井间地震走时数据自动质控与补采任务生成方法及系统

本发明涉及地球物理勘探数据处理，具体是井间地震走时数据自动质控与补采任务生成方法及系统。

背景技术：

1、三维井间地震利用源井与检波井之间的弹性波传播信息探测井间介质结构。采集系统通常由震源控制、检波采集、深度测量、通道映射、井轨迹管理、波形存储和初至拾取等部分组成。采集时，按观测计划在不同源深激发并记录震源事件及多通道波形，再结合深度、通道映射和井轨迹资料确定传播端点，提取初至走时。整理后的走时数据用于速度结构分析、层析成像和工程地质解释。

2、震源事件、源深、检深、接收通道、井轨迹、波形和初至结果分散存储时，可能出现错绑、漏绑或重复绑定。波形清晰并不证明通道对应了正确检深，初至可拾取也不等于走时关系可用。仅检查设备状态或单道波形，难以同时核验具体传播关系的完整性、身份和物理合理性。若数据状态与处置动作未分离，还可能把可通过已有资料修复的记录直接转为现场补采，或在补采完成后未核对同一目标关系是否真正恢复。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供井间地震走时数据自动质控与补采任务生成方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、井间地震走时数据自动质控与补采任务生成方法，包括以下步骤：

4、步骤1：接入震源事件数据、波形数据、深度编码数据、通道映射表与井轨迹资料，生成以源深-检深传播关系为基本单位的源深-检深走时关系记录，作为质控与补采的基本处理对象；

5、步骤2：对所述源深-检深走时关系记录按照递进顺序执行校核；前序校核未通过时，停止该记录本轮后续有效观测准入校核，保留已取得的校核结果及异常原因，未执行的校核项记为未执行，并进入恢复方式判定或人工复核；形成新版本后重新启动校核；

6、依次执行记录完整性校核、通道-深度一致性硬门控校核、初至质量校核，以及井轨迹修正距离、表观速度边界、邻域走时连续性三级物理合理性校核，生成对应的数据状态与异常原因信息；

7、步骤3：针对未取得有效资格的记录，根据所述异常原因信息并结合现有资料的观测恢复能力，判定恢复方式并生成补采指示；

8、步骤4：对判定为需要现场补采的记录，按深度连续条件、有效记录阻断条件进行区间整理，生成候选或待确认补采任务；获得授权并满足现场执行条件后，任务进入待执行状态；

9、步骤5：补采数据导入后，将新数据绑定至对应源深-检深走时关系记录，重新执行全部校核流程，形成质控闭环。

10、作为本发明进一步的方案：所述通道-深度一致性硬门控校核具体为：

11、读取目标通道对应的设计检深与实际检深，计算二者差值的绝对值作为深度偏差；

12、在实际检深来源及其与检波器单元的对应可确认、测深不确定度满足预设校核要求时，深度偏差不大于预设深度容差判定为通过，超过容差判定为通道-深度不一致；来源或不确定度不能确认时保留待复核；所述深度容差取值不大于相邻检波器名义道间距的二分之一；

13、当多个相邻通道出现同向深度偏差或存在系统性映射错配嫌疑时，启动整串映射一致性复核：建立有限候选映射集合，对每个候选映射计算联合一致性代价

14、；

15、其中，表示一个候选通道—检波器单元映射，表示该候选映射的联合一致性代价；为设计检深与实际检深的归一化偏差项，为相邻通道间距偏差项，为候选映射下与可信邻域走时参考的偏差项，为结构惩罚项，、、和分别为各项的权重，均为非负值，权重和为1；仅在已导入可追踪且经复核的初至及可信邻域参考均可用时参与计算；当初至和可信邻域参考中的至少一者不可用时，不参与计算，其权重置为零，其余可用项的权重按其余可用项的原权重之和重新归一化；当其余可用项的权重之和为零，或剩余证据不能支持映射确认时，不自动确认映射；

16、依据联合一致性代价确定候选映射；能够唯一确认映射关系时，确认该候选映射，生成新的映射版本，并重新执行逐通道深度差校核；存在映射歧义或证据不足、不能唯一确认时，保留原异常记录及原映射，转入人工复核。

