【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油气勘探，特别涉及一种基于空间信息的地震资料采集避障设计方法与系统。
技术介绍
1、在地震资料采集过程中，地表和地下障碍物都是不利因素。首先，障碍物会影响地震观测系统的布设，增加施工难度；其次，障碍物的存在会降低所采集地震资料的品质，从而影响后续的地震资料处理和解释，导致对地层目标的研究出现偏差或误导；最后，障碍物可能会给地震资料采集施工带来危险。
2、因此，有必要在采集施工前对障碍物进行调查，并根据调查结果采取适当的避障方法来设计地震资料采集观测系统。随着陆上油气勘探开发程度的提高，地震资料采集的成本也在不断上升，如何平衡采集成本和采集质量是地震资料采集中需要考虑的重要因素。
3、在实际地震资料采集施工过程中，由于地表和地下障碍物的存在，需要变更观测系统。目前相关技术中，结合3s技术(即gps定位技术、卫星遥感技术(rs)和地理信息系统(gis)技术总称)，通过卫星、三维摄像等技术自动识别地表障碍物，实现室内地震采集观测系统的避障设计，但是对地下障碍物的避障没有涉及。
4、目前，国内外地震资料采集观测系统避障设计主要研究地表或者海上障碍物，主要存在以下几方面问题：
5、1)没有考虑地下管网、储油库等地下障碍物。这类近地表的地下障碍物对地震资料采集的影响不同于近地表的风化层，需要特殊的方式来处理。现有技术主要对地表障碍物自动识别，然后进行避障设计，较少考虑工区存在地下障碍物情况。如采用卫星遥感以及三维摄像机器人技术能够很好的识别地表障碍物，但是对地下障碍物没有好的解决
6、2)重视地表障碍物对炮检点布设的影响，较少关注地下障碍物对地震波的遮蔽效应，进而忽视地下障碍物对地震资料采集过程中数据质量的影响。从地震波运动学观点来看，在地表激发的地震波向地下传播，遇到地下反射界面，比如目的层顶界面或者底界面，会发生反射并向上传播，最后在地表的接收点接收到反射波的信号，完成地震资料采集。当地震波传播路线上遇到地下障碍物后，地震波能量完全或者大部分被障碍物反射或吸收，形成遮蔽效应，不能继续向下传播到目的层，影响目的层部分共中心点(common middlepoint，cmp)的覆盖次数，进而影响cmp点信号强度，削弱信号连续性，降低采集信号信噪比。同理，地震波向上传播路线遇到障碍物后，由于遮蔽效应，位于地下障碍物正上方的部分检波器也将无法接收到地震信号。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提出一种基于空间信息的地震资料采集避障设计方法与系统，通过将地下障碍物空间信息转化为地下理想圆柱体模型导入算法中，通过地震波运动学原理计算出目的层cmp点在一般观测系统条件下，无法接收到地震反射波和受障碍物影响的低品质地震反射波信号区域(可称为地震资料采集避障区域)，从而使存在地下障碍的情况下，地震勘探采集设计人员能够评估、优化观测系统设计，得到满足地震资料采集需求的高质量数据。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种基于空间信息的地震资料采集避障设计方法，所述方法包括以下步骤：
3、将已知地下障碍物空间信息导入避障区计算系统；
4、将地下障碍物空间信息简化为理想圆柱体模型；
5、在避障区计算系统选择避障计算各小层参数，计算得到目的层部分共中心点到地面接收点处各小层的反射角θi；
6、根据目的层部分共中心点深度hoo’、障碍物底界面深度hbc，给定由地面至目的层部分共中心点深度的地震反射波初始反射角tan-1(dso’/hoo’)，按固定角度步长进行角度范围扫描，直至反射波到达障碍物底界面时的偏移距离大于或等于障碍物底界面直径的一半时，停止扫描，确定地震反射波到达地面接收点位置处的反射角θ1；
7、根据反射角θ1计算地震反射波最终到达地面范围值，即为避障区直径dsr。
8、进一步地，所述避障计算各小层参数包括：地下各小层的速度vi，地下各小层的密度ρi以及地震波在各小层的走时ti；其中，i表示地层的序号，i＝1,2,3,...，n，n为总层数。
9、进一步地，在避障区计算系统选择避障计算各小层参数，计算得到目的层部分共中心点到地面接收点处各小层的反射角θi具体为：
10、地震波在各小层单程传播路径si为：si＝vi×ti；
11、地下各小层的厚度hi为：hi＝si×cosθi＝vi×ti×cosθi；
12、地震波穿过小层后偏离该小层顶界面入射点的偏移距离di为：
13、
14、其中，由斯涅耳定律得到：
15、则
16、进一步地，确定地震反射波到达地面接收点r位置处的反射角θ1具体为：
17、假定障碍物底界面位于第m层，则从目的层部分共中心点位置处反射波到达第m层障碍物底界面时，反射点偏离的距离为反射波到达障碍物底界面的边界点c位置处时，反射波在m层内水平方向的位移为此时反射波路径在m层内垂直法线上的位移为当m层的反射角正切函数tanθm满足时，反射角扫描终止，目的层地震反射波恰好经过障碍物边界点c；其中，dbc表示障碍物底界面直径；hbc表示障碍物底界面深度。
18、进一步地，所述地震反射波到达地面接收点位置处的反射角θ1计算公式为：
19、
20、进一步地，避障区直径dsr计算公式为：
