专利名称：一种地震采集资料质量定量分析与评价方法
技术领域：
本发明公开一种地震采集资料质量定量分析与评价方法，属地球物理勘探技术领域。
背景技术：
目前，在地震资料采集过程中，业内通常是靠人工定性分析结合“克朗软件”局部定量 分析来监控资料质量和对资料进行评价，由于“克朗软件”是微机版，只能对单炮记录局部 做能量分析、信噪比分析、频率分析，无法实现大规模数据分析，更无法实现全区资料评价； 而且信噪比分析方法很不成熟(即主频段内能量与主频段外能量的比)，往往分析结果与 实际不符，更没有对背景干扰分析的手段。也有人提出一些定量分析的方法，如专利号为200510056764. 3的“三维地震资料 处理质量监控技术”具体做法是选定时窗和分析频率，对某炮各地震道在时窗内做快速傅 立叶变换，得到道数据在频率域变换结果；对同炮的所有地震道做频率域中值滤波，得到该 炮的统计激发能量或噪声干扰量结果；将所有炮的计算结果绘到各炮点平面图上，监控三 维激发能量或噪声干扰；对地震数据某炮的各地震道做归一化自相关；对同炮的所有地震 道的自相关统计求和，得到该炮的统计自相关结果；寻找该炮统计自相关的零交叉时，将所 有炮的零交叉时绘到各炮点平面位置上，完成激发子波监控。该方法主要对能量和噪音干 扰以及子波一致性进行分析。专利号为200610058312. 3的“地震勘探野外采集过程的控 制方法”是通过现场旁站检查与利用软件在计算机上进行定量化分析相结合，将经过旁站 检查过，并确认施工质量合格的物理点作为标准物理点，将所获得的地震记录中勘探目的 层的地震波参数作为对比的标准值，并依据勘探精度要求确定控制范围，将没有经过现场 旁站检查的物理点记录与其对比，作为对没有现场旁站的物理点记录的评价依据，用以评 价地震采集的施工质量与地震记录质量。该方法对于地表、地下地震地质条件变化不大的 情况下，用于监控和评价地震资料采集质量较为有效，对于南方复杂山地地表、地下地震地 质条件变化剧烈的地区很难适应。另外，中国石油大学编制的微机版评价软件，由于功能不全，运行速度慢，现场可 操作性不强，在业内难以推行。定性分析与评价，人为因素很多，缺乏客观、准确及公正性，不仅费时费力，难以及 时发现问题，及时纠正，对采集中存在的隐性问题更难以发现，对当今超多道、高覆盖、高密 度采集获取的庞大数据量更是难以应付；人工评价、早期微机软件评价方法均难以实施，从 而无法了解整体资料质量变化情况、质量控制效果不佳。因此，根据野外采集现状，寻求一套地震采集资料质量定量分析与评价的技术方 法具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的人为因素很多，缺乏客观、准确及公正 性的缺陷，提出一种地震采集资料质量定量分析与评价方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
1)定义炮点、检波点位置及炮_检关系，确定观测系统；2)采用线性动校正或初至拟合法检测炮点、检波点位置及炮-检关系，确保炮点、检波 点位置及炮-检关系正确；
3)计算单炮记录的平均振幅，形成分布图，分析和统计能量弱的单炮记录；
4)采用相关法计算单炮记录的信噪比，形成分布图，分析和统计信噪比低的单炮记
录；
5)计算单炮记录的似主频，形成分布图，分析和统计似主频低的单炮记录；
6)计算单炮记录初至前背景干扰的平均振幅，形成分布图，分析和统计背景干扰强的 单炮记录；
7)计算低通滤波后单炮记录的平均振幅与优势频带内单炮记录的平均振幅之比，形成 分布图，分析和统计低频干扰强的单炮记录；
8)计算高通滤波后单炮记录的平均振幅与优势频带内单炮记录的平均振幅之比，形成 分布图，分析和统计高频干扰强的单炮记录；
9)识别与统计单炮记录不正常道，形成分布图，分析和统计不正常道数超标的单炮记
录；
10)将步骤3到步骤9统计的结果累计并去掉重复的炮即可得到全区二级品炮数和废 品炮数，完成定量评价。采用线性动校正或初至拟合法检测炮点、检波点位置及炮_检关系，确保炮点、检 波点位置及炮-检关系正确，具体方法为
