相對較好地具體參數(shù)，這是目前設(shè)計觀測系統(tǒng)時存在的又一個問題。在三維觀測方式下，對觀測系統(tǒng)壓制散射噪聲的方法目前還沒有此方面的報道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提出一種基于三維地震數(shù)據(jù)采集觀測系統(tǒng)在多次疊加中壓制噪音的特性計算不同三維觀測系統(tǒng)對折射波、直達(dá)波和次生干擾波的壓制指標(biāo)，從而選擇有利于提高地震疊加剖面信噪比的三維觀測系統(tǒng)噪聲壓制估算方法，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案首先收集用地震勘探設(shè)備獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息，利用獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息，結(jié)合地質(zhì)任務(wù)設(shè)計三維地震勘探觀測系統(tǒng)方案，計算該觀測系統(tǒng)條件下的共中心點面元(CMP)的屬性信息；然后利用上述信息計算剩余時差，由剩余時差計算疊加振幅特性，進(jìn)而計算平均振幅特性、分頻平均振幅特性和分布特征，繪制振幅特性的平面變化和統(tǒng)計特征；最后，根據(jù)振幅特性的平面變化和統(tǒng)計特征選擇壓制特性指標(biāo)較好的三維觀測系統(tǒng)進(jìn)行地震數(shù)據(jù)采集，從而完成有利于壓制噪音的觀測系統(tǒng)設(shè)計。本發(fā)明具體步驟為(1)收集用地震勘探設(shè)備獲取地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息；(2)利用獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息，結(jié)合地質(zhì)任務(wù)設(shè)計多種三維地震勘探觀測系統(tǒng)方案；(3)計算CMP屬性信息，其包括CMP面元位置與干擾源的距離、CMP道集內(nèi)每個炮檢對的偏移距、方位角以及炮檢連線與CMP面元至次生干擾源連線的夾角(以下簡稱為"干擾源的相對方位角")。(4)通過下面公式(1)計算的有效波與噪音之間的剩余時差=O'〗+《+化).Acosa,).++4/,2—化,cosa,).卜/。f+""2+A~(1)其中，為下標(biāo)，表示CMP的序號y為下標(biāo)，表示CMP中地震道的序號&y為第/個CMP道集中第y道的噪音的剩余時差^為噪音的傳播速度為第/個CMP道集中第y道炮檢距,參考圖1/,為第/個CMP道集與次生干擾源距離，通過次生干擾源位置坐標(biāo)和CMP點位置坐標(biāo)計算得到，參考圖1a,為第/個CMP道集中第y道的干擾源相對方位角f。為雙程旅行時表示的目的層埋深r為反射波的傳播速度為低降速帶對第/個CMP道集中第/道的時間影響；(5)根據(jù)剩余時差計算噪音的疊加振幅特性；(6)通過^=丄堂^(^)計算各個共中心點噪音的綜合振幅壓制特性，以及通過公式:^^^~~^~~^f^,.(^)計算各個共中心點噪音的分頻振幅(附2-^+1)—壓制特性；其中^為下標(biāo)，表示噪音頻率采樣的序號；；為第/個CMP點的噪音的綜合振幅特性；M為噪音頻率的采樣個數(shù)；尺,(^)為第/個CMP點第A個頻率采樣的噪音疊加振幅特性，A為噪音頻率范圍內(nèi)的第A個頻率值；:^;為第z個CMP點噪音的分頻平均振幅特性，^和^是計算噪音壓制特性時限定的頻率范圍，且以頻率采樣的序號表示，即l^m^^^M;(7)根據(jù)綜合振幅壓制特性頻數(shù)和分頻振幅壓制特性頻數(shù)，得到相應(yīng)的頻數(shù)圖；從得到的頻數(shù)圖導(dǎo)出頻幅特性的平面變化和統(tǒng)計特征；(8)用振幅壓制特性最小的三維觀測系統(tǒng)實施地震數(shù)據(jù)采集，然后將采集的資料去做資料處理，獲到較高信噪比的地震剖面。優(yōu)選地，計算三維地震數(shù)據(jù)采集時伴生的折射波、直達(dá)波和次生干擾的剩余時差，由此計算出它們的疊加振幅特性。優(yōu)選地，接收道距、接收線距、炮點距、炮線距、接收線數(shù)和橫縱比。優(yōu)選地，多次覆蓋的觀測系統(tǒng)在水平疊加時能夠有效提高疊加剖面的信噪比。優(yōu)選地，三維地震采集觀測系統(tǒng)壓制噪音估算方法能夠估算合理的覆蓋次數(shù)范圍。