一种多源地震数据采集与评价模型

一种多源地震数据采集与评价模型

0数据处理分析技术地震勘探是目前最广泛使用的石油勘探方法之一。最基本和最重要的工作是地震数据的野外收集。科学、定量地监控地震采集数据,对于提高野外施工质量和地震资料处理与解释的水平有着十分重要的意义。近年来,从国外引进和自主研发了一些相关软件,但有些软件重在施工设计,有些软件重在数据处理,普遍缺乏设计、施工及数据监视记录的联合控制,对监视记录的评价也不是依照行业标准,无法直接应用于实际作业。目前,野外质量监控和评价的许多工作还滞留在手工阶段,工作效率低且带有较强的主观性,缺少规范性和全面性。针对现状,运用现有的野外数据处理和分析技术,参考实际工程的操作流程,设计了地震资料采集质量管理系统(QMS)。本系统设计了可行的地震数据定量评价方法,集成设计、数据处理、数据分析、监视记录评价、监理抽查、统计报表等功能,实现了对地震采集全过程的统一管理和质量监控,为科学地评价野外施工因素、进行全面的野外采集质量监督和控制提出了具有普遍意义的解决方案。1系统设计1.1基于目的的地震质量监测评价地震处理评价可以理解为对一组原始地震数据经过一系列的数学变换后得出相应的结果数据。一个典型的地震处理评价过程QMS的功能就是以地震处理评价的全过程为主线,严格依照行业标准进行设计的,系统的服务对象是施工监理,用户可以在施工现场对地震勘探施工质量进行监测与评价。通过进行长期的需求调查,制定系统目标如下:1)以中石油地震资料采集规范和评价标准为基础,实现设计、分析、质量控制、评价、统计报表等功能的全面计算机化;2)集成有关地震数据处理、分析的成熟算法,开发地震数据有效的评价方法;3)实现地震数据的实时更新、检索和使用,能快速、准确的处理大数据量数据;4)系统具备完整性、协调性和高效性,各个功能模块应保持足够的开放性和可扩展性;5)具有友好的用户界面,以图件的形式显示结果,各个模块的界面风格保持一致。1.2系统的中间文件为了确保系统的开放性、易扩展性和易维护性,QMS采用面向对象开发方法数据层采用了数据库和文件系统相结合的存储体系结构。数据库负责管理原始数据的索引信息和评价信息,文件系统负责管理野外原始数据和数据处理的中间文件,数据库和文件系统的结合使用,很好的管理了大数据量信息,同时又保证了系统的运行效率。业务逻辑层封装了数据层的操作,并开发了视图文档基类,用于图形和文本的显示,最后在此之上实现了各个子系统的功能。其中,在地震数据分析子系统和地震数据处理子系统中,集成了大量成熟和先进的算法,如二维物理点自动检测、初至波自动拾取、分辨率和信噪比的估算等方法,保证了数据处理、分析的准确性和高效性。地震数据评价子系统是系统设计的难点,系统通过客观参数评价和监理评价相结合的方法,最大限度的降低了评价结果的误差。整个设计方案以设计、数据分析处理和评价为核心,实现了一个功能完整的地震资料采集质量管理系统。2系统安装2.1海量地震数据处理系统通过数据库和文件系统结合的管理方式,将海量地震原始数据交给文件系统管理,而将工程的数据索引放入数据库中,从而提高各功能模块数据处理的速度。2.1.1个子系统个子系统系统数据库构建的最终目的是服务于业务逻辑层中的多个子系统。在数据库中,炮点、接收点信息库是核心数据,系统在运行过程中生成的设计信息、评价信息等都是依据炮点、接收点信息有序的组织在数据库中。2.1.2地震数据的生成由于地震数据文件数据量大,移动比较困难,故QMS使用文件系统来管理以下两类文件:1)地震原始文件:包括SPS文件组(接收点文件、炮点文件和关系文件)和SEGY文件。这些地震原始文件数据类型多,数据量大;2)中间文件:在地震数据分析子系统和地震数据处理子系统的运行过程中,生成了大量如图片资料、分析评价意见等中间文件,这些文件包含大量有价值的评价信息,能为最终评价结果的形成提供有力参考。系统将其存放在用户指定的工程路径下,并提供打包功能,便于它们的携带。