沙漠区地震采集检波点优选方法及装置

技术领域

本发明涉及石油地震勘探的地震采集技术领域，特别涉及一种沙漠区地震采集检波点优选方法及装置。

背景技术

沙漠地区近地表沉积松散，对地震波的能量产生强烈的吸收衰减作用，尤其是高频能量，从而影响到地震资料分辨率的提高。地震波能量的衰减程度与沙漠表层厚度相关，沙层厚度越大，地震波经历衰减的路径越长，能量衰减幅度越大。为了提高采集接收到地震反射信息的高频能量，除装备方面的努力外，目前普遍采用的做法是以“避高就低”为原则对地震采集激发点进行偏移，但是检波点一般默认的规则是不偏移，除非遇到不可阻挡的障碍物。近年来沙漠区地质目标的高分辨率需求，要求进一步挖掘地震采集环节提高原始资料品质的潜力，一些地球物理学家开始在检波点偏移优化方面进行一些探索：比如，从理论和实际资料两方面对沙漠地区地震采集常用的“避高就低”优化选点方法进行了探讨，通过实际资料来说明高大沙丘对地震资料品质的影响，并从理论上探讨如何根据勘探目的层参数和勘探精度要求来规范“避高就低”方案。比如，对塔里木盆地高大沙丘区检波点整体偏移效果进行分析，论证了物理点在一定范围内横向偏移后，不影响目的层在地震剖面上成像，并提出“拐8o角折线”整体偏移和“避高就低”结合的采集方法。针对塔里木盆地塔中沙漠区高分辨率地震勘探提出“避高就低”(避开高大沙丘、沿着沙沟低洼处)偏移埋置检波器，再附以炮点加密技术，较好地改善高大沙丘区地震反射信号的接收效果。以上研究都是基于塔里木盆地沙漠地表特征所展开，准噶尔盆地虽然只是在近两年才开始开展相关方面研究，但已经证明了在准噶尔盆地沙漠区通过检波点优选偏移有利于提高资料的分辨率，但影响因素更为复杂：相对于塔里木盆地沙丘流动性大，地表植被及含水少，地表物性变化小的特点，准噶尔盆地沙漠的特征是沙丘相对固定，地表物性受植被发育程度、坡度、坡向、压实度等因素影响差异很大，而地表物性直接影响检波器与介质耦合属性，造成检波点之间接收到地震波信号振幅的衰减程度及波形相位的不同变化。有研究表明：在准噶尔盆地，局部范围内，地表物性变化对有效地震反射的影响甚至大于沙层厚度变化带来的影响，“避高就低”偏移原则对于准噶尔盆地沙漠地表并不完全适用，需要探索新的优选偏移原则。

发明内容

本发明实施例提供了一种沙漠区地震采集检波点优选方法及装置，解决了现有技术中“避高就低”偏移原则对于由地表物性变化影响有效地震反射的区域不适用的技术问题。

本发明实施例提供了一种沙漠区地震采集检波点优选方法，该方法包括：

获取待研究区域的航拍影像数据，所述航拍影像数据包括高程数据；

确定待研究区域的观测系统参数，所述观测系统参数包括检波点理论坐标位置；

根据所述航拍影像数据和观测系统参数，确定检波点理论坐标位置的高程值、坡度数据、颜色平均值；

根据检波点理论坐标位置的高程值、坡度数据、颜色平均值确定检波点理论坐标位置的地表物性指数；

以检波点理论坐标位置为中心，以检波点理论坐标位置的地表物性指数为索引，在预设最大偏移距离范围内搜索地表物性指数的最大值的位置为最优化检波点位置。

本发明实施例还提供了一种沙漠区地震采集检波点优选装置，该装置包括：

航拍影像数据获取模块，用于获取待研究区域的航拍影像数据，所述航拍影像数据包括高程数据；

观测系统参数确定模块，用于确定待研究区域的观测系统参数，所述观测系统参数包括检波点理论坐标位置；

相关数值确定模块，用于根据所述航拍影像数据和观测系统参数，确定检波点理论坐标位置的高程值、坡度数据、颜色平均值；

地表物性指数确定模块，用于根据检波点理论坐标位置的高程值、坡度数据、颜色平均值确定检波点理论坐标位置的地表物性指数；

最优化检波点位置确定模块，用于以检波点理论坐标位置为中心，以检波点理论坐标位置的地表物性指数为索引，在预设最大偏移距离范围内搜索地表物性指数的最大值的位置为最优化检波点位置。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述方法的计算机程序。