本發(fā)明不僅實現(xiàn)了有效地壓制了噪聲，提高信噪比，而且能夠改善三維觀測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，獲得較高信噪比的地震剖面，從而提高實施鉆探的準(zhǔn)確度。圖1為三維觀測系統(tǒng)噪音的傳播示意圖。其中參表示炮點，T表示檢波點；CMP為炮檢中心，即為所論證的面元位置；SR為直達(dá)波和折射波傳播方向，SNR為次生干擾的傳播方向。圖2為正交型和斜交型觀測系統(tǒng)的噪聲振幅壓制特性。設(shè)計的覆蓋次數(shù)24次，此種情況下，可以看出正交觀測系統(tǒng)的疊加壓噪特性值較大，斜交觀測系統(tǒng)的較小，說明斜交觀測系統(tǒng)具有較強的壓噪特性。圖3為正交型(左)和斜交型(右)觀測系統(tǒng)的疊加剖面。左右兩個地震剖面的覆蓋次數(shù)只有24次，從箭頭指示和橢圓標(biāo)示處可見，正交觀測系統(tǒng)的壓噪效果較差。圖4為表2中觀測系統(tǒng)方案1的偏移距分布(左)和方位角分布(右)。圖5為表2中觀測系統(tǒng)方案2的偏移距分布(左)和方位角分布(右)。圖6為表2中觀測系統(tǒng)方案3的偏移距分布(左)和方位角分布(右)。圖7為表2中觀測系統(tǒng)方案1的噪聲振幅壓制特性頻數(shù)圖，頻數(shù)分布范圍0.22-0.26，主頻數(shù)對應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.24)。圖8為表2中觀測系統(tǒng)方案2的噪聲振幅壓制特性頻數(shù)圖，頻數(shù)分布范圍0.3-0.44，主頻數(shù)對應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.32。圖9為表2中觀測系統(tǒng)方案3的噪聲振幅壓制特性頻數(shù)圖，頻數(shù)分布范圍0.3-0.54，主頻數(shù)對應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.36。圖10為表2中觀測系統(tǒng)方案1的采集數(shù)據(jù)疊加剖面。圖11為表2中觀測系統(tǒng)方案2的采集數(shù)據(jù)疊加剖面。圖12為表2中觀測系統(tǒng)方案3的采集數(shù)據(jù)疊加剖面。具體實施例方式本發(fā)明估算三維觀測系統(tǒng)壓制噪音特性，從而達(dá)到優(yōu)選觀測系統(tǒng)的目的，本發(fā)明可以概括為以下幾步第一步設(shè)計擬采用的三維地震采集觀測系統(tǒng)；第二步計算CMP炮檢距、方位角等屬性信息、有效信號與噪音之間的剩余時差、各種疊加振幅特性和壓制特性的分布，并繪制圖件；第三步確定有利于壓制噪音和減弱采集腳印的三維觀測系統(tǒng)；第四步:用選定的三維觀測系統(tǒng)去做地震數(shù)據(jù)采集，處理采集到地震資料，獲到較高信噪比的地震剖面。具體為-(1)收集用地震勘探設(shè)備獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息；(2)利用獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息，結(jié)合地質(zhì)任務(wù)設(shè)計多種三維地震勘探觀測系統(tǒng)方案；(3)計算CMP屬性信息，其包括CMP面元位置與干擾源的距離、CMP道集內(nèi)每個炮檢對的偏移距、方位角以及炮檢連線與CMP面元至次生干擾源連線的夾角(以下簡稱為"干擾源的相對方位角")。(4)通過下面公式(1)計算的有效波與噪音之間的剩余時差=^r(/x'〗+4Os+^+4/,2—cos)-f。1+^+A,y(1)其中/為下標(biāo)，表示CMP的序號y為下標(biāo)，表示CMP中地震道的序號s~為第/個CMP道集中第y道的噪音的剩余時差^為噪音的傳播速度為第/個CMP道集中第_/道炮檢距,參考圖1/,為第/個CMP道集與次生干擾源距離,通過次生干擾源位置坐標(biāo)和CMP點位置坐標(biāo)計算得到，參考圖1a,,為第/個CMP道集中第y道的干擾源相對方位角,。