21、
22、进一步地，将地下障碍物空间信息简化为理想圆柱体模型包括：根据地下障碍物的横向延伸范围以及垂向高度将障碍物简化成理想圆柱体模型，邻近多个障碍物情况简化为一个外包着多个障碍物的单个圆柱体障碍物。
23、进一步地，按固定角度步长进行角度范围扫描具体为：从初始角度每次按1°的增量或者减量进行反射波角度范围扫描。
24、此外，本专利技术还提供了一种基于空间信息的地震资料采集避障设计系统，所述系统包括导入模块、简化模块、第一计算模块、扫描模块以及第二计算模块：所述导入模块用于将已知地下障碍物空间信息导入避障区计算系统；所述简化模块用于将地下障碍物空间信息简化为理想圆柱体模型；所述第一计算模块用于在避障区计算系统选择避障计算各小层参数，计算得到目的层部分共中心点到地面接收点处各小层的反射角θi；所述扫描模块用于根据目的层部分共中心点深度hoo’、障碍物底界面深度hbc，给定由地面至目的层部分共中心点深度的地震反射波初始反射角tan-1(dso’/hoo’)，按固定角度步长进行角度范围扫描，直至反射波到达障碍物底界面时的偏移距离大于或等于障碍物底界面直径的一半时，停止扫描，确定地震反射波到达地面接收点位置处的反射角θ1；所述第二计算模块用于根据反射角θ1计算地震反射波最终到达地面范围值，即为避障区直径dsr。
25、进一步地，所述扫描模块用于根据目的层部分共中心点深度hoo’、障碍物底界面深度hbc，给定由地面至目的层部分共中心点深度的地震反射波初始反射角tan-1(dso’/hoo’)，按固定角度步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于空间信息的地震资料采集避障设计方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述避障计算各小层参数包括：地下各小层的速度Vi，地下各小层的密度ρi以及地震波在各小层的走时ti；其中，i表示地层的序号，i＝1,2,3,...，n，n为总层数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在避障区计算系统选择避障计算各小层参数，计算得到目的层部分共中心点到地面接收点处各小层的反射角θi具体为：
4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定地震反射波到达地面接收点R位置处的反射角θ1具体为：
5.根据权利要求3或4所述的方法，所述地震反射波到达地面接收点位置处的反射角θ1计算公式为：
6.根据权利要求5所述的方法，其中，避障区直径dSR计算公式为：
7.根据权利要求1-4任一项或权利要求6所述的方法，其中，将地下障碍物空间信息简化为理想圆柱体模型包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其中，按固定角度步长进行角度范围扫描具体为：从初始角度每次按1°的增量或者减量进行反射波角度范围扫描。
9.一种基于空间信息的地震资料采集避障设计系统，所述系统包括导入模块、简化模块、第一计算模块、扫描模块以及第二计算模块：
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述扫描模块用于根据目的层部分共中心点深度hOO’、障碍物底界面深度hBC，给定由地面至目的层部分共中心点深度的地震反射波初始反射角tan-1(dSO’/hOO’)，按固定角度步长进行角度范围扫描，直至反射波到达障碍物底界面时的偏移距离大于或等于障碍物底界面直径的一半时，停止扫描，确定地震反射波到达地面接收点位置处的反射角θ1具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于空间信息的地震资料采集避障设计方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述避障计算各小层参数包括：地下各小层的速度vi，地下各小层的密度ρi以及地震波在各小层的走时ti；其中，i表示地层的序号，i＝1,2,3,...，n，n为总层数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在避障区计算系统选择避障计算各小层参数，计算得到目的层部分共中心点到地面接收点处各小层的反射角θi具体为：
4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定地震反射波到达地面接收点r位置处的反射角θ1具体为：
5.根据权利要求3或4所述的方法，所述地震反射波到达地面接收点位置处的反射角θ1计算公式为：
6.根据权利要求5所述的方法，其中，避障区直径dsr计算公式为：
7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨金华，陈锐，李家金，肖楠，冯宇，钱芸芸，陈鑫，尚新璐，严峻，宋晨晨，程颖，银宏亮，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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