关于面元计算和观测系统设计的思考

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在三维地震 勘探 施工 中 , 一般 选 取接 收线 距 ( RL I) 为炮点距 ( SI) 的整数倍 ,炮线距 ( SL I) 为道间 距 (R I) 的整数倍 ,对于单束排列 ,其纵 、横向面元覆 盖次数分别为
似地 ,纵向面元尺寸大小应为道间距和炮线距二者
最大公约数的一半。也就是说 ,纵、横向面元尺寸大
经过上述分析 ,笔者对“面元”尺寸提出一种适 用性更强的划分方案 : 对于横向面元尺寸而言 ,其大 小为炮点距和接收线距二者最大公约数的一半 ; 类
bi
=
1 2
Gcd (R I , SL I)
=
1 2
RI
(5)
bx =
1 2
Gcd( SI , RL I)
=
1 2
SI
212 “面元覆盖次数”概念的讨论 由于上 文重新界定了“面 元”概念 , 所以有 关
f ′x = f x ×n
( 8)
的三 维地 震勘 探中 , 炮线 距 ( SL I) 一 般 为道 间距 式中 : n 为砖墙式观测系统的循环次数 。
第 43 卷 第 4 期
高银波等 :关于面元计算和观测系统设计的 思考
385
图 2 砖墙式观测系统 (a)“双循环”砖墙式 ; (b)“三循环”砖墙式
“面元覆盖次数”的概念也需要相 应地修正 。现 将 纵、横向面元覆盖次数定义为
fi
=
2
N R ×R I ×Lcm (SL I ,RI)
(6)
fx
=
NRL ×RL I 2 ×Lcm ( RL I , SI)
式中 : f i 、f x 分别为纵、横向面元覆盖次数 ; SI、R I 分 别为炮点距和道间 距 ; N R 、NRL 分别为排 列中的 接收道数和接收线数 ; SL I、RL I 分别为炮线距和接 收线距 ;Lcm 为最小公倍数函数 。
关键词 地震采集 观测系 统 面元 覆盖次数 横向观测系统
1 问题的提出
在传统的规则三维地震观测系统设计中 ,规定
三维面元的大小由半检波点距和半炮点距来决
定[ 1 ,2] ,即
bi
=
1 2
RI
(1)
bx =
1 SI 2
式中 : R I 为接收道间距 ; SI 为炮点距 。式 (1) 可用于
倍 ,均可用常规计算公式来计算 ,即可以采用式 ( 1)
3 8 6
石油地球 物理勘探
2008 年
和式(2) 来确定面元的横向尺寸和覆盖次数 ,计算所
得的结果是相同的。
当接收线距 ( RL I) 不是炮 点距 ( SI) 的 整数倍 时 , 则必须使用式(4) 和式 (6) 来确定面元的尺寸和
2008 年 8 月 ·采集技术 ·
石油地球物理勘探
第 43 卷 第 4 期
关于面元 计算和观测系统设计的思考
高银波 3 ①② 张 研 ①
( ①中国石油勘探开发研究院物探技术研究所 ,北京 100083 ; ②中科院地质与地球物理所 ,北京 100029)
高银波 ,张研. 关于面元计算和观测系统 设计 的思考. 石油地球物理勘探 ,2008 ,43( 4) :383~386 ,396 摘要 针对传统计算面元尺 寸和 覆盖 次数公式存在的问题 ,本文重新 界定了“面元”和“面元 覆盖次数”的概 念 , 提出新的计算公式 ,使得计算公式更加客观地反映三维面元和 覆盖次数 的关系 ,具有更广 的使用范 围 。根据新 的计算公式 ,结合横向观测系统分析 ,更好地 分析观 测系统 特征 ,一方面通 过细化 面元大 小 ,提高地 震分辨 率 ; 另一方面 ,可以根据处理要求 ,进行超 级面 元组 合处理 ,结合组合 前的去噪和 静校正处理 ,提 高地震资料 的信噪 比 。这样既可以给地震勘探观测系统 设计 提供 新的思路 ,又可以 在地震勘探 野外采集设 计中 ,发挥灵活 设计面 元的优势 。
确定和划分工区的 CM P 面元 , 以及后续的处理工
作 。在单边放炮时 ,纵向覆盖次数 f i 和横向覆盖次
数 f x 分别定义为
NR ×R I
f i = 2 ×SL I
(2)
fx
=
NRL 2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
式中 : NR 为 排 列 中的 接 收 道数 ; SL I 为 炮 线 距 ;
N RL 为接收线数 。总的面元覆盖次数定义为纵 、横
bi
=
1 2