為雙程旅行時表示的目的層埋深K為反射波的傳播速度A^為低降速帶對第/個CMP道集中第/道的時間影響；(5)根據(jù)剩余時差計算噪音的疊加振幅特性；(6)通過:i^丄l;《,如j計算各個共中心點噪音的綜合振幅壓制特性，以及通過公式^^^~~^~~^f^,如J計算各個共中心點噪音的分頻振幅(附2_附1+1)壓制特性；其中)t為下標(biāo)，表示噪音頻率采樣的序號；^為第/個CMP點的噪音的綜合振幅特性；M為噪音頻率的采樣個數(shù)；《(叫)為第/個CMP點第A個頻率采樣的噪音疊加振幅特性，^為噪音頻率范圍內(nèi)的第t個頻率值；^為第/個CMP點噪音的分頻平均振幅特性，^和^是計算噪音壓制特性時限定的頻率范圍，且以頻率采樣的序號表示，即Bm^^^il^(7)根據(jù)綜合振幅壓制特性頻數(shù)和分頻振幅壓制特性頻數(shù)，得到相應(yīng)的頻數(shù)圖；從得到的頻數(shù)圖導(dǎo)出頻幅特性的平面變化和統(tǒng)計特征；(8)用振幅壓制特性最小的三維觀測系統(tǒng)實施地震數(shù)據(jù)采集，然后將采集的資料去做資料處理，獲到較高信噪比的地震剖面。其中，計算三維地震數(shù)據(jù)采集時伴生的折射波、直達(dá)波和次生干擾的剩余時差，由此計算出它們的疊加振幅特性。其中，在三維地震采集觀測系統(tǒng)壓制噪音估算方法中，接收道距、接收線距、炮點距、炮線距、接收線數(shù)和橫縱比。其中，在三維地震采集觀測系統(tǒng)壓制噪音估算方法中，在水平疊加時使用多次覆蓋的觀測系統(tǒng)能夠有效提高疊加剖面的信噪比。其中，三維地震采集觀測系統(tǒng)壓制噪音估算方法能夠估算合理的覆蓋次數(shù)范圍。在上述公式中，公式(1)為把折射、直達(dá)和次生干擾三種噪音統(tǒng)一在一個表達(dá)式中，具體是計算哪種噪音依據(jù)/,.和^的取值而定，A和^有以下三種方案①當(dāng)/,.=0，&=^時，(1)式變?yōu)?lt;formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>)其中，K——為折射波速度。此時，低降速帶對折射波和反射波的旅行時影響是相同的，(1)式中^=0，(2)式的結(jié)果為折射波的剩余時差。②當(dāng)/,=0，&=^時，(1)式變?yōu)镵。VK、2y(3)其中，K——為直達(dá)波速度，此時，a^僅為低降速帶對反射波旅行時的影響。(3)式的結(jié)果為直達(dá)波的剩余時差。③當(dāng)/,>0，^為接收點至次生干擾源之間介質(zhì)的地震波傳播速度時，(1)式的形式不發(fā)生改變，此時計算的結(jié)果為次生干擾波的剩余時差。通過公式(4)計算噪音的疊加振幅特性《,(co)=<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(4)其中a:,——第/個CMP面元的噪音的疊加振幅特性N03-角頻率15/，/，^的含義同(1)式(4)式值域是[O，1]。值域的大小表明了對各頻率成份噪音的壓制效果，尺,(co)越小，壓制效果越好，((CO)越大，壓制效果越差。當(dāng)《,(0))=0時對噪音壓制效果最好，表示頻率成份為co的噪音被完全壓制；當(dāng)《,如)=1時對噪音壓制效果最差，表示頻率成份為co的噪音沒有得到任何壓制；當(dāng)((co)e(0,l)時，表示對噪音的壓制效果介于最好和最差之間。計算各個面元共中心點噪音的綜合振幅特性。應(yīng)用(4)式計算振幅壓制特性時，是對每一個頻率(叫,"1，2,A，M)成份逐一計算的，為了表示一個CMP面元噪音的綜合壓制結(jié)果，需要計算噪音各頻率成份壓制特性的平均值，即如下式一1M4=去2>,")(5)其中*——下標(biāo)，表示噪音頻率采樣的序號X——第/個CMP點的噪音的綜合振幅特性M——噪音頻率的采樣個數(shù)——第/個CMP第A個頻率采樣的噪音的疊加振幅特性——噪音頻率范圍內(nèi)的第^個頻率值(5)式的值域是[O，1]，值域的大小表明了該CMP的噪音壓制效果，;越小，壓制效果越好，X越大，壓制效果越差。當(dāng)^=0時對噪音壓制效果最好，表示各種頻率成份的噪音被完全壓制；當(dāng)^=1時對噪音壓制效果最差，表示各種頻率成份的噪音沒有得到任何全壓制；當(dāng)；e(0,l)時，表示對噪音的壓制效果介于最好和最差之間。對(5)式做一些改動，可以計算出分頻平均振幅特性，從而定量分析某一頻率區(qū)間的噪音壓制效果，具體計算公式如下:其中^為第/個CMP面元共中心點、頻率范圍(t^,^2)內(nèi)噪音的振幅壓制特性，以下稱之為分頻平均振幅特性，hA，《意義同(5)式，附,和^是計算噪音壓制特性時限定的頻率范圍，且以頻率采樣的序號表示，即l《m^^《M。(6)計算結(jié)果對噪音壓制效果與(5)式的意義相同。公式(5)和(6)的差別在于，公式(5)計算的是噪音在其頻帶范圍內(nèi)所有頻率成份的平均振幅特性，公式(6)計算的是噪音在其頻帶范圍內(nèi)某一小頻率段內(nèi)的平均振幅特性。