2.2为数据层数据的获取和分析提供了一个对数据层数据和相关数据的分析和处理功能.业务逻辑层是系统的核心部分,负责响应用户的需求,实现对数据层数据的获取和各种处理分析。由于系统的功能模块比较多,不能一一列举,现列举两个重要的功能模块。2.2.1ps文件组和se立管理文件的加载在地震数据量巨大的情况下,系统对加载信息的管理方式直接决定着系统运行的效率。系统主要加载SPS文件组和SEGY文件。图2为数据加载模块结构图,中间部分为数据处理流程,左右部分是处理时所涉及的数据结构。SPS文件组和SEGY文件的加载过程分为文件的检测和保存。在检测阶段中,系统依次扫描关系文件、炮点文件和检波点文件,提取炮关系数据、炮点数据和检波点数据,保存到数据结构中,同时报告扫描信息。最后扫描SEGY文件,提取SEGY文件中与炮关系数据相符的炮道信息,追加到数据结构中。若检测阶段未发现异常,则进入保存阶段。在保存阶段中,先将数据结构中的炮点数据和检波点数据整理并排序,保存到炮点、接收点信息库中,为数据库的管理提供核心数据。然后将数据结构中的信息备份成索引文件,保存至工程目录下,便于项目启动时加载数据。数据结构中的索引信息和SEGY文件中的大量原始信息共同为各个功能子系统的运行提供数据支持。2.2.2地震数据质量评价地震资料评价是系统的核心功能。由于地震勘探的复杂性,有些项目很难单独用数学方法进行评定,所以QMS的评价子系统设计了交互评价和自动评价相结合的方法,以保证评价的准确性和高效性,其组成结构如图3所示。主要操作流程如下:1)标准设置。设置参评项目,选择或设定各项目的评价标准;2)交互评价。交互评价项包括面波道、声波道、初至异常道和反极性道。系统在界面中显示地震剖面图,用户用鼠标在地震剖面图中相应道上进行交互拾取,经交互确定的面波道、声波道、初至异常道和反极性道的道数存入评价标准库中;3)自动评价。自动评价项包括TB、反极性道、漏电感应道等15项。依据已经设定的评价标准,系统对每炮数据分别调用各评价项对应的算法,并比较标准道数和交互评价选定的道数,最终确定每一炮的等级,最后将评价结果和评价日志保存至评价分析结果库中;4)结果查看。系统以4种图件形式向用户提供评价结果:等级分布图、信噪比品质图、炮能量品质图和分辨率品质图。2.3界面的建立与实现系统使用QtDesigner作为图形界面开发工具,在此基础上开发了WinForm风格的系统界面。界面的设计采用了可视化编程环境的人机界面OOD(Objected-OrientedDesign)策略系统主界面使用树状图管理数据,主要对工区、测线信息以及评价后生成的评价结果和报表进行管理。整个界面友好,为用户对数据的维护、查询、统计、报表提供方便。3系统性能分析从以下几个角度进行性能分析:1野外测试结果地震数据分析、处理以及评价算法的优劣直接影响着分析和评价结果的准确性。在系统进行野外测试后,施工方向我们提供了测试数据。以某二维测线为例,共669炮,选取200炮参加分析评价,表1为系统评价和施工监理手工评价的对比结果。从结果中可以看出,系统自动评价和人工评价的结果非常相近,基本可以代替人工进行评价。2测试系统的构成大数据量信息的处理速度主要取决于数据访问层的执行效率以及算法的效率。以上面的测试结果为例,从669炮中选取200炮参加评价,每炮550道,SEGY文件数据量为5.8GB。每50炮做全套分析,表层调查点11个,做一次叠加和映射,系统的硬件配置为Intel赛扬D2530MHz,256MB内存,操作共用2h,有较高的运行效率。系统除提供详细的评价日志外,还可以迅速生成各种统计报表。3数据访问层本系统的数据模型相对稳定,在系统的体系结构中抽象出了数据访问层,它封装了核心数据结构类和基础数学算法,由此提高系统中数据操作的独立性和功能模块的可维护性。而使用面向对象设计方法也使系统具有良好的稳定性和可维护性。4地震勘探野外施工质量的评价和建议地震资料采集质量管理系统在大数据量操作和