CN106324671A - 一种检查炮点偏移的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种检查炮点偏移的方法及装置。所述方法包括：读取单炮地震数据，所述单炮地震数据中包括预设数量的地震道数据；拾取所述单炮地震数据中各个地震道数据的实际初至；计算所述单炮地震数据中各个地震道数据的理论初至；对比所述单炮地震数据中的每个地震道数据对应的实际初至和理论初至，并根据对比的结果判定所述单炮地震数据是否存在炮点偏移。本申请实施例提供的一种检查炮点偏移的方法及装置，能够根据实际地表情况快速准确地检查炮点偏移。

Description

一种检查炮点偏移的方法及装置

技术领域

本申请涉及地震资料采集技术领域，特别涉及一种检查炮点偏移的方法及装置。

背景技术

近年来，随着地震勘探能力的逐步提升和近地表地球物理技术在工程领域研究的不断深入，使得地震资料采集在复杂地表条件下得以开展。在复杂地表条件下的野外采集过程中，在提高野外资料采集技术方法和加强野外施工质量管理的同时，还需要一套有效的技术监控手段来保证采集的质量，其中炮点位置的监控就是一个重要环节。

在地震资料采集过程中，现场处理人员必须及时对所采集到的地震数据进行有效监控，以便发现炮点和检波点的偏移情况，从而剔除废炮。复杂的地表条件往往使地震采集过程中对炮点偏移的监控难度增大，特别是在地形复杂、近地表速度横向变化大的地区，该问题尤为突出。因此，对当天的放炮所得的地震数据及时进行检查并初步处理，实施现场质量监控尤为重要。数据现场处理作为地震数据采集质量监控的有效环节，其技术手段的优劣直接关系到地震采集质量的高低。

常规的线性动校正是通过分选部分炮检距来检查是否存在炮点偏移。这种方法的缺点是：遇到地表结构复杂、表层速度横向变化剧烈的地区，实际的应用效果难以满足需要。另外，在海量地震数据检查过程中，质控人员对每一炮进行复查，难免会出现疏漏。同时质控人员只能将每一个排列接收的地震数据放大确定偏移量，这可能造成数据的失真。因此，根据实际地表情况，寻找一种合适、准确快捷的方法显得非常重要。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种检查炮点偏移的方法及装置，能够根据实际地表情况快速准确地检查炮点偏移。

本申请实施例提供的一种检查炮点偏移的方法及装置是这样实现的：

一种检查炮点偏移的方法，所述方法包括：

读取单炮地震数据，其中，所述单炮地震数据中包括多个地震道的地震数据；

拾取所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至；

计算所述单炮地震数据中各个地震道的理论初至；

对所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至和理论初至进行对比，并根据对比的结果判定所述单炮地震数据是否存在炮点偏移。

一种检查炮点偏移的装置，所述装置包括：

地震数据读取单元，用来读取单炮地震数据，其中，所述单炮地震数据中包括多个地震道的地震数据；

实际初至拾取单元，用来拾取所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至；

理论初至计算单元，用来计算所述单炮地震数据中各个地震道的理论初至；

炮点偏移判定单元，用来对所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至和理论初至进行对比，并根据对比的结果判定所述单炮地震数据是否存在炮点偏移。

本申请实施例提供的一种检查炮点偏移的方法及装置，通过对比拾取的实际初至和计算的理论初至来判断单炮地震数据是否存在炮点偏移，并且能够对拾取的实际初至进行修正处理，可以应用于地表结构复杂、表层速度横向变化剧烈的地区，并且所有过程均可以自动实现，无需质控人员进行复查，能够快速准确地检查炮点偏移。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种检查炮点偏移的方法流程图；

图2为本申请实施例提供的一种检查炮点偏移的装置的功能模块图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种检查炮点偏移的方法流程图。虽然下文描述流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。如图1所示，所述方法可以包括：

S1：读取单炮地震数据，其中，所述单炮地震数据中包括多个地震道的地震数据。

在地质工作和其他物探工作初步确定的油气勘探有利区带上，按照二维或三维观测***布置测线和炮点位置，使用***震源或可控震源激发地震波，并通过检波器和地震仪以时间离散采样方式把地震波场记录下来。用上述手段可以得到原始的地震数据。在上原始地震数据中，每个检波点上记录的地震波数据称为地震道。一个检波点上的地震道为一个单道。地震记录时每激发一次地震(也称为单炮)，一般有成千上万个检波器在接收信号，接收的信号的集合叫做单炮集记录。检波器记录的多次地震的地震道的集合称为多炮集记录。多炮集记录是由多个单炮集记录在同一张地震数据上并列显示。