17、作为本发明进一步的方案：所述初至质量校核具体为：

18、对通道-深度一致性硬门控校核通过的记录进行波形预处理；构造初至搜索窗前，检查目标源深和检深是否位于井轨迹有效范围、三维端点能否唯一确定，以及源点-检波点距离是否可计算且为有限正值；不能确认时记录几何原因并转入恢复方式判定或人工复核；确认后，基于该版本井轨迹修正距离与表观首波速度范围建立初至搜索窗；

19、在初至搜索窗内生成多个候选初至，对每个候选初至从波形突变强度、初至邻域信噪比、搜索窗位置合理性、邻域走时一致性、重复采集稳定性、波形饱和或裁剪情况维度进行综合评分，并根据波形质量与邻域数据完备度调整各评分项的权重；当某一评价项因缺少邻域有效记录、重复采集数据或其他计算该评价项所需的输入数据而无法计算时，剔除该评价项，并对其余评价项重新分配权重；

20、选取综合评分最高的候选初至；仅当其满足预设质量阈值且满足预设候选区分条件时，才确认为最终初至走时，并同步生成初至质量信息；候选评分接近或无法唯一确认时，不自动确认最终初至，保留候选及原因；已有明确异常或缺失证据时保留相应状态，否则标记为可疑并转入复核。

21、作为本发明进一步的方案：所述三级物理合理性校核采用非补偿式判定逻辑，后序校核结果不得反向抵消前序校核的失败结论，具体包括：

22、第一级井轨迹修正距离门控：调用并复核构造初至搜索窗时所用版本的井轨迹、三维源点和检波点坐标及源点-检波点空间距离；来源可追踪、版本一致、坐标有效且距离为有限正值时进入下一级；几何资料发生变更时重新构造搜索窗并确定初至；

23、第二级表观速度边界门控：根据可信表观首波速度范围、空间距离与记录级允许时间容差，建立记录专属的走时合理区间，初至走时位于该区间内时进入下一级；

24、第三级邻域走时连续性门控：在邻域记录满足前置校核条件、源深-检深分布能够支持二维拟合时，拟合源深-检深二维局部加权线性参考走时面，并采用局部尺度形成标准化偏差：

25、；

26、其中，为目标记录初至走时，为邻域走时残差的局部标准差，为防止分母为零设置的小正数；为邻域走时标准化偏差，上标n为邻域校核标识；s、r分别为源深位置和检深位置的索引；参考走时面中的、分别为源深和检深，为对应位置的预测走时，loc表示局部。

27、当邻域数量、几何条件及局部尺度满足预设要求，且标准化偏差未超过阈值时，判定为通过；邻域不足、参考不稳定或局部尺度不能可靠估计时，标记为证据不足并转入复核。

28、作为本发明进一步的方案：所述数据状态与补采指示相互分离，数据状态仅依据校核事实确定，与后续处置方式无关；

29、所述数据状态包括未校核、有效、可疑、异常和缺失五类；

30、有效记录对应无需恢复；对于未取得有效资格的记录，所述恢复方式包括重新绑定恢复、重新处理恢复、需现场补采和待人工复核四类，其中待人工复核包括恢复证据不足或当前尚无可执行恢复路径的情形；

31、所述补采指示包括不补采、重新绑定后复核、重新处理后复核、建议补采、要求补采、人工复核、暂缓补采、授权豁免，数据状态与补采指示不一一对应。

32、井间地震走时数据自动质控与补采任务生成系统，包括主控处理单元，以及分别与主控处理单元连接的任务配置与参数管理单元、数据接入单元、源深-检深走时关系记录生成单元、走时有效性自动校核单元、状态编码与异常原因记录单元、恢复方式与补采动作决策单元、补采任务生成单元、人工复核与授权确认单元、数据输出与归档单元；

33、所述源深-检深走时关系记录生成单元用于将震源事件、深度、通道、波形与井轨迹信息统一绑定，生成以源深-检深传播关系为基本单位的源深-检深走时关系记录；

34、所述走时有效性自动校核单元用于按照递进顺序对所述源深-检深走时关系记录执行记录完整性校核、通道-深度一致性硬门控校核、初至质量校核以及三级物理合理性校核；前序校核未通过时，停止该记录本轮后续有效观测准入校核，保留已取得的校核结果及异常原因，未执行的校核项记为未执行，并转入恢复方式判定或人工复核；形成新版本后重新启动校核；