比如，噪音的頻帶范圍是6-60Hz,根據(jù)(5)式計算的就是6-60Hz范圍內(nèi)平均振幅特性，而根據(jù)(6)式可以選擇計算10-20Hz、或20-40Hz，或15-45Hz等各個小頻率段內(nèi)的平均振幅特性。計算單個CMP面元共中心點的噪音疊加振幅特性。根據(jù)(4)計算結(jié)果繪制單個共中心點的噪音疊加振幅特性曲線，用頻率作為橫坐標(biāo)，疊加振幅特性作為縱坐標(biāo)(圖2)。計算三維工區(qū)(多面元)振幅壓制特性的頻數(shù)分布。對一個三維工區(qū)來說，應(yīng)用(5)或(6)式的計算結(jié)果給出一個三維觀測系統(tǒng)對應(yīng)的各CMP面元的噪音振幅壓制特性值，把不同特性值賦于不同灰度或顏色，就可繪制出噪音壓制特性的平面分布圖?？筛鶕?jù)灰度強弱或顏色便可知道觀測系統(tǒng)的壓噪效果；同時灰度或顏色的分布規(guī)律，就可以看出"采集腳印"的強弱程度。由此優(yōu)選出壓噪效果好、采集腳印弱的三維觀測系統(tǒng)。考慮到上述壓噪效果的判斷需要分析很多面元的壓制特性值，另外壓噪效果的判斷還受著認(rèn)為調(diào)色的影響。因此，本發(fā)明給出壓噪特性頻數(shù)分布圖的顯示方式，更充分體現(xiàn)噪音壓制特性量化特點、更加直觀地展示觀測系統(tǒng)壓噪特性。具體方法為首先，對(5)或(6)式的計算結(jié)果做四舍五入處理，小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字；第二，統(tǒng)計不同壓噪特性值的范圍內(nèi)的CMP面元個數(shù)，如^e內(nèi)面元個數(shù)為，這些面元個數(shù)就是對應(yīng)不同壓噪特性區(qū)間的頻數(shù)；第三，將頻數(shù)進(jìn)行歸一化處理后，再乘以百分之一百，從而得到以百分比表示的壓噪特性頻數(shù)分布圖(參考圖7至圖9)。最后對得到的結(jié)果進(jìn)行分析對擬采用的各種觀測系統(tǒng)，應(yīng)用本發(fā)明對單一、多面元干擾波的疊加振幅特性曲線、綜合振幅特性圖、分頻平均振幅特性和特性頻數(shù)分布圖進(jìn)行綜合分析，確定各觀測系統(tǒng)的壓制噪音特性和采集腳印強弱，從而選擇出有利于壓制噪音和減弱采集腳印的三維觀測系統(tǒng)。根據(jù)上面分析優(yōu)選觀測系統(tǒng)，實施地震數(shù)據(jù)采集，然后將采集的數(shù)據(jù)去做資料處理，有利于獲取較高信噪比的地震剖面資料，為確定可靠的井位提供保證?？傊ㄟ^上述方案實現(xiàn)本發(fā)明，對三維觀測系統(tǒng)壓制噪音特性進(jìn)行估算，從而選擇壓噪效果好的三維觀測系統(tǒng)，實現(xiàn)高品質(zhì)的地震數(shù)據(jù)采集。根據(jù)本發(fā)明，因三維觀測系統(tǒng)是由激發(fā)點和接收點按照特定的空間排布方式組成的，CMP面元內(nèi)炮檢距分布特性不同導(dǎo)致了壓噪特性的差異，這種差異在空間上成規(guī)律性分布，反映出通過三維觀測系統(tǒng)對連續(xù)波場進(jìn)行離散化的痕跡，即為采集腳印。因此，不僅從壓噪特性的量化指標(biāo)出發(fā)實現(xiàn)準(zhǔn)確、快速地優(yōu)選觀測系統(tǒng)，而且還可以依據(jù)壓噪特性量化指標(biāo)的空間變化特征一采集腳印，綜合判斷三維觀測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。本發(fā)明的具體實例本發(fā)明針對某三維地震資料采集區(qū)塊擬采用的觀測系統(tǒng)進(jìn)行了分析，定量評價了各種三維觀測系統(tǒng)對該區(qū)噪音的壓制特性，從而選擇了有利的觀測系統(tǒng)。實施例一低覆蓋次數(shù)情況下，優(yōu)選觀測系統(tǒng)類型。利用地震剖面、井資料、地質(zhì)模式、地理信息以及地質(zhì)任務(wù)設(shè)計擬采用的三維地震勘探觀測系統(tǒng)方案如下表。計算兩種觀測系統(tǒng)的CMP屬性信息，然后計算噪音的疊加振幅特性并繪制振幅特性(圖2)，圖中的兩條曲線分別是正交和斜交兩種觀測系統(tǒng)的理論計算結(jié)果，從圖中可以看出斜交型的疊加振幅特性值較小，由此可以預(yù)測斜交型觀測系統(tǒng)的壓制效果要好。為了驗證預(yù)測結(jié)果，用兩種觀測系統(tǒng)采集的地震數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理為疊加剖面做比較(圖3)，對比疊加剖面上的線性干擾可以看出，在實施例一的地質(zhì)背景和地表條件下，覆蓋次數(shù)較低時(24次)，正交型的噪音要比斜交的強，斜交型觀測系統(tǒng)對線性干擾的壓制效果好。