本申请实施例在进行炮点偏移检查时，可以针对多炮集记录中每一炮的数据进行检查。具体地，本申请实施例可以读取单炮地震数据，所述单炮地震数据中包括预设数量的地震道数据。具体地，所述单炮地震数据中各个地震道数据可以通过x_i(t)表示，其中i＝1,2,3,…,n，代表该单炮地震数据中的地震道的道数，t代表时间。

S2：拾取所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至。

本申请实施例可以通过分析所述单炮地震数据中各个地震道数据的初至，来判断所述单炮地震数据是否存在炮点偏移。当炮点处激发地震波后，由于各种地震波的传播速度不同，传播到观测点的时间也就有先后。地震波到达某个观测点时，在观测点上的检波器检测到质点振动的时刻就可以称为波的初至时间，简称初至。本申请具体可以通过下述六个步骤来拾取所述单炮地震数据中各个地震道数据的实际初至：

S21：在所述单炮地震数据中选取一个未拾取实际初至的地震道的地震数据。

S22：对选取的地震数据进行希尔伯特变换。

假设选取的地震道数据可以记为x_i(t)，其中i代表该选取的地震道数据对应的地震道数，t代表时间。本申请实施例可以按照下式对所述地震道数据进行希尔伯特变换：

其中，h(t)代表经过希尔波特变换后的地震道数据，代表冲击响应因子。

经过希尔伯特变换后的地震道数据，其在频域各频率分量的幅度保持不变，但相位将出现90°相移。

S23：基于所述选取的地震数据以及希尔伯特变换后的地震数据，计算所述选取的地震数据对应的瞬时包络。

在某些实施例中，对所述地震道数据进行希尔伯特变换后，可以基于所述选取的地震道数据以及希尔伯特变换后的地震道数据，计算所述选取的地震道数据对应的瞬时包络。具体地，本申请实施例可以通过下式计算所述选取的地震道数据对应的瞬时包络：

其中，A(t)代表所述选取的地震道数据对应的瞬时包络，x_i(t)代表所述选取的地震道数据，h(t)代表经过希尔波特变换后的地震道数据。

S24：对所述瞬时包络进行时窗划分，并计算前后时窗的能量比值。

某些实施例中，在计算出所述选取的地震道数据对应的瞬时包络后，可以对所述瞬时包络进行时窗划分，并计算前后时窗的能量比值。具体地，假设前一个时窗的起始时间为T₁，终止时间为T₂，后一个时窗在前一个时窗的基础上，保持时窗窗长不变，起始时间与终止时间均向后滑动Δt，那么前一个时窗与后一个时窗的能量比值可以通过下式表示：

其中，R为前后时窗的能量比值，A(t)为所述选取的地震道数据对应的瞬时包络，T₁和T₂为前一个时窗的起始时间与终止时间，Δt为时窗的滑动间隔。

通过将所述瞬时包络划分为N个具有相同窗长的时窗，从而可以计算出N-1个前后时窗的能量比值。例如，将所述瞬时包络划分为10个时窗，那么便可以计算出9个前后时窗的能量比值。

S25：选取所述能量比值中最大值对应的时窗，并将该时窗内所述瞬时包络的极大值确定为所述选取的地震数据的实际初至。

某些实施例中，计算出前后时窗的能量比值后，可以选取所述能量比值中最大值对应的前后时窗。例如上述的9个能量比值中，第2个能量比值最大，那么该能量比值对应的前后时窗就是第2个时窗和第3个时窗。在选取出所述能量比值中最大值对应的前后时窗后，可以将该前后时窗内所述瞬时包络的极大值确定为所述选取的地震道数据的实际初至。需要说明的是，在实际应用场景中，所述前后时窗可能存在重叠。例如，前一个时窗是从10s至30s，后一个时窗则可能是从12s至32s，那么前后时窗具备12s至30s的重叠，那么在所述瞬时包络的极大值就是在10s至32s的时窗内确定的。

S26：重复执行上述步骤S21至S25，直至拾取得到所述单炮地震数据中的各个地震道的实际初至。

对所述单炮地震数据中某个地震道数据拾取完实际初至后，可以对其他未拾取实际初至的地震道数据执行步骤S21至S25的步骤，直到所述单炮地震数据中所有地震道数据均拾取完实际初至为止。

S3：计算所述单炮地震数据中各个地震道的理论初至。

某些实施例中，在拾取完所述单炮地震数据中各个地震道数据的实际初至后，可以计算所述单炮地震数据中各个地震道数据的理论初至。具体地，本申请实施例可以通过下述两个步骤来计算所述单炮地震数据中各个地震道数据的理论初至：

