一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法和装置与流程

1.本发明涉及三维地震采集技术领域，尤其涉及一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法和装置。


背景技术：

2.当前随着油气勘探的深入，三维地震采集进入“两宽一高”的时代。但是，由于一些无法抗拒的因素，如复杂的地形、众多的障碍物、确定的施工成本等，导致“两宽一高”三维地震采集技术无法实施。
3.近些年，基于非规则变换的三维地震采集技术得到了快速发展。该技术进行非等间隔数据采样，通过非等间隔数学变换及相关处理，然后通过逆变换进行数据重构，实现资料成像精度的提高。基于非规则变换的三维地震采集技术，其实现包括关键部分是：如何实现接收点、激发点数量在满足成本要求的同时具有满足稀疏采样要求的分布，实现地震采集观测系统的设计。
4.现有技术中没有关于三维非规则采样地震采集观测系统设计的方案。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法，实现了三维非规则采样地震采集观测系统的快速准确建立，该方法包括：
6.根据地质任务要求，建立成像道集；
7.根据成像道集，确定接收点期望图像和激发点期望图像；
8.对接收点期望图像和激发点期望图像进行稀疏采样处理，确定稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图；
9.对稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图进行稀疏变换和逆变检验，确定恢复图像；
10.根据恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图，确定接收点和激发点；
11.根据接收点和激发点，建立三维非规则采样地震采集观测系统。
12.本发明实施例还提供一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置，包括：
13.成像道集建立模块，用于根据地质任务要求，建立成像道集；
14.接收点期望图像和激发点期望图像确定模块，用于根据成像道集，确定接收点期望图像和激发点期望图像；
15.稀疏采样处理模块，用于对接收点期望图像和激发点期望图像进行稀疏采样处理，确定稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图；
16.恢复图像确定模块，用于对稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图进行稀疏变换和逆变检验，确定恢复图像；
17.接收点和激发点确定模块，用于根据恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图，确定接收点和激发点；
18.三维非规则采样地震采集观测系统建立模块，用于根据接收点和激发点，建立三维非规则采样地震采集观测系统。
19.本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述三维非规则采样地震采集观测系统设计方法。
20.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行实现上述三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的计算机程序。
21.本发明实施例提供的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法和装置，利用成像道集确定接收点期望图像和激发点期望图，进行稀疏采样处理和基于非规则变换的稀疏变换和逆变检验，输出回复图像，将恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图进行对比，得出接收点和激发点，最终建立三维非规则采样地震采集观测系统；本发明实施例可以实现在相同地震资料采集成本下获得更高质量的地震采集成像，或者在不低于地震采集成像质量要求的条件下实现更低成本的地震资料采集。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
23.图1为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法示意图。
24.图2为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的成像道集示意图。
25.图3为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的成像道集布设后的接收点示意图。
26.图4为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的成像道集布设后的接收点重复度图。
27.图5为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的稀疏采样后的接收点示意图。
28.图6为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的稀疏采样后的接收点重复度图。
29.图7为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的恢复图像示意图。
30.图8为运行本发明实施的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的计算机装置示意图。
31.图9为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置示意图。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并
不作为对本发明的限定。
33.如图1本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法示意图所示，本发明实施例提供一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法，实现了三维非规则采样地震采集观测系统的快速准确建立，该方法包括：
34.步骤101：根据地质任务要求，建立成像道集；
35.步骤102：根据成像道集，确定接收点期望图像和激发点期望图像；
36.步骤103：对接收点期望图像和激发点期望图像进行稀疏采样处理，确定稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图；
