具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明一个实施例的组合密度的海底节点地震采集方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S101，根据勘探目标的目的层深度，计算用于地震成像的第一区域的外扩孔径，并确定第一区域的第一炮点采样密度；

具体的，根据所述目的层深度确定最长偏移距，并基于第一预设条件进一步确定所述第一区域的外扩孔径；其中，所述第一预设条件包括：动校拉伸率低于第一阈值，速度分析精度误差低于第二阈值，反射系数符合稳定，避开直达波和初至折射波的干涉；

根据所述第一区域的外扩孔径，确定所述第一区域；

根据目的层网格信息，确定所述第一区域的第一炮点采样密度。

由于第一区域用于地震成像，因此需要满足地震成像对于观测系统的要求。目前地震勘探基本采用反射波进行地震成像，反射波的最大偏移距受到速度分析精度的要求，越大的偏移距越有利于提高速度精度和各向异性参数的精度，而最大偏移距要满足AVO(Amplitude variation with offset，振幅随偏移距的变化)分析角度的要求。AVO分析要求45度以上的反射角度资料，因此，最大偏移距长度大于等于目的层的深度，才能满足AVO参数反演的要求。

最大偏移距的长度还受到动校正拉伸程度的影响，根据经验若动校拉伸率超过20％会降低叠加剖面分辨率。同时，有效最大偏移距还受到反射系数稳定性的影响，当反射角接近临界角、偏移距过大时，则反射系数不再稳定，会降低叠加剖面振幅精度。在采用反射波进行地震成像时，最大偏移距会对应用于观测的电缆长度，而过长的电缆长度对地震成像的改善十分有限，却极大地增加了施工成本。因此，确定所述最长偏移距，需要满足动校拉伸率低于第一阈值，速度分析精度误差低于第二阈值，反射系数符合稳定，避开直达波和初至折射波的干涉，即满足所述第一预设条件。

优选的，所述第一预设条件中，第一阈值可以为10％，第二阈值可以为6％；即动校拉伸率低于10％，速度分析精度误差低于6％，反射系数稳定，避开直达波和初至折射波的干涉。

在满足所述第一预设条件时，所述第一区域的外扩孔径等于所述最长偏移距离，所述最长偏移距离等于所述目的层深度。

步骤S102，计算用于全波形地震反演的第二区域的外扩孔径，并确定第二区域的第二炮点采集密度；

具体的，所述计算用于全波形地震反演的第二区域的外扩孔径进一步包括：

建立模型速度场，在地表进行回转波射线分析，确认经过目的层的射线主要偏移距分布范围，确定为所述用于给全波形地震反演的第二区域的外扩孔径。

优选的，所述第二区域的外扩孔径为所述目的层深度的3倍，并以此计算出所述第二区域的外扩孔径。

具体的，所述确定第二区域的第二炮点采集密度进一步包括：

根据全波形反演最高反演频率与地震成像频率，计算第一系数；

根据所述第一炮点采样密度以及所述第一系数，计算得出所述第二炮点采集密度。

目前全波形反演的最高反演频率不超过20hz，而大多数地震成像频率为60hz，即最高反演频率为地震成像频率的1/3。通过该频率之比计算所述第二炮点采集密度。

优选的，所述第一系数为1/3，即第二炮点采集密度为所述第一炮点采集密度的1/3。

步骤S103，组合所述第一区域和所述第二区域，针对重合区域采用所述第一炮点采样密度进行勘探观测，针对非重合区域采用所述第二炮点采样密度进行勘探观测。

具体的，所述组合所述第一区域和所述第二区域进一步包括：

基于所述第一区域以及所述第二区域的位置和面积大小进行重叠，得出所述重合区域和所述不重合区域。

所述第一区域与所述第二区域是以中心对齐的方式进行重叠。

具体的，在所述针对重合区域采用所述第一炮点采样密度进行勘探观测，针对非重合区域采用所述第二炮点采样密度进行勘察观测之后，所述方法进一步包括：

获取针对所述重合区域勘探观测的第一观测结果以及针对所述不重合区域勘探观测的第二观测结果；基于所述第一观测结果以及所述第二观测结果一同进行所述全波形地震反演。

将所述第一区域和所述第二区域组合后，针对重合区域采用所述第一炮点采样密度进行勘探观测，针对非重合区域采用所述第二炮点采样密度进行勘探观测；其中，在重合区域采用针对地震成像计算的面元来确定所述第一炮点采样密度；在非重合区域则采用针对全波形反演计算的面元来确定所述第二炮点采样密度。