S31：根据拾取的实际初至和各个地震道的炮检距，计算速度参数和时间参数。

本申请实施例可以获取所述单炮地震数据中第一地震道数据对应的第一实际初至、第一炮检距和第二地震道数据对应的第二实际初至、第二炮检距，然而可以通过下式计算速度参数和时间参数：

其中，t₀代表时间参数，v代表速度参数，t₁代表第一实际初至，t₂代表第二实际初至，x₁代表第一炮检距，x₂代表第二炮检距。

S32：根据预设规则，通过所述速度参数和时间参数计算所述单炮地震数据中各个地震道的理论初至。

计算出速度参数和时间参数后，可以根据预设规则，通过所述速度参数和时间参数计算所述单炮地震数据中各个地震道数据的理论初至。具体地，本申请实施例可以获取所述单炮地震数据中各个地震道数据对应的炮检距，然而可以将各个地震道数据对应的炮检距分别代入公式计算所述单炮地震数据中各个地震道数据的理论初至，其中，t₀代表所述时间参数，v代表所述速度参数，t_i代表第i个地震道数据的理论初至，x_i代表第i个地震道数据对应的炮检距。

S4：对所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至和理论初至进行对比，并根据对比的结果判定所述单炮地震数据是否存在炮点偏移。

本申请实施例可以基于上述确定的实际初至和计算的理论初至，通过对比两者之间的关系，并根据对比的结果判定所述单炮地震数据是否存在炮点偏移。具体地，本申请实施例可以预先设定第一阈值和第二阈值，所述第一阈值可以用来衡量所述实际初至和所述理论初至的误差关系，所述第二阈值可以用来衡量出现误差的初至的数量。

具体地，可以对比所述单炮地震数据中的每个地震道数据对应的实际初至和理论初至，当所述实际初至和理论初至之间的误差大于所述第一阈值时，将该地震道确定为一个存在误差数据的地震道。在实际应用场景中，所述第一阈值往往设置为0.2，即当所述实际初至和理论初至之间的误差大于0.2时，将该地震道确定为一个存在误差数据的地震道。

对所述单炮地震数据中各个地震道数据进行误差判定后，当确定的存在误差数据的地震道的数量大于所述第二阈值时，判定所述单炮地震数据存在炮点偏移。在实际应用场景中，所述第二阈值还可以是存在误差数据的地震道的数量在所有地震道数量中所占的比重值。具体地，该比重值可以设置为60％，即当所述误差数据的数量在所述单炮地震数据的所有地震道数据的数量中所占比重值大于60％时，则判定所述单炮地震数据存在炮点偏移。对于存在炮点偏移的单炮地震道数据则需要进行重新采集。

在实际应用场景中，由于受到噪声的影响，在拾取各个地震道数据对应的实际初至时，拾取到的实际初至可能存在奇异值。在本申请一优选实施例中，可以对拾取后的实际初至做修正处理，以减少实际初至中的奇异值，从而优化最终的炮点偏移判定结果。具体地，本申请一优选实施例可以通过下述四个步骤对拾取的实际初至进行修正：

S27：计算所述实际初至的平均时差。

根据所述拾取的实际初至，本申请实施例可以通过下式计算所述实际初至的平均时差：

其中，t_av代表所述实际初至的平均时差，t_i代表所述单炮地震数据中各个地震道数据对应的实际初至，n代表所述单炮地震数据中地震道的个数。

S28：根据所述平均时差，设定第三阈值。

在实际应用场景中，往往将所述平均时差的界定倍数设置为第三阈值，具体地，该界定倍数为10倍。也就是说所述第三阈值可以设置为10t_av。

S29：将所述实际初至中的第三地震道对应的第三实际初至与所述第三阈值进行对比，当所述第三实际初至大于所述第三阈值时，从所述实际初至中剔除所述第三实际初至。

在确定出第三阈值后，可以将所述单炮地震数据中各个地震道数据对应的实际初至与所述第三阈值进行对比，并将存在误差较大的实际初至剔除掉。本申请实施例以第三地震道数据为例，可以将所述实际初至中的第三地震道数据对应的第三实际初至与所述第三阈值进行对比，当所述第三实际初至大于所述第三阈值时，从所述实际初至中剔除所述第三实际初至。

S210：对未剔除的实际初至进行道间插值计算，并将计算的结果作为所述第三地震道对应的实际初至。

将所述第三地震道数据对应的第三实际初至剔除后，本申请实施例可以通过对未剔除的实际初至进行道间插值计算，并将计算的结果作为所述第三地震道数据对应的实际初至。这样，通过其他误差较小或者不存在误差的实际初至进行插值计算，便可以得到较为合理的实际初至，从而可以保证整个单炮地震数据中实际初至的平滑，不会存在奇异点，进而可以保证最终炮点偏移结果判定的准确性。