實際資料與理論估算相符，表明估算方法是正確。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>接收線距(m)150150實施例二覆蓋次數(shù)較高的情況下，優(yōu)選觀測系統(tǒng)類型和觀測參數(shù)。a)利用地震剖面、井資料、地質(zhì)模式、地理信息以及地質(zhì)任務(wù)設(shè)計擬采用的三維地震勘探觀測系統(tǒng)方案如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>b)計算CMP屬性信息，下表是擬采用的三觀測系統(tǒng)方案的一小部分<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>18.907611257.00299.083961818.0051.566201442.0034.377471438.00289.916642547.0020.62648949.0045.263671697.0053.285082002.00332.315531000.00c)利用
發(fā)明內(nèi)容中的3)至7)計算剩余時差、各種疊加振幅特性和壓制特性的分布，并繪制圖件(圖7-圖9);圖7至圖9是繪制的三個觀測系統(tǒng)的綜合振幅特性頻數(shù)圖。d)從圖7至圖9所示的三個觀測系統(tǒng)的振幅壓制特性頻數(shù)圖，可見方案1中頻數(shù)分布范圍所對應(yīng)壓噪特性區(qū)間為0.22-0.26，主頻數(shù)對應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.24;方案2中頻數(shù)分布范圍所對應(yīng)壓噪特性區(qū)間為0.3-0.44，主頻數(shù)對應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.32;方案3中頻數(shù)分布范圍所對應(yīng)壓噪特性區(qū)間為0.3-0.54，主頻數(shù)對應(yīng)噪聲振幅壓制特性值0.36。由此可知，高覆蓋次數(shù)的方案1壓噪效果最好，同樣48次覆蓋的情況下，方案2的正交觀測系統(tǒng)具有較強的壓噪特性。e)用方案3的觀測系統(tǒng)去做地震數(shù)據(jù)采集，處理采集到地震資料獲到地震剖面。圖10是經(jīng)方案3采集、處理得到的其中一條疊加剖面，圖11是把方案3采集的數(shù)據(jù)抽成方案4的數(shù)據(jù)處理得到的相同位置的疊加剖面，圖12是用方案5采集的數(shù)據(jù)處理得到的疊加剖面，圖11與圖12所示的兩條剖面相距2.5km。比較三者，顯然經(jīng)方案3采集、處理得到的疊加剖面信噪比最高，方案5干擾背景最強。比較圖10和圖11在700ms800ms剖面細(xì)節(jié)，圖10中有良好的反射相位，在圖11中很難見到該反射相位，從而也證明用方案3實施采集是正確的選擇。盡管本發(fā)明的優(yōu)選實施方案已通過實施例詳細(xì)描述，但是顯而易見，本領(lǐng)域技術(shù)人員會對此進(jìn)行修飾和改進(jìn)。另外，本發(fā)明的實施方案不應(yīng)解釋為僅受到實施例或附圖的限制。然而，特別值得注意的是，這些修飾和改進(jìn)也落入本發(fā)明的范圍內(nèi)，正如權(quán)利要求書所述。例如，作為一個實施方案的部分所述的特征可用于另一實施方案中從而產(chǎn)生其他實施方案。因此，本發(fā)明旨在覆蓋如同在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的這些修飾和變化及其等同物。權(quán)利要求1.一種三維地震采集觀測系統(tǒng)壓制噪音估算方法，包括以下步驟(1)收集用地震勘探設(shè)備獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息；(2)利用獲取的地震剖面、井資料、表層的地震波速度和頻率、地下目的層的平均速度、地面次生干擾、地理信息，結(jié)合地質(zhì)任務(wù)設(shè)計多種三維地震勘探觀測系統(tǒng)方案；(3)計算CMP屬性信息，其包括CMP面元位置與干擾源的距離、CMP道集內(nèi)每個炮檢對的偏移距、方位角以及炮檢連線與CMP面元至次生干擾源連線的夾角(以下簡稱為“干擾源的相對方位角”)。