基于射线追踪的目的层阴分成像系统优化设计

基于射线追踪的目的层阴分成像系统优化设计

1观测系统优化设计随着油气勘探的持续发展和勘探的深入，复杂地区已成为当前油气勘探的主要目标。这类地表起伏大、地下构造复杂、地层速度横向变化剧烈的“复杂地区”的地震资料的信噪比普遍偏低，影响了其地震勘探的精度。尤其在逆掩推覆构造发育区，复杂的上覆地质结构及高速推覆体的存在使下伏勘探目的层照明强度显著下降，造成目的层界面或构造成像困难。为解决此难题，除了在地震数据处理环节采取适当措施外，前期的地震数据采集观测系统优化设计是关键。目前常用的观测系统设计方法主要依据共中心点反射叠加理论，该理论成立的前提是假设地层为水平层状、倾角小、速度横向基本稳定。然而，复杂构造区广泛存在的高陡倾角、逆掩推覆、速度横向变化剧烈等，使地震波场畸变，导致不规则的地下共中心点反射叠加，从而使传统观测系统设计思路在此类地区失去适用条件。近年来，已有多种观测系统优化设计方法见诸报道。Tulsa大学的Liner等Chang等赵虎等上述多种观测系统优化设计方法对目的层阴影区能量虽有一定程度的提高，但均未能充分提高目的层阴影区的照明强度，难以完整、准确地反映复杂地区的地下地质特征；鲜见基于目的层照明能量的观测系统优化设计方法。因此，本文提出了提高目的层阴影区成像质量的观测系统优化设计方法。2观测系统优化设计复杂构造区存在的复杂上覆地质结构或高速推覆体造成在下伏地层会出现照明阴影区，导致勘探地质目标的照明能量减少，加大了勘探目的层的成像难度。除了在地震数据处理阶段采取必要措施外，应加强观测系统的优化设计。基于此，提出一种可望有效提高复杂构造区目的层阴影区照明强度、从而提高目的层阴影区成像质量的观测系统优化设计方法。包括以下主要步骤。(1）收集探区地质资料，建立典型地质模型；进行观测系统设计，对设计后的观测系统原炮线距应为加密炮后炮线距整数倍的原则加密炮点；对加密后观测系统进行正演模拟，得到每炮对目的层的照明能量，将加密前单炮数据集合设为W(2）采用波动方程照明、高斯束照明等方法计算集合W(3）计算目的层上所有面元能量的均值与第k个面元上能量的比值(4）计算集合W式中：n为集合W(5）利用步骤（3）中的e然后对计算结果由大到小排序，取出前t炮。t一般取待加密炮总数的1/5，若集合W(6）从步骤（5)t炮中取任一炮，以该炮和集合W从备用炮点集合W3加密观测系统布置利用SEG盐丘模型做测试试验，即在如图1所示的地质模型上进行三维观测系统设计。对已设计观测系统加密炮点，目的层为模型最下层，研究区范围由四个坐标点（5500,5500）、（5500,8200）、（8200,8200）、（8200,5500）构成的区域。设计的观测系统为：单条炮线有16炮，面元尺寸为20m×20m，道间距为40m，加密前炮线距为600m，加密后炮线距为300m，观测系统加密炮点分布如图2。对加密后观测系统做正演模拟，得到每炮对目的层的照明能量，加密前128个单炮数据集合为W计算单炮数据集合W文中选出最大的前备用炮点总数1/5的炮和取出比集合W从备用炮点集合W图4为加密后集合W4加密前区域构造分析根据中国西部M区地震资料建立了速度模型，图5是抽取的某个方位速度剖面。针对该地质模型，设计了如图6所示的三维地震观测系统。其中道间距为30m，加密炮前炮线距为180m，加密炮后炮线距为60m。对已设计观测系统加密炮点，总炮点数为729炮，加密前使用炮数为257，没有使用炮数为472。本次重点研究区域是图5中椭圆圈定范围，可见逆掩推覆构造发育、速度横向变化剧烈。加密前叠加剖面如图7所示，可见对应图5中椭圆圈定区域成像质量较差；按上述流程确定加密70炮、总有效激发点为327炮的叠加剖面如图8所示，对应阴影区的叠加成像效果明显改善。5观测系统设计本文根据目的层照明能量寻找能量最小区域，计算目的层平均能量、均值能量比系数和距离能量比系数，进而求得待选炮集中各炮对目的层能量最小区域的贡献；通过对目的层能量平均方差选择炮点，改进野外炮点空间布设方案，探寻提高目的层照明能量均匀性的观测系统设计方法，有效提高复杂构造区阴影区的