(1)对初至波进行线性动校正，校正量计算公式为C0RR=X/V，其中C0RR为校正量，X 为炮点到接收点间的距离(炮检距)，V为校正速度，根据初至波是否校平和炮点两边排列 是否对称来判断炮点、检波点位置是否正确；(2)或将初至波拟合曲线显示在初至波上，根 据两者吻合程度来判断炮点、检波点位置是否正确；(3)对于高程变化较剧烈的地区，如要 检查检波点位置是否正确还要结合高程曲线和高程校正后的炮集初至波情况来判断。计算单炮记录的平均振幅，形成分布图，分析和统计能量弱的单炮记录，按以下步 骤实现
平均振幅计算方法为
假设地震数据为X(t)，为连续时间信号，对其做傅立叶变换得到 I二； (0为角频率，f 为频率，t为时间，通常是复数，利用复数
性质可得
,此式中，鴻 )和分别为振幅谱和相位谱，它们用下面的公式
计算
A(m) =+，=tm -1 ZM
式中，和芩为的傅立叶变换的实部和虚部，用实部分量和虚部 分量表示如下
X(o) = Xr+ iXi ,其中 Xr (oj) =A (a>)cos , ( ) = A( )sm ,即为平均振幅，其中n为地震记录采样点数；
得到每炮的平均振幅后，若为试验资料，形成柱状图，若为二维资料，形成单线分布图 或单线振幅曲线图，工区所有测线施工完后，还可以形成平面图；如为三维资料可直接形成 平面分布根据探区地震资料能量统计设置二级品和废品的门槛，就可以统计出二级品和废品的 炮数。 采用相关法计算单炮记录的信噪比，形成分布图，分析和统计信噪比低的单炮记 录，具体方法为
计算每炮记录的信噪比
对于相邻地震道，信号具有相关性，而噪声不具有相关性，对于N道地震记录有 巧(1) = ￡^)+ (1) i为道号，i = 1,2……N，t为时间， 记*为相关符号，则第i道和第i+1道互相关可简化为
巧⑴、+1(f) = [Sj ⑴⑷ + (t)]
通过多道统计计算，可以得到互相关法计算信噪比的公式，其中考虑到同相轴的倾斜 变化或时移，则有
其中为考虑时移量后互相关的最大值，Qu(0)为自相关的最大值， SNR即为信噪比；
得到每炮的信噪比后，若为试验资料，形成柱状图，若为二维资料，形成单线分布图或 单线曲线图，可以根据纵坐标判断哪里信噪比低，哪里信噪比高，工区所有测线施工完后， 还可以形成平面图；如为三维资料可直接形成平面分布平面图上信噪比不同色标也不同，在分布图上可以根据色标分析哪里信噪比高，哪里 信噪比低，找出的单炮记录；
根据探区地震资料信噪比统计设置二级品和废品的门槛，就可以统计出二级品和废品 计算单炮记录的似主频，形成分布图，分析和统计似主频低的单炮记录 每炮记录的似主频具体估算方法为
地震记录道经过傅立叶变换到频率-振幅域，再对其求导，令其导数等于0，得到振幅 的最大值处所对应的频率，定义该频率为此地震道的似主频；
假设地震数据为X(t)，为连续时间信号，对其做傅立叶变换得到
x(a>)=〔雄y似d￡ , CO为角频率，co=2Jif, f为频率，t为时间；的炮数。x{ca)通常是复数，利用复数性质可得
权利要求
1.一种地震采集资料质量定量分析与评价方法，包括以下步骤(1)、定义炮点、检波点位置及炮-检关系，确定观测系统；(2)、采用线性动校正或初至拟合法检测炮点、检波点位置及炮-检关系，确保炮点、检 波点位置及炮-检关系正确；(3 )、计算单炮记录的平均振幅，形成分布图，分析和统计能量弱的单炮记录；(4)、采用相关法计算单炮记录的信噪比，形成分布图，分析和统计信噪比低的单炮记录；(5)、计算单炮记录的似主频，形成分布图，分析和统计似主频低的单炮记录；(6)、计算单炮记录初至前背景干扰的平均振幅，形成分布图，分析和统计背景干扰强 的单炮记录；(7)、计算低通滤波后单炮记录的平均振幅与优势频带内单炮记录的平均振幅之比，形 成分布图，分析和统计低频干扰强的单炮记录；(8)、计算高通滤波后单炮记录的平均振幅与优势频带内单炮记录的平均振幅之比，形 成分布图，分析和统计高频干扰强的单炮记录；(9)、识别与统计单炮记录不正常道，形成分布图，分析和统计不正常道数超标的单炮 记录；(10)、将步骤3到步骤9统计的结果累计并去掉重复的炮即可得到全区二级品炮数和 废品炮数，就完成了定量评价。