Gcd (30 ,30)
= 15m
bx
=
1 2
Gcd(240 ,60)
= 30m
NR ×RI f i = 2 ×Lcm ( SL I ,R I)
=
NR ×RI 2 ×SL I
(7)
fx
=
NRL ×RL I 2 ×Lcm ( RLI ,SI)
=
N RL 2
由式 (7) 可以看出式 (2) 是式 (6) 的特例 ,因此文中所 给出的纵 、横向面元覆盖次数的计算方法具有更广 的使用范围。
图 6 面元细 分图 示 (a) 未细分面元 ; ( b) 细分横向面元 ; (c) 同时细分纵横向面元
要进行面元组合 ,形成“超级面元”,来提高“超级面 元”的覆盖次数 ,提高地震资料的信噪比。这种“超 级面元”的组合可以充分利 用组合前的信息 ,进行 去噪和静校正处理 ,从而大幅提高地震资料的品质 。 由于“超级面元”中炮检对分布均匀 ,有利于分析干 扰波的特征 ,从而压制干扰波 ; 同时 ,可以根据组合 前“超级面元”内地形和低降速带的差异 ,在“超级面 元”内部进行组合前的静校 正处理 ,优 化组合的效 果 ,提高地震资料的品质 。这一点对于地表条件复 杂多变的地区极为重要 。
此计算结果与实际情况吻合 (图 5) 。若根据式 (1) 和式 (2) 来进行计算 ,则有
bx = 45 m , f x = 3 由此确定的 面元和覆盖次数关 系 ,可以用图 5 中方框部分所示 。这一计算结果表明 ,按式 (1) 计算 结果实际上是扩大了横向面元的尺寸 ,据此计算的 面元横向覆盖次 数也增加了 。这种面元划分的 方 法 ,势必会将原 本较 小的面元合并为“超级 面元”。 这种“合并”使得面元的横向覆盖次数增加了 ,虽然 可以有效地提高地震资料的信噪比 ,但却损失了原 始道集中的大量信息 ; 同时由于面元的横向尺寸的 增加 ,必然会导致横向分辨率的降低。 从横向观测系统的分析中可以看出 ,在进行观 测系统设计时 ,可以合适地选取接收线距和炮点距 , 来实现减小横向面元尺寸 。从图 5 中可以看出 ,面 元被细分为的原来的三分之一 ,随着面元横向尺寸 的减小 ,有利于提高地震横向分辨率 。对纵向观测 系统 ,可以通过适当地选取炮线距和道间距 ,实现减 小纵向面元尺寸 (图 6) 。 按照这种细化面元思想来进行观测系统设计 , 在不增加工作量的前提下 ,一方面可以减小面元尺 寸 ,有利于提高地震分辨率 ; 另一方面 ,可以根据需
3 横向观测系统的引入及其应用
为进一步讨论“面元”和“面元覆 盖次数”的关
系 ,采用横向观测系统来描述面元和横向覆盖次数
的关系 。在二维地震勘探中 ,可以方便地利用观测
系统来刻画炮点 、检波点 , CM P 点位置关系和覆盖
次数。在三维地震勘探中 ,沿主测线方向 ,可以采用
与二维相同的方法来描述三维观测系统的特性 ,即
小分别为
bi =
1 2
Gcd( RI ,SL I)
(4)
bx
=
1 Gcd (SI ,RL I) 2
式中 : bi 、bx 分别为纵 、横向面元尺寸; SI、RI 分别为 炮点距和道间距 ; SL I、RL I 分别为炮线距和接收线 距 ; Gcd 为最大公约数函数 。
根据这种划分方法 ,可以方便地确定观测系统 中面元的几何尺寸 。根据式 (4) 可便捷地得出图 1 所示观测系统的面元大小 ,即
覆盖次数。图 5 为 6L ×8S 横向观 测系统图示 ,其
中接收线距为 240m ,炮点距为 90m 。
根据式 (4) 和式 (6) , 分别计算其横向面元尺寸
和横向覆盖次数为
bx
=
1 2
Gcd(90 ,240)
= 15m
fx
=
2
6 ×240 ×Lcm (240 ,90)
=1
图 5 6L ×8S 横向观测系统图示
向覆盖次数为 3 次 ,均与计算结果吻合 。
利用横向观测系统属性 ,再对 6L ×9S 观测系
统进行分析 (图 4) 。选取接收线距为 240m ,炮点距
为 80m 。
同理 ,根据式 (4) 和式 (6) ,分别计算其横向面元
尺寸和横向覆盖次数为
bx
=
1 2
Gcd(80
,240)
= 40m
fx
=
2
6 ×240 ×Lcm (240 ,80)
=3
从图 4 中可以看出 ,在横向观测系统图中 ,其横
向面元大小为 40m ,面元横向覆盖次数为 3 次 ,与计
算结果吻合。