本申请实施例还提供一种检查炮点偏移的装置。图2为本申请实施例提供的一种检查炮点偏移的装置的功能模块图。如图2所示，所述装置包括：

地震数据读取单元100，用来读取单炮地震数据，其中，所述单炮地震数据中包括多个地震道的地震数据；

实际初至拾取单元200，用来拾取所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至；

理论初至计算单元300，用来计算所述单炮地震数据中各个地震道的理论初至；

炮点偏移判定单元400，用来对所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至和理论初至进行对比，并根据对比的结果判定所述单炮地震数据是否存在炮点偏移。

在本申请一优选实施例中，所述实际初至拾取单元200具体可以包括：

地震道数据选取模块201，用来在所述单炮地震数据中选取一个未拾取实际初至的地震道的地震数据；

希尔伯特变换模块202，用来对选取的地震数据进行希尔伯特变换；

瞬时包络计算模块203，用来基于所述选取的地震数据以及希尔伯特变换后的地震数据，计算所述选取的地震道数据对应的瞬时包络；

能量比值计算模块204，用来对所述瞬时包络进行时窗划分，并计算前后时窗的能量比值；

实际初至确定模块205，用来选取所述能量比值中最大值对应的时窗，并将该时窗内所述瞬时包络的极大值确定为所述选取的地震道的实际初至；

重复执行模块206，用来重复执行所述地震道数据选取模块201至所述实际初至确定模块205的处理流程，直至拾取得到所述单炮地震数据中的各个地震道的实际初至。

在本申请一优选实施例中，所述炮点偏移判定单元400具体包括：

阈值设定模块401，用来预先设定第一阈值和第二阈值；

第一判定模块402，用来对比所述单炮地震数据中的每个地震道对应的实际初至和理论初至，当实际初至和理论初至之间的误差大于所述第一阈值时，将该地震道确定为一个存在误差数据的地震道；

第二判定模块403，用来当确定的存在误差数据的地震道的数量大于所述第二阈值时，判定所述单炮地震数据存在炮点偏移。

为了对拾取的实际初至进行修正，本申请另一优选实施例中，所述装置还可以包括：

平均时差计算单元2051，用来计算所述实际初至的平均时差；

第三阈值设定单元2052，用来根据所述平均时差，设定第三阈值；

实际初至剔除单元2053，用来将所述实际初至中的第三地震道对应的第三实际初至与所述第三阈值进行对比，当所述第三实际初至大于所述第三阈值时，从所述实际初至中剔除所述第三实际初至；

插值计算单元2054，用来对未剔除的实际初至进行道间插值计算，并将计算的结果作为所述第三地震道对应的实际初至。

本申请实施例通过对比拾取的实际初至和计算的理论初至来判断单炮地震数据是否存在炮点偏移，并且能够对拾取的实际初至进行修正处理，可以应用于地表结构复杂、表层速度横向变化剧烈的地区，并且所有过程均可以自动实现，无需质控人员进行复查，能够快速准确地检查炮点偏移。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (10)

1.一种检查炮点偏移的方法，其特征在于，所述方法包括：

读取单炮地震数据，其中，所述单炮地震数据中包括多个地震道的地震数据；

拾取所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至；

计算所述单炮地震数据中各个地震道的理论初至；

对所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至和理论初至进行对比，并根据对比的结果判定所述单炮地震数据是否存在炮点偏移。

2.如权利要求1所述的检查炮点偏移的方法，其特征在于，所述拾取所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至包括：

S21：在所述单炮地震数据中选取一个未拾取实际初至的地震道的地震数据；

S22：对选取的地震数据进行希尔伯特变换；

S23：基于所述选取的地震数据以及希尔伯特变换后的地震数据，计算所述选取的地震数据对应的瞬时包络；

S24：对所述瞬时包络进行时窗划分，并计算前后时窗的能量比值；

S25：选取所述能量比值中最大值对应的时窗，并将该时窗内所述瞬时包络的极大值确定为所述选取的地震数据的实际初至；

重复执行上述步骤S21至S25，直至拾取得到所述单炮地震数据中的各个地震道的实际初至。

3.如权利要求1所述的检查炮点偏移的方法，其特征在于，所述计算所述单炮地震数据中各个地震道的理论初至，包括：

根据拾取的实际初至和各个地震道的炮检距，计算速度参数和时间参数；

根据预设规则，通过所述速度参数和时间参数计算所述单炮地震数据中各个地震道的理论初至。

4.如权利要求3所述的检查炮点偏移的方法，其特征在于，所述根据拾取的实际初至，计算速度参数和时间参数，包括：

获取所述单炮地震数据中第一地震道对应的第一实际初至、第一炮检距和第二地震道对应的第二实际初至、第二炮检距；

利用如下公式计算速度参数和时间参数：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_0=t_1-\frac{x_1\left(t_1-t_2\right)}{x_1-x_2}\\ v=\frac{x_1-x_2}{t_1-t_2}\end{array}\right.$

