[发明专利]一种优化地震采集观测系统的逆向照明方法

说明书

技术领域

本发明专利属于油气地震勘探领域，涉及一种利用地震波场逆向照明提高地震采集观测系统效率的方法，该方法对复杂地表条件地区都有效。

背景技术：

人工地震方法在油气勘探中占有举足轻重的作用，其中野外采集环节至关重要，对之后的处理解释影响重大，也将影响到油气的开发开采阶段。野外采集过程中，人工激震震源和检波器的相对位置关系称为观测系统，其布设方式不仅关系到目标层采集信号的好坏，而且也关系到施工效率及其进度。目前，我国油气勘探的区域已从简单区域转向复杂区域，诸如鄂尔多斯黄土塬地区、南方碳酸盐岩出露地区，这些地区地表往往起伏巨大，浅层物理参数影响因素很多，观测系统若按常规布设，难以满足勘探要求。

现有的优化观测系统方法基本上是凭借以往经验总结，比如“五避五就”原则等。对特定地区的观测方法优化，往往采用野外震源点试验方式，试验优化地震观测系统需要野外施工队的钻孔、布线等工作，增加了地震采集成本，且试验只能选择典型的小块区域，对于全区存在特例情况就无能为力了。在地震勘探初期，根据重磁电方法得到原始资料，首先建立勘探地区的地质结构进行室内模拟采集参数论证。在科学技术发达的今天，软件、硬件比较低廉，这种大规模的模拟技术容易得到实现。特别当前勘探采集方式还在沿用基于水平层状介质的反射波方法，已经不适用中西部勘探条件。基于勘探目标的采集方法设计可以通过建立合理的地质模型对野外的采集参数(震源、观测系统方式、道距、偏移距等)进行室内模拟，可以对这些参数进行量的论证，得到优化的勘探采集方式，最大限度的减少投资，提高经济效益。

针对上述问题，国内外研究了一些数值方法进行地震观测系统的优化，数值方法首先节约了试验成本，提高了设计地震观测系统的效率；而且可以对于全测区进行分析优化，解决了整个地震采集区块内的震源与检波点布设问题，进而提高了资源勘探的效率。中西部复杂的地表和地下地质结构不同于东部平原地区相对简单的地质概貌。因此，地震照明作为一种模型正演方法可以验证野外勘探施工采集方式在国内外得到了广泛研究和应用。数值计算照明强度方法用于优化地震观测系统包括几种，如震源单向激发照明在地质模型中的强度分析，通过地质模型中的照明度强弱分析，建立对储集目标层的勘探效果评价；震源和检波点的双向激发照明分析，通过地质模型中互易定理下的源点和检波点照明强度，建立在已有排列情况下的储集目标层的勘探效果评价。这些方法取得一定的效果，但对于地下目标体来说，从地表正向传播进行照明分析，只能得到已确定地震观测系统对目标体的效果评价，难以提出对地震观测系统的有效改进措施。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种提高地震勘探分辨率、优化地震观测系统的逆向照明方法。

本发明提出的逆向照明分析方法，其核心思想是通过互易原理以地下目标体为源，逆向进行地震波场传播计算照明强度，分析优化地表布置的地震观测系统，特别适用于复杂地表条件的地震勘探，解决复杂地表条件下震源与检波点的布设问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种优化地震采集观测系统的逆向照明方法，包括以下步骤：

a、根据地震勘探中常规采集原则，建立初始地震观测系统；

b、按照测绘提供的资料与前期踏勘地质调绘资料，制作测区带有起伏地表的地质模型，作为逆向照明方法的实施模型，其中从浅至深标识出目标储层位置；

c、计算该起伏地表地质模型下的波动方程数值模拟结果，采用交错网格有限差分数值算法进行离散求解，计算初始观测系统与起伏边界条件下的模型波场强度，记录离散时刻的地震波场值；

d、计算该起伏地表地质模型下基于波动方程的震源照明强度值，传播波场以相应震源的Green函数表示，即单向照明，此过程需考虑震源与地质结构对于地震波传播的影响，综合反映震源对于地下构造的照明强度展布；

e、按照d步骤将观测系统内所有震源位置处的地质模型照明强度计算出来，根据设计需要对全部震源或部分震源的照明强度进行叠加，分析目标储层位置的照明强度值；

f、根据地震波传播互易原理，在勘探线上任意检波点位置放置震源，按照d步骤，计算所有检波点位置处的地质模型照明强度；

g、将单炮震源的地质模型照明强度与该单炮对应检波点的地质模型照明强度进行相关叠加，此步兼顾了观测系统的震源-检波器排列方式，以及地质模型结构中的散射效应，即建立野外观测方式下的双向照明强度分析；