2.根据权利要求1所述的一种地震采集资料质量定量分析与评价方法，其特征是采 用线性动校正或初至拟合法检测炮点、检波点位置及炮_检关系，确保炮点、检波点位置及 炮-检关系正确，具体方法为(1)对初至波进行线性动校正，校正量计算公式为C0RR=X/V，其中C0RR为校正量，X 为炮点到接收点间的距离(炮检距)，V为校正速度，根据初至波是否校平和炮点两边排列 是否对称来判断炮点、检波点位置是否正确；(2)或将初至波拟合曲线显示在初至波上，根 据两者吻合程度来判断炮点、检波点位置是否正确；(3)对于高程变化较剧烈的地区，如要 检查检波点位置是否正确还要结合高程曲线和高程校正后的炮集初至波情况来判断。
3.根据权利要求1或2所述的一种地震采集资料质量定量分析与评价方法，其特征是 计算单炮记录的平均振幅，形成分布图，分析和统计能量弱的单炮记录，按以下步骤实现平均振幅计算方法为假设地震数据为x(t)，为连续时间信号，对其做傅立叶变换得到
4.根据权利要求3所述的一种地震采集资料质量定量分析与评价方法，其特征是采 用相关法计算单炮记录的信噪比，形成分布图，分析和统计信噪比低的单炮记录，具体方法 为计算每炮记录的信噪比对于相邻地震道，信号具有相关性，而噪声不具有相关性，对于N道地震记录有 =i为道号，i = 1,2……N，t为时间，记*为相关符号，则第i道和第i+1道互相关可简化为^ =[巧 if)(￡) + %! ]=芍(f) *sM{C} + 巧(f)+ 巧+1 (i)、(￡) + h (/) (f}通过多道统计计算，可以得到互相关法计算信噪比的公式，其中考虑到同相轴的倾斜 变化或时移，则有N-12-1 2-1其中为考虑时移量后互相关的最大值，酬为自相关的最大值， SNR即为信噪比；得到每炮的信噪比后，若为试验资料，形成柱状图，若为二维资料，形成单线分布图或 单线曲线图，可以根据纵坐标判断哪里信噪比低，哪里信噪比高，工区所有测线施工完后， 还可以形成平面图；如为三维资料可直接形成平面分布图；平面图上信噪比不同色标也不同，在分布图上可以根据色标分析哪里信噪比高，哪里 信噪比低，找出的单炮记录；根据探区地震资料信噪比统计设置二级品和废品的门槛，就可以统计出二级品和废品 的炮数。
5.根据权利要求1或2所述的一种地震采集资料质量定量分析与评价方法，其特征是 计算单炮记录的似主频，形成分布图，分析和统计似主频低的单炮记录 每炮记录的似主频具体估算方法为地震记录道经过傅立叶变换到频率_振幅域，再对其求导，令其导数等于0，得到振幅的最大值处所对应的频率，定义该频率为此地震道的似主频；假设地震数据为x(t)，为连续时间信号，对其做傅立叶变换得到= |二论，(0为角频率，co=2 3if, f为频率，t为时间；JT( )通常是复数，利用复数性质可得I( ) =』( )e￥W ,此式中，和分别为振幅谱和相位谱，它们用下面的公式计算_ 卞、_ -1 式( )A(m)= ,jx2Am)+Xf{m)，剩= tan 雨，式中，和孓( )为的傅立叶变换的实部和虚部，其中 Xr (ai)-A( )cos^(at) , Xx (< )= A( ) sm对= 1(0)^求导，令^^ = 0，解此方程则得到"，那么/ =合就是该信 号的似主频；依次求出每道的似主频，对同一炮中所有道的似主频平均，即得到某炮的似主频；得到每炮的似主频后，若为试验资料，形成似柱状图，若为二维资料，形成单线分布图 或单线曲线图，工区所有测线施工完后，还可以形成平面图；如为三维资料可直接形成平面 分布图；根据探区地震资料似主频统计设置二级品和废品的门槛，就可以统计出二级品和废品 的炮数。
6.根据权利要求1或2所述的一种地震采集资料质量定量分析与评价方法，其特征是 计算单炮记录初至前背景干扰的平均振幅，形成分布图，分析和统计背景干扰强的单炮记 录，首先要计算单炮记录初至前背景干扰的平均振幅，计算方法与计算单炮记录平均振幅 方法相同，但时间要控制在初至以前，初至波和初至以下的波不能参与计算；得到每炮的背景干扰平均振幅后，若为二维资料，形成单线分布图或单线曲线图，工区 所有测线施工完后，还可以形成平面图；如为三维资料可直接形成平面分布图；根据探区地震资料背景干扰统计设置二级品和废品的门槛，就可以统计出二级品和废 品的炮数。