其中，t₀代表时间参数，v代表速度参数，t₁代表第一实际初至，t₂代表第二实际初至，x₁代表第一炮检距，x₂代表第二炮检距。

5.如权利要求3所述的检查炮点偏移的方法，其特征在于，所述根据预设规则，通过所述速度参数和时间参数计算所述单炮地震数据中各个地震道的理论初至，包括：

获取所述单炮地震数据中各个地震道对应的炮检距；

将各个地震道对应的炮检距分别代入以下公式，计算得到所述单炮地震数据中各个地震道的理论初至：

$t_i=t_0+\frac{x_i}{v}$

其中，t₀代表所述时间参数，v代表所述速度参数，t_i代表第i个地震道的理论初至，x_i代表第i个地震道对应的炮检距。

6.如权利要求1所述的检查炮点偏移的方法，其特征在于，所述对比所述单炮地震数据中的每个地震道对应的实际初至和理论初至，并根据对比的结果判定所述单炮地震数据是否存在炮点偏移，包括：

预先设定第一阈值和第二阈值；

对比所述单炮地震数据中的每个地震道对应的实际初至和理论初至，当实际初至和理论初至之间的误差大于所述第一阈值时，将该地震道确定为一个存在误差数据的地震道；

当确定的存在误差数据的地震道的数量大于所述第二阈值时，判定所述单炮地震数据存在炮点偏移。

7.如权利要求1所述的一种检查炮点偏移的方法，其特征在于，在所述对比所述单炮地震数据中的每个地震道对应的实际初至和理论初至之前，所述方法还包括：

计算所述实际初至的平均时差；

根据所述平均时差，设定第三阈值；

将所述实际初至中的第三地震道对应的第三实际初至与所述第三阈值进行对比，当所述第三实际初至大于所述第三阈值时，从所述实际初至中剔除所述第三实际初至；

对未剔除的实际初至进行道间插值计算，并将计算的结果作为所述第三地震道对应的实际初至。

8.一种检查炮点偏移的装置，其特征在于，所述装置包括：

地震数据读取单元，用来读取单炮地震数据，其中，所述单炮地震数据中包括多个地震道的地震数据；

实际初至拾取单元，用来拾取所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至；

理论初至计算单元，用来计算所述单炮地震数据中各个地震道的理论初至；

炮点偏移判定单元，用来对所述单炮地震数据中各个地震道的实际初至和理论初至进行对比，并根据对比的结果判定所述单炮地震数据是否存在炮点偏移。

9.如权利要求8所述的一种检查炮点偏移的装置，其特征在于，所述实际初至拾取单元具体包括：

地震道数据选取模块，用来在所述单炮地震数据中选取一个未拾取实际初至的地震道的地震数据；

希尔伯特变换模块，用来对选取的地震数据进行希尔伯特变换；

瞬时包络计算模块，用来基于所述选取的地震数据以及希尔伯特变换后的地震数据，计算所述选取的地震数据对应的瞬时包络；

能量比值计算模块，用来对所述瞬时包络进行时窗划分，并计算前后时窗的能量比值；

实际初至确定模块，用来选取所述能量比值中最大值对应的时窗，并将该时窗内所述瞬时包络的极大值确定为所述选取的地震道数据的实际初至；

重复执行模块，用来重复执行所述地震道数据选取模块至所述实际初至确定模块的处理流程，直至拾取得到所述单炮地震数据中的各个地震道的实际初至。

10.如权利要求8所述的一种检查炮点偏移的装置，其特征在于，所述炮点偏移判定单元具体包括：

阈值设定模块，用来预先设定第一阈值和第二阈值；

第一判定模块，用来对比所述单炮地震数据中的每个地震道对应的实际初至和理论初至，当实际初至和理论初至之间的误差大于所述第一阈值时，将该地震道确定为一个存在误差数据的地震道；

第二判定模块，用来当确定的存在误差数据的地震道的数量大于所述第二阈值时，判定所述单炮地震数据存在炮点偏移。