在本发明实施例中，通过确定检波点理论坐标位置的高程值、坡度数据、颜色平均值，从而确定检波点理论坐标位置的地表物性指数，然后再以检波点理论坐标位置为中心，以检波点理论坐标位置的地表物性指数为索引，在预设最大偏移距离范围内搜索地表物性指数的最大值的位置为最优化检波点位置，相比现有技术，该方案利用地表物性与资料品质之间的关联关系，实现了对地表物性的量化评价，从而可以利用计算机进行大数据搜索计算替代人工实现检波点优化偏移选点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种沙漠区地震采集检波点优选方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种沙漠采集区块地表颜色与对应的颜色平均值。图中序号表示不同位置，图右为4个位置对应的地表RGB三段色的颜色值及其算术平均值；

图3是本发明实施例提供的一种检波点偏移距离的约束范围图示。图中圆圈为炮点、小方框为检波点位置，中间的虚线方框为检波点被允许偏移的cmp面元的范围，中间虚线方框外的实线方框为检波点被允许偏移的地表面元范围；

图4是本发明实施例提供的一种采集测线偏移检波点空间分布图。图中横坐标为检波点站号；纵坐标为检波点横向偏移距离；黑色的离散点为检波点布设位置，检波点还位于检波线1、2、3上，检波线1、2的检波点未偏移；检波线3的检波点进行了选点偏移；

图5是本发明实施例提供的一种检波点偏移试验线PSTM剖面及多时窗频谱分析图。左图中W1、W2、W2标识PSTM剖面上为三个不同深度和信噪比的目的层位置，右图为三个目的层时窗的高频端的振幅谱，其中实线为实行检波点偏移的检波线3的单独偏移成像剖面的振幅谱；点虚线为相邻的检波点未偏移的检波线2的单独偏移成像剖面的振幅谱；线虚线为检波线1、2、3全部参与偏移成像剖面的振幅谱；

图6是本发明实施例提供的一种沙漠区地震采集检波点优选装置结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，提供了一种沙漠区地震采集检波点优选方法，如图1所示，该方法包括：

步骤101：获取待研究区域的航拍影像数据，所述航拍影像数据包括高程数据。

其中，具体的航拍影像数据有如下要求：

图像数据必须是地图影像、数字化高程影像。

数据覆盖面积要求：大于或等于采集项目工区范围。

分辨率要求，空间采样率应小于等于以下网格：

高程：2米×2米，地图：0.2米×0.2米。

步骤102：确定待研究区域的观测系统参数，所述观测系统参数包括检波点理论坐标位置。

对于三维采集项目，参数应包括：接收道距、接收线距，激发点距(用于炮检点布设对称性、均匀性判断)、激发线距及检波点理论坐标位置。

对于二维采集项目，参数应包括：接收道距、激发点距及检波点理论坐标位置。

宽线二维及束状二维均可视为三维范畴。

步骤103：根据所述航拍影像数据和观测系统参数，确定检波点理论坐标位置的高程值、坡度数据、颜色平均值。

具体的，首先，以四点坐标形式在航拍影像数据上圈定出拟采集工区的范围(包括位置)；

根据航拍影像数据中的高程数据，提取出拟采集工区范围内的所有高程数据；以检波点理论坐标位置为索引，从拟采集工区范围内的所有高程数据中提取检波点理论坐标位置的高程数据。

然后，根据航拍影像数据中的高程数据，利用ArcGIS或其它数字图像处理软件计算出拟采集工区范围内的所有高程采样点的坡度数据；以检波点理论坐标位置为索引，从拟采集工区范围内的所有高程采样点的坡度数据中提取检波点理论坐标位置的坡度数据。