37.步骤104：对稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图进行稀疏变换和逆变检验，确定恢复图像；
38.步骤105：根据恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图，确定接收点和激发点；
39.步骤106：根据接收点和激发点，建立三维非规则采样地震采集观测系统。
40.本发明实施例提供的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法，利用成像道集确定接收点期望图像和激发点期望图，进行稀疏采样处理和基于非规则变换的稀疏变换和逆变检验，输出回复图像，将恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图进行对比，得出接收点和激发点，最终建立三维非规则采样地震采集观测系统；本发明实施例可以实现在相同地震资料采集成本下获得更高质量的地震采集成像，或者在不低于地震采集成像质量要求的条件下实现更低成本的地震资料采集。
41.本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法，在具体实施时可以包括：
42.根据地质任务要求，建立成像道集；根据成像道集，确定接收点期望图像和激发点期望图像；对接收点期望图像和激发点期望图像进行稀疏采样处理，确定稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图；对稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图进行稀疏变换和逆变检验，确定恢复图像；根据恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图，确定接收点和激发点；根据接收点和激发点，建立三维非规则采样地震采集观测系统。
43.图2为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的成像道集示意图。如图2所示，在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法时，在一个实施例中，根据地质任务要求，建立成像道集，包括：
44.按照满足目的层信噪比和分辨率的要求，根据地质任务要求建立不同目的层成像道集。
45.实施例中，根据地质任务要求建立不同目的层成像道集，要求成像道集叠加后满足目的层的信噪比和分辨率的要求，根据需要其叠前属性也可以进一步满足地质解释、甚至油藏描述、储层预测等要求。
46.图3为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的成像道集布设后的接收点示意图。图4为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的成像道集布设后的接收点重复度图。如图3和图4所示，在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法时，在一个实施例中，根据成像道集，确定接收点期望图像和激发点期望图像，包括：
47.将成像道集按照目的层成像要求在各目的层上布设，生成各目的层对应的接收点在参考面投影位置和激发点在参考面投影位置、以及全部目的层对应的接收点在参考面投影位置和激发点在参考面投影位置；
48.统计参考面上每个接收点位置处接收点数量和激发点位置处激发点数量，作为接收点位置重复度和激发点位置重复度；
49.以参考面接收点的位置和接收点位置重复度为基础，生成接收点期望图像；
50.以参考面激发点的位置和激发点位置重复度为基础，生成激发点期望图像。
51.在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法时，在一个实施例中，在统计参考面上每个接收点位置处接收点数量和激发点位置处激发点数量时，
52.当接收点和激发点重复度较低时，设定用于统计的圆半径，统计每个圆内点数作为每个接收点位置处的接收点位置重复度和激发点位置处的激发点位置重复度。
53.实施例中，将各目的层的成像道集按照目的层成像要求在各目的层上布设，生成各目的层对应的接收点在参考面投影位置和/或激发点在参考面投影位置、以及全部目的层对应的接收点在参考面投影位置和/或激发点在参考面投影位置。
54.统计参考面上每个接收点位置处接收点数量和/或激发点位置处激发点数量，作为点位置重复度；当接收点和/或激发点重复度较低时，可以根据实际情况给定用于统计的圆半径，统计每个圆内点数作为每个接收点位置处接收点重复度和/或激发点位置处激发点重复度。
55.以参考面接收点的位置(x、y坐标)和接收点位置重复度为基础，生成接收点期望图像(即参考面接收点图像)；
56.以参考面激发点的位置(x、y坐标)和激发点位置重复度为基础，生成激发点期望图像(即参考面激发点图像)。
57.在具体实施时，通常可以海平面为参考面，也可以任意一水平面为参考面，上述两种方式均在本发明实施例的保护范围内。
58.图5为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的稀疏采样后的接收点示意图。图6为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的稀疏采样后的接收点重复度图。如图5和图6所示，在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法时，在一个实施例中，对接收点期望图像和激发点期望图像进行稀疏采样处理，确定稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图包括：
59.根据接收点期望图像，计算接收点重复度；
60.根据激发点期望图像，计算激发点重复度；
61.依据接收点位置和接收点重复度、激发点位置和激发点重复度，建立稀疏处理公式；
62.利用稀疏处理公式进行稀疏处理，确定实际获得稀疏采样点数；
63.在实际获得稀疏采样点数与期望获得稀疏采样点数间的差值满足设定稀疏误差时，完成稀疏采样处理，确定稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图。
64.在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法时，
在一个实施例中，按如下方式，建立稀疏处理公式：
65.ep＝csp(n,s
xi
,s
yi
,p
i
)
