復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性定量分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及的復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性定量分析方法，按以下步驟進(jìn)行：導(dǎo)入復(fù)雜地形數(shù)據(jù)，復(fù)雜地形數(shù)據(jù)為地震測線上檢波點(diǎn)的含高程空間坐標(biāo)；利用復(fù)雜地形的含高程空間坐標(biāo)信息，計(jì)算復(fù)雜地形的地形傾角非均質(zhì)譜；利用傅里葉有限差分方法的角譜函數(shù)g(θ)與復(fù)雜地形的地形傾角非均質(zhì)譜q(θ)，計(jì)算復(fù)雜地形條件下的地震波傳播效率；利用復(fù)雜地形條件下的地震波傳播效率，來計(jì)算復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性系數(shù)；通過本方案，實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜地形所引起的地震波傳播復(fù)雜性的定量評估，定量評價(jià)不同復(fù)雜地形對地震波傳播的影響和復(fù)雜地形接收到的地震資料的品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確地預(yù)測復(fù)雜地形的地震勘探的效果，避免地震勘探的盲目性。
【專利說明】復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性定量分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油地震勘探分析評價(jià)領(lǐng)域的地震勘探分析評價(jià)技術(shù)，特別是涉及一種復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性定量分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展，我國原油進(jìn)口量與原油消費(fèi)量的比例變得越來越高，并且可以預(yù)見，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步持續(xù)發(fā)展，對外依存度還將進(jìn)一步提高，縱觀國內(nèi)外油氣勘探開發(fā)的歷程，隨著平原地區(qū)淺層簡單構(gòu)造油氣藏的開發(fā)殆盡，針對復(fù)雜地表?xiàng)l件下的地震勘探來尋找油氣藏變得越來越重要，在復(fù)雜地表地震勘探中，特別是復(fù)雜的地表地形條件，尤其是在復(fù)雜的山地地區(qū)將直接對數(shù)據(jù)采集質(zhì)量造成不利影響，在實(shí)際施工中根據(jù)地震波在復(fù)雜地形地區(qū)的傳播特點(diǎn)針對性地采取措施，選擇良好的激發(fā)、接收條件，采取有效的施工措施，優(yōu)化采集參數(shù)，獲得最佳采集效果，對提高復(fù)雜地形條件下的石油勘探成功率有重要的意義。
[0003]在復(fù)雜山地地形的地震勘探實(shí)踐中，人們常常根據(jù)地震波傳播的效果，從得到地震記錄上來定性判斷復(fù)雜地形對地震勘探的復(fù)雜性影響，定量分析復(fù)雜地形變化在地震學(xué)意義上的復(fù)雜性具有重要的理論意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值，利用復(fù)雜地形下的地震波傳播復(fù)雜性定量分析技術(shù)可以準(zhǔn)確區(qū)分不同地區(qū)和不同類型的復(fù)雜地形的地震波傳播復(fù)雜性，為地震勘探數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)、地震數(shù)據(jù)處理流程確定和地震解釋可靠性分析提供依據(jù)。特別是可以定量評價(jià)不同復(fù)雜地形對地震波傳播的影響和復(fù)雜地形接收的地震資料的品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確地預(yù)測復(fù)雜構(gòu)造地震勘探的效果，避免地震勘探的盲目性。
[0004]一般地說，通過統(tǒng)計(jì)分析可計(jì)算復(fù)雜地形的傾角變化非均質(zhì)譜，從地質(zhì)的角度實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜地形在地形傾角變化方面的量化表達(dá)，然而，這種地質(zhì)上的復(fù)雜地形量化表征只具有地質(zhì)意義，與地震波傳播探測無關(guān)，另一方面，地震波在復(fù)雜地形中的傳播特征可通過波動方程傳播算子來描述，地震傳播算子或地震成像算子可通過其解析的頻散方程來定量分析其精度，即傳播算子角譜函數(shù)，以此描述其成像精度隨慢度和傳播角度的變化規(guī)律，通過將復(fù)雜地形的地形角度變化的非均質(zhì)譜與地震成像算子的角譜函數(shù)相關(guān)聯(lián)，可以定義一種關(guān)于復(fù)雜地形相對于地震傳播算子的復(fù)雜系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜地形的地震探測復(fù)雜性的定量評估。