具体的，在基于所述第一观测结果以及所述第二观测结果一同进行所述全波形地震反演的过程中，在全波形反演的初期，主要利用大偏移距低密度地震数据，即第二观测结果来反演模型的背景速度场；在全波形反演的后期，主要利用小偏移距高密度的地震数据，即第一观测结果来反演模型的高频成分并对地震数据进行偏移成像。

根据本实施例提供的组合密度的海底节点地震采集方法，根据勘探目标的目的层深度，计算用于地震成像的第一区域的外扩孔径，并确定第一区域的第一炮点采样密度；计算用于全波形地震反演的第二区域的外扩孔径，并确定第二区域的第二炮点采集密度；组合所述第一区域和所述第二区域，针对重合区域采用所述第一炮点采样密度进行勘探观测，针对非重合区域采用所述第二炮点采样密度进行勘探观测。利用本发明提供的技术方案，能够基于针对地震成像和全波形反演的不同需求，确定出两组不同的偏移距和采样密度，并将这两组不同的偏移距和采样密度所确定出的采样区域进行组合，最终生成能够同时满足地震成像和全波形反演要求的地震采集方式。该方案有效改善了现有技术中地震勘探只能通过地震成像或全波形反演其中的一种方式进行勘探观测的问题，在保证低成本的情况下，同时满足地震成像和全波形反演的要求，且同时实现偏移成像和全波形反演分别具有的勘探优势，既提高了速度精度和各向异性参数的精度，也保证了后续反演的收敛性，极大地提高了地震勘探的效率，降低了勘探成本。

图2示出了根据本发明另一个实施例的确定地震成像所要求的第一区域第一炮点采样密度方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤S201，根据所述目的层网格信息以及第二预设条件，确定目的层网格面元边长b1、b2。

具体的，所述第二预设条件包括：

b1≤v_rms/(4×f_max×sinθ)

b2≤v_rms/(2×f_p)

其中，b1为满足最高无混叠频率要求的面元边长，v_rms为目的层论证网格点上覆地层均方根速度，f_max为目的层论证网格点最高无混叠频率；θ为目的层论证网格点的地层倾角；b2为满足横向分辨率要求的面元边长，f_p为目的层论证网格点的主频。

步骤S202，根据所述目的层网格面元边长b1、b2的最小值，计算所述目的层论证网格点的面元大小。

具体的，根据步骤S201中的第二预设条件，确定出所述目的层网格面元边长b1、b2的最小值，在根据该边长b1、b2的最小值计算出所述目的层论证网格点的面元大小。

步骤S203，根据所述第一区域的外扩孔径，计算得出所述第一区域的面积。

具体的，所述第一区域的外扩孔径即为所述第一区域的边长，通过所述第一区域的外扩孔径计算得出所述第一区域的面积。

步骤S204，根据所述目的层网格面元边长，确定观测系统炮点的间距。

具体的，根据步骤S202中确定的所述目的层网格面元边长，以及所述观测系统炮点的间距与所述目的层网格面元边长之间的关系，确定出所述观测系统炮点的间距。

优选的，所述观测系统炮点的间距为所述目的层网格面元变成的两倍。

步骤S205，根据所述观测系统炮点的间距，确定所述第一炮点采样密度。

根据本实施例提供的组合密度的海底节点地震采集方法，通过目的层网格信息以及关于目的层网格面元边长的所述第二预设条件，确定出所述目的层网格面元边长的最小值；根据所述第一区域的外扩孔径，计算得出所述第一区域的面积；根据所述目的层网格面元的边长确定观测系统炮点的间距，并进一步计算出所述第一炮点的采样密度。利用本发明提供的技术方案，能够保证所述面元边长符合地震成像的要求，使地震资料在空间上具有良好的横向分辨率；由此计算出的所述第一炮点的采样密度可以保证地震成像的精度。

