三维VSP观测系统评价方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三维VSP观测系统评价方法及系统，包括：1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；2)建立三维VSP观测系统；3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。本发明专利技术从工区地质模型出发，兼顾了地震波的运动学和动力学特性，对复杂介质探区能获得更全面真实的野外资料，为进一步的波场分离和偏移成像提供根本保证。

Evaluation Method and System of Three-dimensional VSP Observation System

The invention discloses an evaluation method and system for a three-dimensional VSP observation system, which includes: 1) building a three-dimensional block geological model based on the three-dimensional geological model of the work area; 2) building a three-dimensional VSP observation system; 3) building a three-dimensional block geological model based on step 1, and 2) building a three-dimensional VSP observation system, which conversely extends the Gauss ray beam to the target layer for lighting energy calculation. The Effective Energy Distribution Map of the target layer is obtained; 4) The three-dimensional VSP observation system is evaluated based on the uniformity of the Effective Energy Distribution Map obtained in step 3. Starting from the geological model of the work area, the invention takes into account the kinematic and dynamic characteristics of seismic waves, can obtain more comprehensive and real field data for complex medium exploration area, and provides fundamental guarantee for further wave field separation and migration imaging.

【技术实现步骤摘要】
三维VSP观测系统评价方法及系统
本专利技术属于石油地震勘探领域，更具体地，涉及一种三维VSP观测系统评价方法及系统。
技术介绍
观测系统设计是VSP野外地震数据采集的施工依据。但长期以来，由于技术的局限，常规的观测系统设计都是假设水平地表和水平介质，即便考虑了一些地表起伏因素和非水平介质因素，其追求的目标仍然是目的层的覆盖次数均匀性。随着勘探程度的不断深入，地表平坦和目的层为水平的勘探工区越来越少，大幅度的起伏地表和目的层复杂构造越来越多。在观测系统设计领域一直沿用的手段仍然是假设水平地表和水平介质的设计方法。近年来，有的软件增加了基于层状介质模型的设计方法，以及基于地震波的运动学特性的评价方法。但对起伏地表和复杂构造的VSP观测系统的设计和评价，仍然没有提出解决的办法。在现有的VSP观测系统设计中，追求的主要目标是覆盖次数的均匀性，这属于地震波的运动学特性，所以在遇到复杂介质得时候，常常出现反射能量盲区。由于采集信息的缺失，导致后续波场分离和偏移成像难有好的结果。现有技术中，也有通过波动方程正演计算能量分布的，但限于计算量大，实用化的不多。因此，有必要提供一种能够兼顾地震波的运动学特性和动力学特性的VSP观测系统。
技术实现思路
本专利技术针对起伏地表和复杂介质地区的地震波传播常常出现能量盲区的难点，首先建立适应起伏地表和复杂构造的三维块状地质模型，通过三维块状地质模型的逆向高斯射线束能量延拓，获取目的层的有效能量分布图，依据目的层照明能量的均匀性对三维VSP观测系统的优劣作出判断；三维块状地质模型，可以适用于起伏地表和复杂介质的地质情况，为进一步的波场分离、数据叠加和成像提供保障。根据本专利技术的一方面，提出了一种三维VSP观测系统评价方法，该方法包括：1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；2)建立三维VSP观测系统；3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。优选地，基于钻井资料、声波测井资料、密度测井资料、地震资料和地质资料，建立所述三维地质模型。优选地，基于目的层位、炮点设置范围、井源距、检波点深度和间距、炮点距和炮线距建立所述三维VSP观测系统。优选地，步骤1)包括：1.1)将二维地质剖面在三维空间中进行排列；1.2)提取每一个二维地质剖面上相同类型的交点，构造空间交线，使用插值函数加密曲线，插入加密控制点；1.3)确定待进行插值的曲面，选取所有剖面上与其相关的曲线上控制点作为曲面插值的控制点，之后将与其相关的空间交线上的控制点也作为曲面插值的控制点，基于所选取的控制点进行曲面插值，并得到插值函数；1.4)遍历所述三维地质模型，构建每一个三维地质块体，组成三维块状地质模型。优选地，步骤1.4)包括：a)将与待构建的三维地质块体对应的剖面二维地质切面进行排列；b)利用三角网剖分技术将二维剖面上的底层曲线与边界交线上的控制点构建成三角网，结合底层曲面插值函数加密三角网，构造底层曲面；c)若所述剖面二维地质切面中存在左侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建左侧边界面；若二维地质块体中存在右侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建右侧边界面；d)使用同种类型的曲线控制点和交线控制点构建三角网，然后使用顶层曲面插值函数加密三角网，构造顶层曲面；e)基于所述底层曲面、左侧边界曲面、右侧边界曲面和顶层曲面以及所述三维地质模型的边界面，构建所述三维地质块体。优选地，所述高斯射线束表示为：其中，u(s,n,ω)为纵波位移，A(s)为高斯射线束振幅，K(s)为射线束的波前曲率，K(s)＝v(s)Re[p(s)/q(s)]，L(s)为射线的有效半宽度，(s,n)为计算点在中心射线坐标系下的射线坐标，v(s)为中心射线的速度，τ(s)为中心射线旅行时，p(s)和q(s)为沿中心射线变化的复值动力学参数，ω为角频率，ψ为中心射线在原点处的振幅因子，ρ(s)为入射线一侧的介质密度。优选地，所述高斯射线束照明能量的延拓过程包括：3.1)设定射线角度范围和射线角度间隔；3.2)遍历所有的炮点，重复步骤3.3)至3.4)；3.3)遍历所有的射线角度，重复步骤3.4)；3.4)按照射线出射角度进行运动学和动力学射线追踪，把波场延拓至每一个目的层上的面元，遍历所有的目的层面元，把波场延拓至每一个接收点，记录每个接收点累计接收到的波场能量；3.5)遍历所有的接收点，以接收点累计接收到的波场能量为激发能量，向每个目的层上的面元延拓波场能量，记录每个目的层面元累计接收到的波场能量。根据本专利技术的另一方面，提出了一种三维VSP观测系统评价系统，所述系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，运行所述存储器上的计算可执行指令时，所述处理器实现以下步骤：1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；2)建立三维VSP观测系统；3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。优选地，步骤1)包括：1.1)将二维地质剖面在三维空间中进行排列；1.2)提取每一个二维地质剖面上相同类型的交点，构造空间交线，使用插值函数加密曲线，插入加密控制点；1.3)确定待进行插值的曲面，选取所有剖面上与其相关的曲线上控制点作为曲面插值的控制点，之后将与其相关的空间交线上的控制点也作为曲面插值的控制点，基于所选取的控制点进行曲面插值，并得到插值函数；1.4)遍历所述三维地质模型，构建每一个三维地质块体，组成三维块状地质模型。优选地，步骤1.4)包括：a)将与待构建的三维地质块体对应的剖面二维地质切面进行排列；b)利用三角网剖分技术将二维剖面上的底层曲线与边界交线上的控制点构建成三角网，结合底层曲面插值函数加密三角网，构造底层曲面；c)若所述剖面二维地质切面中存在左侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建左侧边界面；若二维地质块体中存在右侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建右侧边界面；d)使用同种类型的曲线控制点和交线控制点构建三角网，然后使用顶层曲面插值函数加密三角网，构造顶层曲面；e)基于所述底层曲面、左侧边界曲面、右侧边界曲面和顶层曲面以及所述三维地质模型的边界面，构建所述三维地质块体。本专利技术的有益效果在于：建立了适应起伏地表和复杂构造的三维块状地质模型，运用反向延拓到目的层的有效高斯照明能量均匀化为判别标准，评判三维VSP观测系统的优劣；高斯射线方法兼顾了地震波传播的运动学和动力学特性，目的层的照明能量能够在起伏地表和复杂介质地区获得全面的目的层反射波信息，有效高斯照明能量较真实的反映接收点实际接收到的来自炮点的、经过目的层反射的有效能量，评价方法简单实用，易于推广应用。本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维VSP观测系统评价方法，其特征在于，该方法包括：1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；2)建立三维VSP观测系统；3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。

