[发明专利]一种基于目标区域照明度的观测系统优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油地球物理勘探面向目标层的地震资料采集观测系统设计技术，是一种基于地震波照明分析结果优化炮检点位置，从而得到使勘探目标层能被均匀照明的观测系统方法。

背景技术

常规的三维地震勘探采集观测系统设计方法建立于水平层状假设理论之上，如今大多数探区都已作过地震勘探，油气地球物理工作者对地下构造都有了或多或少的先验知识，勘探的目标也由简单的构造勘探逐渐转向高精度的岩性勘探，勘探对象不再是简单的地质圈闭，而往往是由高陡构造、逆掩断层、盐丘等封闭的油气藏。在这种情况下，水平层状假设与勘探对象复杂性之间的矛盾日益突出，常规观测系统设计模式所采用的共中心点（CMP）不能代表地下真正的反射点。在此背景下，近年来国内外都在开始尝试基于地下地质模型来设计三维观测系统，试图针对地下目标层上的实际反射点来布设地面的炮检点位置。

面向目标层设计观测系统的核心在于分析目标层上反射点（也即共反射点CRP）的波场信息。获取CRP点波场信息的途径可归纳为两种方式：一种是模拟野外放炮过程，在模型的地表面上激发、接收，然后分析目标层上CRP点的波场信息，可称之为基于地表激发的思路，其核心是利用目前在采集设计中广泛应用的地震波照明技术。另一种是基于地震波传播的激发点—接收点互换原理，直接在目标层上的CRP点激发，在模型的地表面上接收，根据各个接收点的波场信息来布设真正的地表炮、检点位置，这可称之为基于目标层激发的思路。

董良国（董良国等，逆掩推覆构造的地震波照明与观测系统优化，石油物探，Vol.45，No.1，p40-47，2006）根据波动方程地震波照明结果，利用照明统计、双程波照明或单程波照明方法，确定针对勘探目标层的地面最优炮点分布范围；利用射线追踪和波动方程模拟，分析特定目的层各CRP点的覆盖次数以及照射能量的分布情况；综合地下目标层不同炮检距地震道对各CRP点的覆盖次数和能量贡献分布曲线，确定目标层的最优检波器排列方式和排列长度。赵虎（赵虎等，基于目标层照明能量的炮点设计方法，Vol.49，No.5，p478-481，2010）通过正常炮距的数值模拟结果，确定照明能量最小位置，根据该最小位置在地面的对应点来确定局部的加密炮位置。这种简单判断加密炮位置的方法不能准确确定加密炮位置，最终的加密炮组合不能充分提高目标层阴影区的照明度。

基于地表激发的思路与野外实际放炮的过程很类似，比较直观，但对于一些复杂的地质构造来说，这种方式有可能产生反射盲区，不能对复杂地质体进行有效成像；而且对于复杂构造来说，分析波场特征有时非常困难。因此，有文献认为基于地表激发的思路不是最佳的方案，而应该利用炮—检点的互换原理，把激发点直接放置在目标层上，即直接在目标层的共反射点（CRP）激发，考察波场传播到地表后的分布状况，在地表波场能量强的区域就是应该布设炮、检点的位置。

Chih-Ping J.Lu（Chih-Ping J.Lu等，Flower Plot:a new tool for smart survey design，2002年Ann.Internat Mtg.,Soc.Expl.Geophys,Expanded Abstracts，p45-47）提出一种新的工具——花图（Flower Plot）,通过在地下目标层上激发的射线来确定能精确照明目标区域的地表炮、检点位置。刘守伟（刘守伟等，Controlled illumination and seismic acquisition geometry for target-oriented imaging,Applied Geophysics，Vol.2，No.4，p230-234，2005）从控制照明的思想出发,提出了一种面向目标成像的地震观测系统设计方法，即把震源放在目标层上并使地震波向上传播，在地表接收到的波场能量分布可以反映对目标成像所要求的炮、检点位置：炮点或检波点应该放置于波场能量最强的区域。

基于目标层激发思路设计观测系统的目标是力图使目标层上所有共反射面元的的照明能量、覆盖次数、方位角和炮检距均匀分布，但事实上，地下均匀后，必然造成地表炮检关系的不均匀，这样的观测系统无法用于实际的野外生产。

综上所述，基于地表激发思路和基于目标层激发思路各有自己的优缺点。前者与野外实际生产过程类似，但不能有效解决复杂构造反射盲区的照明问题；后者能直接确定照明目标层CRP点的炮检点位置，但如何得到能满足野外生产要求、适应野外生产过程的观测系统是其存在的一大问题。

发明内容