(4)通過下面公式(1)計算的有效波與噪音之間的剩余時差<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>δ</mi><msub><mi>t</mi><mi>ij</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>d</mi></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>ij</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mrow><mn>4</mn><mi>l</mi></mrow><mi>i</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msub><mrow><mn>4</mn><mi>x</mi></mrow><mi>ij</mi></msub><msub><mi>l</mi><mi>i</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>α</mi><mi>ij</mi></msub></msqrt><mo>+</mo><msqrt><msubsup><mi>x</mi><mi>ij</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mrow><mn>4</mn><mi>l</mi></mrow><mi>i</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msub><mrow><mn>4</mn><mi>x</mi></mrow><mi>ij</mi></msub><msub><mi>l</mi><mi>i</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>α</mi><mi>ij</mi></msub></msqrt><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><msqrt><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><msubsup><mi>x</mi><mi>ij</mi><mn>2</mn></msubsup><mrow><msup><mi>V</mi><mn>2</mn></msup><msubsup><mi>t</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></msqrt><mo>+</mo><mi>Δ</mi><msub><mi>t</mi><mi>ij</mi></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>其中i為下標(biāo)，表示CMP的序號j為下標(biāo)，表示CMP中地震道的序號δtij為第i個CMP道集中第j道的噪音的剩余時差Vd為噪音的傳播速度xij為第i個CMP道集中第j道炮檢距，參考圖1li為第i個CMP道集與次生干擾源距離，通過次生干擾源位置坐標(biāo)和CMP點位置坐標(biāo)計算得到，參考圖1αij為第i個CMP道集中第j道的干擾源相對方位角t0為雙程旅行時表示的目的層埋深V為反射波的傳播速度Δtij為低降速帶對第i個CMP道集中第j道的時間影響；(5)根據(jù)剩余時差計算噪音的疊加振幅特性；(6)通過<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mover><msub><mi>A</mi><mi>i</mi></msub><mo>‾</mo></mover><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>M</mi></mfrac><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>M</mi></munderover><msub><mi>K</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>ω</mi><mi>k</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math>id="icf0002"file="A2008101033440003C1.tif"wi="31"he="10"top="64"left="54"