【技术特征摘要】
1.一种三维VSP观测系统评价方法，其特征在于，该方法包括：1)基于工区的三维地质模型，建立三维块状地质模型；2)建立三维VSP观测系统；3)基于步骤1)建立的三维块状地质模型，对步骤2)建立的三维VSP观测系统，将高斯射线束逆向延拓到目的层以进行照明能量计算，获得目的层的有效能量分布图；4)基于步骤3)获得的有效能量分布图的均匀性对所建立的三维VSP观测系统进行评价。2.根据权利要求1所述的三维VSP观测系统评价方法，其中，基于钻井资料、声波测井资料、密度测井资料、地震资料和地质资料，建立所述三维地质模型。3.根据权利要求1所述的三维VSP观测系统评价方法，其中，基于目的层位、炮点设置范围、井源距、检波点深度和间距、炮点距和炮线距建立所述三维VSP观测系统。4.根据权利要求1所述的三维VSP观测系统评价方法，其中，步骤1)包括：1.1)将二维地质剖面在三维空间中进行排列；1.2)提取每一个二维地质剖面上相同类型的交点，构造空间交线，使用插值函数加密曲线，插入加密控制点；1.3)确定待进行插值的曲面，选取所有剖面上与其相关的曲线上控制点作为曲面插值的控制点，之后将与其相关的空间交线上的控制点也作为曲面插值的控制点，基于所选取的控制点进行曲面插值，并得到插值函数；1.4)遍历所述三维地质模型，构建每一个三维地质块体，组成三维块状地质模型。5.根据权利要求4所述的三维VSP观测系统评价方法，其中，步骤1.4)包括：a)将与待构建的三维地质块体对应的剖面二维地质切面进行排列；b)利用三角网剖分技术将二维剖面上的底层曲线与边界交线上的控制点构建成三角网，结合底层曲面插值函数加密三角网，构造底层曲面；c)若所述剖面二维地质切面中存在左侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建左侧边界面；若二维地质块体中存在右侧边界曲线，利用步骤b)的方法构建右侧边界面；d)使用同种类型的曲线控制点和交线控制点构建三角网，然后使用顶层曲面插值函数加密三角网，构造顶层曲面；e)基于所述底层曲面、左侧边界曲面、右侧边界曲面和顶层曲面以及所述三维地质模型的边界面，构建所述三维地质块体。6.根据权利要求1所述的三维VSP观测系统评价方法，其中，所述高斯射线束表示为：其中，u(s,n,ω)为纵波位移，A(s)为高斯射线束振幅，K(s)为射线束的波前曲率，K(s)＝v(s)Re[p(s)/q(s)]，L(s)为射线的有效半宽度，(s,n)为计算点在中心射线坐标系下的射线坐标，v(s)为中心射线的速度，τ(s)为中心射线旅行时，p(s)和q(s)为沿中心射线变化的复值动力学参数，ω为角频率，ψ为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙泉，
申请(专利权)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石油物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11