66.其中，ep为期望获得稀疏采样点数，csp为稀疏处理函数，n为接收点和激发的期望点数，s
xi
为第i个采样网格x方向的采样尺寸，s
yi
为第i个采样网格y方向的采样尺寸，p
i
为第i个采样网格的点重复度；
[0067][0068][0069]
其中，s
x0
为x方向最小采样网格尺寸，kx为x方向采样网格尺寸调节系数，p
0i
为为第i个采样网格的点重复度，s
y0
为y方向最小采样网格尺寸，ky为y方向采样网格尺寸调节系数。
[0070]
前述提到的建立稀疏处理公式的表达式为举例说明，本领域技术人员可以理解，在实施时还可以根据需要对上述公式进行一定形式的变形和添加其它的参数或数据，或者提供其它的具体公式，这些变化例均应落入本发明的保护范围。
[0071]
在实施例中，对接收点期望图像和/或激发点期望图像计算其各自总的点重复度p，依据各自的点位置和点重复度，建立接收点和激发点各自的期望点数n、稀疏采样步长sxi和syi、重复度pi和期望稀疏采样处理后点数ep间函数关系：
[0072]
ep＝csp(n,s
xi
,s
yi
,p
i
)
ꢀꢀ①
[0073]
ep为期望获得稀疏采样点数，csp为稀疏处理函数，n为接收点和激发的期望点数，s
xi
为第i个采样网格x方向的采样尺寸(通过如下的公式
②
计算得到)，s
yi
为第i个采样网格y方向的采样尺寸(通过如下的公式
③
计算得到)，p
i
为第i个采样网格的点重复度。
[0074][0075][0076]
其中，s
x0
为x方向最小采样网格尺寸，kx为x方向采样网格尺寸调节系数，p
0i
为为第i个采样网格(以最小采样网格尺寸建立的)的点重复度，s
y0
为y方向最小采样网格尺寸，ky为y方向采样网格尺寸调节系数
[0077]
采用公式
①
进行稀疏处理，当实际获得的稀疏采样处理点数和期望获得的稀疏采样点数ep间差值满足设定稀疏误差err的要求时，即公式
④
：
[0078][0079]
一次稀疏采样处理完成。
[0080]
图7为本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的恢复图像示意图。如图7所示，在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法时，在一个实施例中，对稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图进行稀疏变换和逆变检验，确定恢复图像，包括：
[0081]
对稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图进行稀疏变换，确定稀疏变换后的谱；
[0082]
将稀疏变换后的谱进行逆变换生成恢复图像。
[0083]
在实施例中，对稀疏采样处理完成后的接收点期望图像和激发点期望图进行稀疏变换(例如：wavelet变换、curvelet变换、dreamlet变换等)，得到稀疏变换后的谱，将稀疏变换后的谱经处理后再进行逆变换生成采样点位置和点重复度组成的恢复图像。
[0084]
在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法时，在一个实施例中，根据恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图，确定接收点和激发点，包括：
[0085]
对比恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图像之间的输出误差；
[0086]
在恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图像之间的输出误差未满足设定要求时，以最小采样网格尺寸，对接收点期望图像和激发点期望图像稀疏采样处理进行迭代，直至恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图像之间的输出误差满足设定要求，确定接收点和激发点。
[0087]
在实施例中，对比恢复图像和其对应的接收点期望图像和/或激发点期望图像；按照贪心算法，若恢复图像和其对应的接收点期望图像和/或激发点期望图像间误差满足设定要求，稀疏采样处理正式完成；否则修改最小网格尺寸s
x0
和s
y0
，对接收点期望图像和激发点期望图像稀疏采样处理进行迭代，直至恢复图像和和其对应的期望接收点图像或激发点期望图像间误差满足要求。
[0088]
在实施例中，根据接收点和激发点，建立三维非规则采样地震采集观测系统，包括：利用接收点和激发点建立激发点和接收点间的关系，建立三维非规则采样地震采集观测系统。
[0089]
本发明实施例根据非规则变换原理通过稀疏采样处理和基于非规则变换稀疏变换检验，最终生成稀疏采样后的激发点位置、接收点位置、以及它们间关系一种三维观测系统设计方法。
[0090]
本发明基于叠前成像、地质模型和非规则变换(稀疏采样)理论等创造的，主要实现步骤为：基于叠前成像要求建立期望成像道集；利用模型布设成像道集生成期望的接收点图像和(或)激发点图像；根据非规则变换(稀疏采样)理论对期望的接收点图像和(或)激发点图像进行稀疏采样处理，实现接收点数量和激发点数量满足成本要求；建立稀疏采样后激发点和接收点关系，从而建立三维非规则采样地震采集观测系统。
[0091]
如图8所示，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述三维非规则采样地震采集观测系统设计方法。
[0092]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行实现上述三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的计算机程序。
[0093]
本发明实施例中还提供了一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法相似，因此该装置的实施可以参见一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法的实施，重复之处不再赘述。
[0094]
如图9本发明实施例一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置示意图所示，本发明实施例还提供一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置，具体实施时可以包括：
[0095]
成像道集建立模块901，用于根据地质任务要求，建立成像道集；
[0096]