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>計算各個共中心點噪音的綜合振幅壓制特性，以及通過公式<mathsid="math0003"num="0003"><math><![CDATA[<mrow><mover><msub><mi>Aw</mi><mi>i</mi></msub><mo>‾</mo></mover><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mo>(</mo><msub><mi>m</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mfrac><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub></mrow><msub><mi>m</mi><mn>2</mn></msub></munderover><msub><mi>K</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>ω</mi><mi>k</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math>id="icf0003"file="A2008101033440003C2.tif"wi="53"he="10"top="81"left="53"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>計算各個共中心點噪音的分頻振幅壓制特性；其中k為下標(biāo)，表示噪音頻率采樣的序號；<overscore>Ai</overscore>為第i個CMP點的噪音的綜合振幅特性；M為噪音頻率的采樣個數(shù)；Ki(ωk)為第i個CMP點第k個頻率采樣的噪音疊加振幅特性，ωk為噪音頻率范圍內(nèi)的第k個頻率值；<overscore>Awi</overscore>為第i個CMP點噪音的分頻平均振幅特性，m1和m2是計算噪音壓制特性時限定的頻率范圍，且以頻率采樣的序號表示，即1≤m1＜m2≤M；(7)根據(jù)綜合振幅壓制特性頻數(shù)和分頻振幅壓制特性頻數(shù)，得到相應(yīng)的頻數(shù)圖；從得到的頻數(shù)圖導(dǎo)出頻幅特性的平面變化和統(tǒng)計特征；(8)用振幅壓制特性最小的三維觀測系統(tǒng)實施地震數(shù)據(jù)采集，然后將采集的資料去做資料處理，獲到較高信噪比的地震剖面。2.如權(quán)利要求1所述的三維地震采集觀測系統(tǒng)壓制噪音估算方法，其特征在于計算三維地震數(shù)據(jù)采集時伴生的折射波、直達(dá)波和次生干擾的剩余時差，由此計算出它們的疊加振幅特性。3.如權(quán)利要求1和2所述的三維地震采集觀測系統(tǒng)壓制噪音估算方法，其特征在于接收道距、接收線距、炮點距、炮線距、接收線數(shù)和橫縱比。4.如權(quán)利要求1和3中之一所述的三維地震采集觀測系統(tǒng)壓制噪音估算方法，其特征在于在水平疊加時使用多次覆蓋的觀測系統(tǒng)提高疊加剖面的信噪比。5.如權(quán)利要求1、3和4中之一所述的三維地震采集觀測系統(tǒng)壓制噪音估算方法，其特征在于估算合理的覆蓋次數(shù)范圍。全文摘要本發(fā)明涉及石油地球物理勘探技術(shù)，是在地震數(shù)據(jù)采集施三維觀測系統(tǒng)噪聲壓制估算方法，步驟為設(shè)計多種三維地震勘探觀測系統(tǒng)方案，計算CMP屬性信息，計算的有效波與噪音之間的剩余時差，根據(jù)剩余時差計算噪音的疊加振幅特性；計算各個共中心點噪音的綜合振幅壓制特性和分頻振幅壓制特性，得到頻數(shù)圖統(tǒng)計特征；用振幅壓制特性最小的三維觀測系統(tǒng)實施地震數(shù)據(jù)采集，獲到較高信噪比的地震剖面。本發(fā)明實現(xiàn)了有效地壓制了噪聲，提高信噪比，改善三維觀測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，獲得較高信噪比的地震剖面，從而提高實施鉆探的準(zhǔn)確度。文檔編號G01V1/24GK101551463SQ20081010334公開日2009年10月7日申請日期2008年4月3日優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日發(fā)明者唐東磊,夏建軍,蘇為民,黃永平申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司