在以上两种 情况 中 ,接收线距 ( RL I) 为 炮点距 ( SI) 的整数倍 ,炮线距 ( SL I) 为道间距 ( RI) 的整数
分析。从字面上来讲 “, 元”就是基本单 位的意思 。 在地震勘探中 “, 面元”的含义应该就是炮点与检波 点对分布的基本单元 。其中应包含的基本特点是 , 同一炮而不同道的炮检对组合应处于不同的“面元” 之中 ;同时 ,同一道而不同炮的炮检对组合也同样应 处于不同的“面元 ”之中 。对于常规的 三维地震勘 探 ,由于接收线距都是炮点距的整数倍 ,因而就完全 满足文中开始提到的面元划分法则 。对于前面所讨 论的 4L ×2S ×280R 观测系统中 ,由于其接收线距 (60m) 小于炮点距 (240m) ,因而其横向面元尺寸就 不应该为炮点距的一半 (120m) ,这种面元划分的方 法不再适用 。根据对“面元”的重新界定 ,从图 1 中 CM P 线的分布关系可以看出 ,其横向面元尺寸应该 为 30m ,即为接收线距的一半 。
一个炮检对的组合 ———对应于一次横向覆盖次数 ;
该交点在横轴上的投影 , 即为 CM P 点的横向坐标
位置。图 3 为 6L ×3S 横向观测系 统图 ,其中接收
线距为 2 00m ,炮点距 2 00m 。根据式 (4) 和式 (6 ) 分
别计算出其横向面元尺寸和横向覆盖次数分别为
bi
=
1 2
Gcd(200 ,200)
用纵向观测系统 。借用纵向观测系统的表示方法 ,
引入横向观测系统的概念 ,用以描述三维观测系统
沿联络测线方向的特性 。
在横向观测系统中 ,以沿测线方向为纵轴 ,垂直
测线方向为横轴 ,建立坐标系 。分别在炮点和接收
线与横轴 的交点 处引射 线 , 射线 与横轴 夹角 均为
45°,由炮点和接收线发出射线的交点 ,即表明存在
= 100m
fx
=
6 ×200 2 ×Lcm (200 ,200)
=
3
图 3 中矩形框为面元横向尺寸大小 ,圆圈表示
一个炮检对组合 ,即为一次横向覆盖次数 。从横向
观测系统中 ,可以直观地表述出面元横向尺寸的大
小和炮检组合对的位置关 系以及 CM P 点的位置 。
由图 3 中可以看出 ,横向面元大小为 100m ,面元横
图 1 4L ×2S ×280R 观测系统 示意 图
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石油地球 物理勘探
2008 年
2 三维“面元”和“面元覆盖次数”概念
( RI) 的整数倍 ,而接收线距 (RL I) 也是炮点距 ( SI) 的整数倍 ,据此式 (4) 可以转化为式 (1) ,即
的讨论
2. 1 “面元”概念的讨论 针对上述问题 ,笔者首先对“面元”的概念进行
向覆盖次数的乘积 ,即
f t = f i ×f x
(3)
如果根据上述概念 ,则会在应用的过程中出现一些 问题。例如在 J X 地区所进行的一次地 震勘探中 ,
3 北京市中国石油勘探开发研究院物探技术所 ,100083 本文于 2007 年 7 月 20 日收到 。
其观测系统为 4L ×2S ×280R (图 1) ,其观测系统参 数 : 接 收 线 距 为 60m , 道 间 距 为 30m , 炮 点 距 为 240m ,炮线距为 30m 。按照式 (1) 可知 ,此时面元的 几何尺寸分别为 : bi = 1 5m ,bx = 12 0m 。据此也就可 以得出 ,排列片中 包含有两条 CM P 线 , CM P 线 距 就是横向面元尺寸 。根据实际施工情况 ,从图 1 中 可以看出 ,其中包含有 8 条 CM P 线 。如果 按照前 面的计算 ,实际上是将这 8 条 CM P 线分成 了左右 两组进行 组合 ,即 得到 2 条 CM P 线 ,组 合后每 条 CM P 线上的 CM P 道集的特征为 :道集中的炮点均 位于同一侧 ,检波点覆盖 4 条接收线 。这就造成对 观测系统认识上的错误 。
以上分析仅适用于线束状规则观测系统 。对于 砖墙式观测系统而言 ,要根据观测系统的具体特征 进行分析 。如图 2 所示分别为“双循环式”观测系统 和“三循环式”观测系统 。对于砖墙式观测系统 ,其 纵向覆盖次数与线束状观测系统相同 ,而其横向覆 盖次数为
据此所得的结果与实际的情况吻合 。对于常规
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