35、所述状态编码与异常原因记录单元用于根据校核结果生成数据状态与异常原因信息；

36、所述恢复方式与补采动作决策单元用于根据异常原因与现有资料恢复能力判定恢复方式并生成补采指示；

37、所述补采任务生成单元用于对需现场补采的记录按深度连续规则、有效记录阻断规则整理生成补采任务；

38、所述系统在补采数据导入后重新执行全部校核流程，形成质控闭环。

39、作为本发明进一步的方案：所述走时有效性自动校核单元包括依次串联的记录完整性校核模块、通道-深度一致性校核模块、初至确定与质量校核模块、走时物理合理性校核模块；

40、所述走时物理合理性校核模块包括依次级联的井轨迹修正距离门控模块、表观速度边界门控模块、邻域走时连续性门控模块，采用非补偿式判定逻辑，后级校核结果不得反向抵消前级校核的失败结论。

41、作为本发明进一步的方案：所述通道-深度一致性校核模块用于执行逐通道深度差硬门控校核，并在存在系统性映射错配嫌疑时启动整串映射一致性复核；

42、所述整串映射一致性复核通过建立有限候选映射集合，对每个候选映射计算联合一致性代价；依据联合一致性代价确定候选映射；能够唯一确认映射关系时，确认该候选映射，生成新的映射版本，并重新执行逐通道校核；存在映射歧义或证据不足、不能唯一确认时，保留原异常记录及原映射，转入人工复核。

43、作为本发明进一步的方案：所述初至确定与质量校核模块包括波形预处理子模块、初至搜索窗确定子模块、候选初至生成子模块、候选初至竞争评分子模块、最终初至确定子模块；

44、所述候选初至竞争评分子模块从波形突变强度、初至邻域信噪比、搜索窗位置合理性、邻域走时一致性、重复采集稳定性、波形饱和或裁剪情况维度对候选初至进行综合评分，并根据波形质量、邻域数据完备度调整各评分项的权重；当某一评价项因缺少邻域有效记录、重复采集数据或其他计算该评价项所需的输入数据而无法计算时，剔除该评价项，并对其余评价项重新分配权重；

45、所述最终初至确定子模块选取综合评分最高的候选初至；仅当其满足预设质量阈值且满足预设候选区分条件时，才确认为最终初至走时，并生成初至质量信息；候选评分接近或无法唯一确认时，不自动确认最终初至，保留候选及原因；已有明确异常或缺失证据时保留相应状态，否则标记为可疑并转入复核。

46、作为本发明进一步的方案：所述补采任务生成单元包括补采分组合并模块、任务生成模块、任务管理模块；

47、所述补采分组合并模块用于对待补采记录按井对、同一采集批次或经核验的兼容批次、补采方向、采集配置分组排序，依据深度连续条件、有效记录阻断条件、配置相容条件合并生成连续补采区间，并依据代价函数从候选任务组合方案中确定执行方案；

48、所述任务生成模块用于将选定的连续区间或单点关系整理为候选或待确认任务，保存任务编号、版本、目标井对及深度范围、必需恢复关系清单、采集配置和验收条件；获得授权且现场执行条件满足后，由任务管理模块将该任务转为待执行状态；

49、所述任务管理模块用于为每项补采任务冻结必需恢复关系清单并管理任务状态，补采数据导入并重新校核后，仅当全部冻结的必需恢复关系均通过重新校核时，将对应任务标记为关闭状态。

50、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

51、以具体的源深-检深走时关系记录为处理对象，将事件、深度、通道、波形、井轨迹和初至信息关联，便于识别错绑、漏绑及重复绑定。

52、依次执行身份、初至质量和传播物理校核，能够识别波形正常但通道-深度关系错误的情况，避免以波形质量补偿身份不一致。

53、先判断既有资料能否通过重新绑定或重新处理恢复观测，再确定现场补采，减少把所有异常或可疑记录直接转为补采任务的情况。

54、按深度连续、有效记录阻断及采集配置等条件整理任务；补采后重新核验冻结的目标关系，只有全部通过才关闭任务。