另外，计算出所有高程采样点的坡度数据后还包括：将所有高程采样点的坡度数据按照数据点坡度大小分为多个坡度段(坡度段数量以实际坡度分辨要求灵活确定，应不少于5段)，根据所述多个坡度段统计坡度分段空间分布规律，用于判断对资料产生主要影响的坡度区间。

再然后，根据航拍影像数据，提取出拟采集工区范围内的每个高程采样点的R、G、B颜色值；对每个高程采样点的R、G、B颜色值进行算术平均，确定出每个高程采样点的颜色平均值，如图2所示；以检波点理论坐标位置为索引，从拟采集工区范围内的所有高程采样点的颜色平均值中提取检波点理论坐标位置的颜色平均值。

步骤104：根据检波点理论坐标位置的高程值、坡度数据、颜色平均值确定检波点理论坐标位置的地表物性指数。

具体的，对检波点理论坐标位置的高程值、坡度数据、颜色平均值分别进行加权处理，获得检波点理论坐标位置的地表物性指数。地表物性指数，作为检波点地表条件选择的唯一标准，该值越大，地表条件越好。

其公式为：

其中，P(x,y)表示地表物性指数；C(x,y)表示颜色平均值，λ1表示颜色平均值的加权值，由用户定义，权值范围在0～1之间；S(x,y)表示坡度数据，λ2表示坡度数据的加权值，由用户定义，权值范围在0～1之间；E(x,y)表示高程值，λ3表示高程值的加权值，由用户定义，权值范围在0～1之间。

其中，准噶尔盆地沙漠经验值：λ1＝0.24，λ2＝0.25，λ3＝0.31。其他地区沙漠具体权值需要根据当地实际资料对比标定。

步骤105：以检波点理论坐标位置为中心，以检波点理论坐标位置的地表物性指数为索引，在预设最大偏移距离范围内搜索地表物性指数的最大值的位置为最优化检波点位置。

其中，按照如下方式确定预设最大偏移距离范围：

最佳偏移范围(比如10m×20m)为一个CMP(共中心点)面元(比如5m×10m)之内，最大偏移距离为一个地表面元，即inline方向一个接收道距的距离，crossline方向一个接收线距的距离，如图3所示。

然后，以检波点理论坐标位置为中心，以地表物性指数为索引，在一个地表面元范围内搜索地表物性指数的最大值的位置即为最优化检波点位置，以上检波点布设方案再结合高清影像上对生产操作造成效率和安全影响的地表条件进行剔除和调整，获得直接用于指导野外生产操作的检波点优化布设的预设计方案。

实施例：

在中国新疆准噶尔盆地腹部沙漠区，应用本发明提出的方法进行了验证：该发明在准噶尔盆地腹部大沙漠区的某二维宽线上进行了地震采集对比验证，该线采用3线2炮的采集观测系统，检波线距40米，道距20米，接收总道数2920。选择三条检波线中的一条(如图4中的检波线3)应用该发明方法对该线2920中的2040个检波点进行了选点偏移，选点偏移1487道(单只检波器)(如图4)，其中偏移范围在一个地表面元内(inline方向±10米；crossline方向±20米)的偏移点占到80.89％，另外两条检波线不进行检波点选点偏移。检波点偏移后共检波点道集有效高频端信噪比明显提高。以相同的处理流程参数及速度分别对实施了检波点选点偏移的检波线3、未偏移的检波线2及所有3条检波线三个对比方案进行PSTM成像。从图5剖面上选择的不同深度和信噪比目的层分析时窗W1、W2、W3进行的频谱分析来看，本发明的方法对资料高频端有效频率的拓频作用是确定，不仅在道集上高频端明显提高，在PSTM成像剖面上弱反射目的层的高频端也提高了3.5Hz(如图5中目的层W2提高3.5Hz)，验证了该发明在提高沙漠区资料分辨率方面应用效果的确定性。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种沙漠区地震采集检波点优选装置，如下面的实施例所述。由于沙漠区地震采集检波点优选装置解决问题的原理与沙漠区地震采集检波点优选方法相似，因此沙漠区地震采集检波点优选装置的实施可以参见沙漠区地震采集检波点优选方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图6是本发明实施例的沙漠区地震采集检波点优选装置结构框图，如图6所示，包括：