接收点期望图像和激发点期望图像确定模块902，用于根据成像道集，确定接收点期望图像和激发点期望图像；
[0097]
稀疏采样处理模块903，用于对接收点期望图像和激发点期望图像进行稀疏采样处理，确定稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图；
[0098]
恢复图像确定模块904，用于对稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图进行稀疏变换和逆变检验，确定恢复图像；
[0099]
接收点和激发点确定模块905，用于根据恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图，确定接收点和激发点；
[0100]
三维非规则采样地震采集观测系统建立模块906，用于根据接收点和激发点，建立三维非规则采样地震采集观测系统。
[0101]
在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置时，在一个实施例中，成像道集建立模块，具体用于：
[0102]
按照满足目的层信噪比和分辨率的要求，根据地质任务要求建立不同目的层成像道集。
[0103]
在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置时，在一个实施例中，接收点期望图像和激发点期望图像确定模块，具体用于：
[0104]
将成像道集按照目的层成像要求在各目的层上布设，生成各目的层对应的接收点在参考面投影位置和激发点在参考面投影位置、以及全部目的层对应的接收点在参考面投影位置和激发点在参考面投影位置；
[0105]
统计参考面上每个接收点位置处接收点数量和激发点位置处激发点数量，作为接收点位置重复度和激发点位置重复度；
[0106]
以参考面接收点的位置和接收点位置重复度为基础，生成接收点期望图像；
[0107]
以参考面激发点的位置和激发点位置重复度为基础，生成激发点期望图像。
[0108]
在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置时，在一个实施例中，接收点期望图像和激发点期望图像确定模块，还用于：
[0109]
在统计参考面上每个接收点位置处接收点数量和激发点位置处激发点数量时，
[0110]
当接收点和激发点重复度较低时，设定用于统计的圆半径，统计每个圆内点数作为每个接收点位置处的接收点位置重复度和激发点位置处的激发点位置重复度。
[0111]
在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置时，在一个实施例中，稀疏采样处理模块，具体用于：
[0112]
根据接收点期望图像，计算接收点重复度；
[0113]
根据激发点期望图像，计算激发点重复度；
[0114]
依据接收点位置和接收点重复度、激发点位置和激发点重复度，建立稀疏处理公式；
[0115]
利用稀疏处理公式进行稀疏处理，确定实际获得稀疏采样点数；
[0116]
在实际获得稀疏采样点数与期望获得稀疏采样点数间的差值满足设定稀疏误差时，完成稀疏采样处理，确定稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图。
[0117]
在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置时，在一个实施例中，稀疏采样处理模块，还用于按如下方式，建立稀疏处理公式：
[0118]
ep＝csp(n,s
xi
,s
yi
,p
i
)
[0119]
其中，ep为期望获得稀疏采样点数，csp为稀疏处理函数，n为接收点和激发的期望点数，s
xi
为第i个采样网格x方向的采样尺寸，s
yi
为第i个采样网格y方向的采样尺寸，p
i
为第i个采样网格的点重复度；
[0120][0121][0122]
其中，s
x0
为x方向最小采样网格尺寸，kx为x方向采样网格尺寸调节系数，p
0i
为为第i个采样网格的点重复度，s
y0
为y方向最小采样网格尺寸，ky为y方向采样网格尺寸调节系数。
[0123]
在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置时，在一个实施例中，恢复图像确定模块，具体用于：
[0124]
对稀疏采样处理后的接收点期望图像和激发点期望图进行稀疏变换，确定稀疏变换后的谱；
[0125]
将稀疏变换后的谱进行逆变换生成恢复图像。
[0126]
在具体实施本发明实施例的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计装置时，在一个实施例中，接收点和激发点确定模块，具体用于：
[0127]
对比恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图像之间的输出误差；
[0128]
在恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图像之间的输出误差未满足设定要求时，以最小采样网格尺寸，对接收点期望图像和激发点期望图像稀疏采样处理进行迭代，直至恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图像之间的输出误差满足设定要求，确定接收点和激发点。
[0129]
综上，本发明实施例提供的一种三维非规则采样地震采集观测系统设计方法和装置，利用成像道集确定接收点期望图像和激发点期望图，进行稀疏采样处理和基于非规则变换的稀疏变换和逆变检验，输出回复图像，将恢复图像与接收点期望图像和激发点期望图进行对比，得出接收点和激发点，最终建立三维非规则采样地震采集观测系统；本发明实施例可以实现在相同地震资料采集成本下获得更高质量的地震采集成像，或者在不低于地震采集成像质量要求的条件下实现更低成本的地震资料采集。
[0130]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0131]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程
图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0132]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0133]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0134]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。