图3a、图3b、图3c、图3d示出了4个针对边长为10km，面积为100km²的勘测目标设计的OBN采集系统，三角形为海底节点，六角星为炮点；其中，

图3a示出了基于现有技术的常规用于地震成像的OBN(Ocean Bottom Node，海底节点)观测系统示意图，如图3a所示：

根据地震成像所需的速度分析要求，最大偏移距通常与目的层深度相同，因此所述外扩孔径设定为5km，总炮船施工面积为400km²，炮点间隔为25m，共需要64万炮。

图3b示出了基于现有技术的常规用于全波形反演的OBN观测系统示意图，如图3b所示：

根据经验，全波形反演所需要的最大偏移距通常是目的层深度的3倍，因此所述外扩孔径设定为15km，总炮船施工面积为1600km²，该施工面积为地震成像所需施工面积的4倍，炮点间隔为25m，共需要256万炮。

图3c示出了根据本发明实施例的一种观测系统示意图，如图3c所示：

该观测系统用于地震成像的区域，即边长5km以内的炮点密度与常规方式一致；偏移距为5km-15km的区域则采用稀疏的炮点布置。若炮点间隔抽稀为原来的1/2，炮点密度为原来的1/4，则此时地震船可以正佳航速为原来的2倍或者进行更大容量震源的充气。且此时，成像区域炮点间隔为25m，全波形反演区域炮点间隔为50m，工区总炮数为124万炮。若炮点间隔抽稀为原来的1/4，炮点密度为原来的1/16，则此时地震船可以正佳航速为原来的4倍或者进行更大容量震源的充气。且此时，成像区域炮点间隔为25m，全波形反演区域炮点间隔为100m，工区总炮数为76万炮。因此，若抽稀炮点间隔为原来的1/2，则节约炮船施工成本51％；若稀炮点间隔为原来的1/4，则节约炮船施工成本70％。

图3d示出了根据本发明实施例的一种观测系统示意图，如图3d所示：

该观测系统的海底节点采用jeff采样随机布置，炮船航行线方向保持直线，但是激发位置也按照Jeff采样方式随机分布。与图3c所示的观测系统相比，增加随机采样技术有利于避免空间假频和提高信号的恢复精度，有利于数据插值恢复和提高最终成像效果，且成本与图3c所示的观测系统相同。

图4示出了本发明实施例的一种组合观测系统和现有观测系统炮点数据比较的示意图；其中，

图4a示出了观测系统随勘探面积增加的总炮数示意图，如图4a所示：

预设油气构造深度5km，偏移外扩孔径5km，FWI(Full Waveform Inversion，全波形反演)需要外扩孔径15km的正方形观测系统。图4a中横坐标为正方形工区面积，纵坐标为观测系统的总炮数，图中曲线则表示了三种观测系统的总炮数随面积增加的情况，分别为常规方式用于地震成像的短偏移距观测系统、常规方式用于FWI的长偏移距观测系统以及组合观测系统。从图4a中可见，FWI观测系统的炮数远大于成像系统的炮数，而组合观测系统则在满足全波形反演要求的同时，比FWI观测系统的总炮数大大减少。

图4b示出了组合观测系统总炮数与常规密度观测系统总炮数的比例关系示意图，如图4b所示：

预设油气构造深度5km，偏移外扩孔径5km，FWI(Full Waveform Inversion，全波形反演)需要外扩孔径15km的正方形观测系统。图4b中横坐标为正方形工区面积，纵坐标为不同观测系统总炮数占常规方式用于FWI观测系统总炮数的百分比。从图4b中可见，当工区面积为100km²时，组合观测系统总炮数约占FWI观测系统总炮数的44％；当工区面积为400km²时，组合观测系统总炮数约占FWI观测系统总炮数的52％；当工区面积为900km²时，组合观测系统总炮数约占FWI观测系统总炮数的58％。可见，随着工区面积的增大，组合观测系统通过稀疏采样获得的低成本优势会逐渐减小。因此，在设计组合观测系统进行勘测时，应注意工区面积的大小；本申请实施例中的组合观测系统也更适合中小工区的勘探。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。