[0005]目前常用的分析復(fù)雜地形條件下對地震波傳播影響的估計(jì)方法主要是利用野外試驗(yàn)來進(jìn)行，這種方法存在著成本高和普適性差的確定，試驗(yàn)地區(qū)的野外采集試驗(yàn)不能單獨(dú)的分析復(fù)雜地形對地震波傳播的影響，也不能實(shí)現(xiàn)對和試驗(yàn)地區(qū)復(fù)雜地形特征不一致的地區(qū)的復(fù)雜性評價(jià)分析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性定量分析方法，克服現(xiàn)有野外采集試驗(yàn)分析方法中無法定量評估復(fù)雜地形對地震波傳播影響的缺陷，通過本技術(shù)方案，對復(fù)雜地形條件下的地震波傳播復(fù)雜性的定量評估分析，得到一個具體數(shù)值作為評價(jià)地震測線復(fù)雜地形條件下的地震波傳播復(fù)雜性的依據(jù)，定量分析復(fù)雜地形對地震波傳播的影響，利用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)針對某種復(fù)雜地形情況，定量對比不同測線的地震波波傳播的復(fù)雜性，評價(jià)測線分布的優(yōu)劣和復(fù)雜地形對地震資料的影響，從而選擇更適合于該復(fù)雜地形的采集方案和更適合于該復(fù)雜地形采集的地震數(shù)據(jù)靜校正處理的方案。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性定量分析方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0009]I)導(dǎo)入復(fù)雜地形數(shù)據(jù)，復(fù)雜地形數(shù)據(jù)為地震測線上檢波點(diǎn)的含高程空間坐標(biāo)；
[0010]2)利用復(fù)雜地形的含高程空間坐標(biāo)信息，計(jì)算得到該復(fù)雜地形的地形傾角非均質(zhì)譜；
[0011]3)利用傅里葉有限差分方法的角譜函數(shù)g( Θ )與步驟2)計(jì)算得到的該復(fù)雜地形的地形傾角非均質(zhì)譜q( Θ )，計(jì)算復(fù)雜地形條件下的地震波傳播效率；
[0012]4)利用步驟3)的復(fù)雜地形條件下的地震波傳播效率，來計(jì)算復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性系數(shù)；
[0013]上述步驟2)中，對于地形界面位置上的任意一點(diǎn)位置(Xi，Zi)的傾角Θ (Xi, Zi)可以由下面的公式⑴得到:
[0014]Θ (XilZi) = arctan(zi+1-zi)/ (xi+1-Xi) ⑴
[0015]經(jīng)過計(jì)算就利用地下地質(zhì)構(gòu)造的地層界面和斷層位置分布得到地下地質(zhì)構(gòu)造的各點(diǎn)的傾角分布Θ (X，Z)；
[0016]假設(shè)按照為間隔Λ Θ對角度進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，角度值為Θ的個數(shù)為AM，總數(shù)為Μ，整條測角上角度值為Θ的概率密度可表示為:

【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性定量分析方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行: 1)導(dǎo)入復(fù)雜地形數(shù)據(jù)，復(fù)雜地形數(shù)據(jù)為地震測線上檢波點(diǎn)的含高程空間坐標(biāo)； 2)利用復(fù)雜地形的含高程空間坐標(biāo)信息，計(jì)算得到該復(fù)雜地形的地形傾角非均質(zhì)譜； 3)利用傅里葉有限差分方法的角譜函數(shù)g(0)與步驟2)計(jì)算得到的該復(fù)雜地形的地形傾角非均質(zhì)譜q( Θ )，計(jì)算復(fù)雜地形條件下的地震波傳播效率； 4)利用步驟3)的復(fù)雜地形條件下的地震波傳播效率，來計(jì)算復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性定量分析方法，其特征在于，所述權(quán)利要求1的步驟2)中，對于地形界面位置上的任意一點(diǎn)位置(Xi，Zi)的傾角Θ (Xi, Zi)可以由下面的公式(I)得到:
Θ (xi； Zi) = arctan(zi+1-zi)/ (Xw-Xi) (I) 經(jīng)過計(jì)算就利用地下地質(zhì)構(gòu)造的地層界面和斷層位置分布得到地下地質(zhì)構(gòu)造的各點(diǎn)的傾角分布θ (X，Ζ)； 假設(shè)按照為間隔Λ Θ對角度進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，角度值為Θ的個數(shù)為AM，總數(shù)為Μ，整條測角上角度值為Θ的概率密度可表示為:
公式(2)這條曲線稱為頻數(shù)曲線或頻率曲線，由于頻率的總和為1，故該曲線下橫軸上的面積為1，即:
從而利用復(fù)雜地形的空間坐標(biāo)信息，計(jì)算得到該復(fù)雜地形的地形傾角非均質(zhì)譜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性定量分析方法，其特征在于，所述權(quán)利要求1步驟3)中，對于有限差分(FD)與Fourier變換混合的精度更高的傅里葉有限差分方法(FFD)，其頻散關(guān)系為有理逼近的算子表達(dá):
式中，F(xiàn)x =夂/?，Uz^kJk0, k0, kx, kz分別為背景波數(shù)，X方向波數(shù)，ζ方向波數(shù)，η為折射率，系數(shù)a] (η)和h (η)是折射率函數(shù)，隨橫向速度變化而變化； 一個地震傳播算子的角譜函數(shù)可以表示為δ n = g( Θ )，即把折射率的變化δ n = 1-n作為傳播角Θ的函數(shù)，傅里葉有限差分方法(FFD)的角譜函數(shù)g(0)，從而定義的地震傳播效率為:
利用公式5)得到q( Θ )與傅里葉有限差分方法(FFD)的角譜函數(shù)g( Θ )，就可以通過計(jì)算得到復(fù)雜地形條件下的地震波傳播效率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性定量分析方法，其特征在于，所述權(quán)利要求1步驟4)中，利用復(fù)雜地形條件下的地震波傳播效率，來計(jì)算復(fù)雜地形條件下地震波傳播復(fù)雜性系數(shù)，公式(5)中η為地震波傳播算子對地形傾角變化的傳播效率，與地震傳播效率相對應(yīng)的復(fù)雜地形的地震波傳播復(fù)雜程度變化的地震勘探復(fù)雜系數(shù)可表示為:φ-1-η(6) 公式￠)中，P表示了復(fù)雜地形條件下的地震波傳播復(fù)雜程度變化。
【文檔編號】G01V1/30GK104199101SQ201410457809
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】管西竹, 符力耕 申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所