航拍影像数据获取模块601，用于获取待研究区域的航拍影像数据，所述航拍影像数据包括高程数据；

观测系统参数确定模块602，用于确定待研究区域的观测系统参数，所述观测系统参数包括检波点理论坐标位置；

相关数值确定模块603，用于根据所述航拍影像数据和观测系统参数，确定检波点理论坐标位置的高程值、坡度数据、颜色平均值；

地表物性指数确定模块604，用于根据检波点理论坐标位置的高程值、坡度数据、颜色平均值确定检波点理论坐标位置的地表物性指数；

最优化检波点位置确定模块605，用于以检波点理论坐标位置为中心，以检波点理论坐标位置的地表物性指数为索引，在预设最大偏移距离范围内搜索地表物性指数的最大值的位置为最优化检波点位置。

下面对该结构进行说明。

在本发明实施例中，对于三维采集项目，所述观测系统参数还包括：接收道距、接收线距，激发点距、激发线距；

对于二维采集项目，所述观测系统参数还包括：接收道距、激发点距。

在本发明实施例中，所述相关数值确定模块603具体用于：

在所述航拍影像数据上圈定出拟采集工区的范围；

根据所述航拍影像数据中的高程数据，提取出拟采集工区范围内的所有高程数据；

以检波点理论坐标位置为索引，从拟采集工区范围内的所有高程数据中提取检波点理论坐标位置的高程数据。

在本发明实施例中，所述相关数值确定模块603具体用于：

在所述航拍影像数据上圈定出拟采集工区的范围；

根据所述航拍影像数据中的高程数据，计算出拟采集工区范围内的所有高程采样点的坡度数据；

以检波点理论坐标位置为索引，从拟采集工区范围内的所有高程采样点的坡度数据中提取检波点理论坐标位置的坡度数据。

在本发明实施例中，所述相关数值确定模块603还用于：

在计算出所有高程采样点的坡度数据后，将所有高程采样点的坡度数据按照数据点坡度大小分为多个坡度段；

根据所述多个坡度段统计坡度分段空间分布规律。

在本发明实施例中，所述相关数值确定模块603具体用于：

在所述航拍影像数据上圈定出拟采集工区的范围；

根据所述航拍影像数据，提取出拟采集工区范围内的每个高程采样点的R、G、B颜色值；

根据每个高程采样点的R、G、B颜色值，确定出每个高程采样点的颜色平均值；

以检波点理论坐标位置为索引，从拟采集工区范围内的所有高程采样点的颜色平均值中提取检波点理论坐标位置的颜色平均值。

在本发明实施例中，所述地表物性指数确定模块604具体用于：

对检波点理论坐标位置的高程值、坡度数据、颜色平均值分别进行加权处理，获得检波点理论坐标位置的地表物性指数。

在本发明实施例中，所述地表物性指数确定模块604具体用于：

按照如下公式确定检波点理论坐标位置的地表物性指数：

其中，P(x,y)表示地表物性指数；C(x,y)表示颜色平均值，λ1表示颜色平均值的加权值，权值范围在0～1之间；S(x,y)表示坡度数据，λ2表示坡度数据的加权值，权值范围在0～1之间；E(x,y)表示高程值，λ3表示高程值的加权值，权值范围在0～1之间。

在本发明实施例中，所述最优化检波点位置确定模块605具体用于：

按照如下方式确定预设最大偏移距离范围：

最佳偏移范围为一个共中心点CMP面元之内，最大偏移距离为一个地表面元，即inline方向一个接收道距的距离，crossline方向一个接收线距的距离。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述方法的计算机程序。

综上所述，本发明提出的沙漠区地震采集检波点优选方法是基于近地表物性的综合量化方法，利用地表物性与资料品质之间的关联关系，实现了对地表物性的量化评价，从而可以利用计算机进行大数据搜索计算替代人工实现检波点优化偏移选点。由于选点标准综合了近地表多种典型属性，避免了单一参考指标的片面性，具有更强的实际可操作性和更高的应用成功率。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。