7.根据权利要求1或2所述的一种地震采集资料质量定量分析与评价方法，其特征是 计算低通滤波后单炮记录的平均振幅与优势频带内单炮记录的平均振幅之比，形成分布 图，分析和统计低频干扰强的单炮记录，首先用低通滤波器对单炮记录滤波，并计算其平均振幅，并定义为Fd ；用带通滤波器进行滤波，计算优势频带内平均振幅并定义为Fy，求# 或其比值的大小即能代表低频干扰的强弱；算出比值后，若为二维资料，形成单线分布图或单线曲线图，工区所有测线施工完后， 还可以形成平面图；如为三维资料可直接形成平面分布图；根据探区地震资料低频干扰统计设置二级品和废品的门槛，就可以统计出二级品和废 品的炮数。
8.根据权利要求1或2所述的一种地震采集资料质量定量分析与评价方法，其特征 是计算高通滤波后单炮记录的平均振幅与优势频带内单炮记录的平均振幅之比，形成分 布图，分析和统计高频干扰强的单炮记录，首先用高通滤波器对单炮记录滤波，计算其平均振幅并定义为Fg，用带通滤波器进行滤波，计算其平均振幅并定义为Fy，求g或i ,比Fy Fy-Fg值的大小即能代表高频干扰的强弱；得到比值后，若为二维资料，形成单线分布图或单线曲线图，工区所有测线施工完后， 还可以形成平面图；如为三维资料可直接形成平面分布图；根据探区地震资料高频干扰统计设置二级品和废品的门槛，就可以统计出二级品和废 品的炮数。
9.根据权利要求1或2所述的一种地震采集资料质量定量分析与评价方法，其特征是 识别与统计单炮记录不正常道，形成分布图，分析和统计不正常道数超标的单炮记录，首先 要识别与统计单炮记录不正常道，不正常道包括但不限于以下类型①初至不起跳在初至前计算每一道的起跳时间T，然后计算每道起跳时间的增量AI， 如果某道起跳时间增量与该炮起跳时间平均增量相比大于规定值，则可判定为坏道；②极性反转采用相关法可判断某一道是否为反极性，在初至时间内，首先从各道中 求出一模型道M(t)，然后分别用各地震道振幅函数.巧 与复 相关得到相关函数職=1群魂，求max{巧(f) }= Uf)，利用Fa (f)与模型道M(t)的周期关系判断；^)的极性；③最大振幅异常求出各道的最大振幅和各道最大振幅的平均值，根据两者误差判断；④平均振幅异常求出各道的平均振幅和整炮的平均振幅，利用两者误差判断；⑤工业干扰道做傅立叶变换，计算最大振幅、平均振幅和峰值频率。
10.根据三者与工业干扰频率之间误差来判断此道是否为工业干扰道(根据需要，如果 工业电干扰不参与评价，则不需要识别和统计工业电干扰)；⑥主频异常根据各道主频与正常炮的平均主频之间的误差可判断是否为主频异常道；统计出每炮的不正常道数后，若为二维资料，形成单线分布图或单线曲线图，工区所有 测线施工完后，还可以形成平面图；如为三维资料可直接形成平面分布图； 只要设置出二级品和废品的门槛，就可以统计出二级品和废品的炮数。
全文摘要
本发明公开一种地震采集资料质量定量分析与评价方法，属地球物理勘探技术领域，通过分析和统计能量弱的单炮记录、噪比低的单炮记录、主频低的单炮记录、背景干扰强的单炮记录、低频干扰强的单炮记录、高频干扰强的单炮记录及不正常道数超标的单炮记录，累计并去掉重复的炮即可得到全区二级品炮数和废品炮数，该方法可从点、线、面、体上控制、掌握了解资料变化情况，及时监控野外地震采集资料质量，及时发现问题，及时反馈，及时整改，达到获得高质量地震资料采集数据的目的，同时既省时、省力，又科学、客观、公正地完成地震资料采集数据的评价。
文档编号G01V1/28GK102004264SQ20101051026
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者居兴国, 康家光, 敬朋贵, 朱白文, 李桂林, 杨子建, 王汝珍, 肖兰雄, 谢红斌, 陈高, 齐中山 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司勘探南方分公司
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