[發明專利]基于壓縮感知的地震采集觀測系統的生成方法及裝置

有效

• 申請號: 201910061823.8
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN111474574B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 駱飛;梁曉峰;張慕剛;張翊孟;董烈乾;蔣連斌
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司
• 主分類號: G01V1/13
• 分類號: G01V1/13
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;任默聞

本發明提供了一種基于壓縮感知的地震采集觀測系統的生成方法及裝置。該方法包括：根據地質任務對勘探區域進行觀測網格劃分，確定觀測點，根據地質任務確定最大炮檢距；根據預設的重構條件確定觀測點所需的最小炮檢對數目；根據地震地質條件，確定炮檢對分布區間及區間內炮檢對數目；根據最小炮檢對數目及區間內炮檢對數目，在炮檢對分布區間內隨機選取炮檢對，由炮檢對組成觀測模板；在勘探區域內以炮點為中心以最大炮檢距為半徑的所有檢波點形成基于壓縮感知的地震采集觀測系統。本發明實現了以觀測點的最小炮檢對采樣滿足預設的重構條件的觀測模板為標準，進行全勘探區域的炮檢點的布設，能最大程度上以最小的成本實現全區地質任務。

技術領域

本發明涉及地震資料采集技術領域，尤指一種基于壓縮感知的地震采集觀測系統的生成方法及裝置。

背景技術

隨著油氣勘探對高精度成像日益增長的需求，高密度，海量數據的采集在地震勘探中越來越普遍，這使得勘探成本日漸高啟，在地震采集領域尤為明顯，因此在解決最大程度上保留地震信號中的原始信息實現高精度成像的前提下，大幅減少激發點、接收點的配置，從而加快勘探進程，極大地減少同等成像效果下的勘探成本，已經成為非常緊迫的需求。

壓縮感知理論與傳統奈奎斯特采樣定理(常規地震采集方法)不同，它指出，只要信號是可壓縮的或在某個變換域是稀疏的，那么就可以用一個與變換基不相關的觀測矩陣將變換所得高維信號投影到一個低維空間上，然后通過求解一個優化問題就可以從這些少量的投影中以高概率重構出原信號，可以證明這樣的投影包含了重構信號的足夠信息。事實上，壓縮感知理論的某些抽象結論源于Kashin創立的范函分析和逼近論，最近由Candès，Romberg，Tao和Donoho等人構造了具體的算法并且通過研究表明了這一理論的巨大應用前景。在壓縮感知理論中，圖像/信號的采樣和壓縮同時以低速率進行，使信號的采樣、計算和傳輸成本大大降低，而信號的恢復過程是一個優化計算的過程。從理論上講任何信號都具有可壓縮性，只能找到其相應的稀疏表示空間，就可以有效地進行壓縮采樣，因此同樣也能應用地震信號的采集。

壓縮感知的核心思想是壓縮和采樣合并進行，并且測量值遠小于傳統采樣方法的數據量，突破了香農采樣定理的瓶頸，使高分辨率的信號的低成本采集成為可能。

利用壓縮感知進行地震勘探的研究和探索也在同步展開；Li等基于壓縮感知理論設計了一套集觀測系統設計、采集和處理的綜合技術(compressive?sensing?imaging，CSI)，通過非均勻優化采樣(Non-Uniform?Optimal?Sampling，NUOS)和室內的數據重建，在降低生產成本的同時也可以提高地震成像質量，該技術在海上和陸上取得了良好的試驗效果；為解決實際中炮點和檢波點偏離設計網格的情況，Li等又提出了插值壓縮感知(interpolated?compressive?sensing)的概念，在稀疏反演過程中，利用Lagrange插值方法構造采樣算子R，避免使用面元造成的誤差，進而提高了方法對不規則網格數據的反演精度，該方法的提出使CSI技術在實際應用中減少了對炮點和檢波點位置的限制，極大降低了海上和陸上勘探的難度，進一步提高了采集效率。王華忠等詳細討論了壓縮感知技術在地震勘探應用中的問題和難點，從不同方面展示了壓縮感知的有效應用。但這些方法都沒有給出地震地質任務與地震地質條件對觀測矩陣的影響。

發明內容

為了解決目前壓縮感知地震采集技術中缺乏地震地質任務與地震地質條件影響的問題，本發明實施例提供一種基于壓縮感知的地震采集觀測系統的生成方法，所述方法包括：

根據地質任務對勘探區域進行觀測網格劃分，確定觀測點，并根據所述地質任務確定所述觀測點對應的最大炮檢距；

根據預設的重構條件確定所述觀測點對應的最小炮檢對數目；

根據所述勘探區域的地震地質條件，確定炮檢對分布區間及區間內炮檢對數目；

根據所述最小炮檢對數目及所述區間內炮檢對數目，在所述炮檢對分布區間內隨機選取炮檢對，由所述炮檢對組成所述觀測點對應的觀測模板；