一種多源地震數(shù)據(jù)采集與評價模型

一種多源地震數(shù)據(jù)采集與評價模型

0數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)地震勘探是目前最廣泛使用的石油勘探方法之一。最基本和最重要的工作是地震數(shù)據(jù)的野外收集?？茖W(xué)、定量地監(jiān)控地震采集數(shù)據(jù),對于提高野外施工質(zhì)量和地震資料處理與解釋的水平有著十分重要的意義。近年來,從國外引進(jìn)和自主研發(fā)了一些相關(guān)軟件,但有些軟件重在施工設(shè)計,有些軟件重在數(shù)據(jù)處理,普遍缺乏設(shè)計、施工及數(shù)據(jù)監(jiān)視記錄的聯(lián)合控制,對監(jiān)視記錄的評價也不是依照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),無法直接應(yīng)用于實際作業(yè)。目前,野外質(zhì)量監(jiān)控和評價的許多工作還滯留在手工階段,工作效率低且?guī)в休^強(qiáng)的主觀性,缺少規(guī)范性和全面性。針對現(xiàn)狀,運用現(xiàn)有的野外數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù),參考實際工程的操作流程,設(shè)計了地震資料采集質(zhì)量管理系統(tǒng)(QMS)。本系統(tǒng)設(shè)計了可行的地震數(shù)據(jù)定量評價方法,集成設(shè)計、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、監(jiān)視記錄評價、監(jiān)理抽查、統(tǒng)計報表等功能,實現(xiàn)了對地震采集全過程的統(tǒng)一管理和質(zhì)量監(jiān)控,為科學(xué)地評價野外施工因素、進(jìn)行全面的野外采集質(zhì)量監(jiān)督和控制提出了具有普遍意義的解決方案。1系統(tǒng)設(shè)計1.1基于目的的地震質(zhì)量監(jiān)測評價地震處理評價可以理解為對一組原始地震數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列的數(shù)學(xué)變換后得出相應(yīng)的結(jié)果數(shù)據(jù)。一個典型的地震處理評價過程QMS的功能就是以地震處理評價的全過程為主線,嚴(yán)格依照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計的,系統(tǒng)的服務(wù)對象是施工監(jiān)理,用戶可以在施工現(xiàn)場對地震勘探施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測與評價。通過進(jìn)行長期的需求調(diào)查,制定系統(tǒng)目標(biāo)如下:1)以中石油地震資料采集規(guī)范和評價標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),實現(xiàn)設(shè)計、分析、質(zhì)量控制、評價、統(tǒng)計報表等功能的全面計算機(jī)化;2)集成有關(guān)地震數(shù)據(jù)處理、分析的成熟算法,開發(fā)地震數(shù)據(jù)有效的評價方法;3)實現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的實時更新、檢索和使用,能快速、準(zhǔn)確的處理大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù);4)系統(tǒng)具備完整性、協(xié)調(diào)性和高效性,各個功能模塊應(yīng)保持足夠的開放性和可擴(kuò)展性;5)具有友好的用戶界面,以圖件的形式顯示結(jié)果,各個模塊的界面風(fēng)格保持一致。1.2系統(tǒng)的中間文件為了確保系統(tǒng)的開放性、易擴(kuò)展性和易維護(hù)性,QMS采用面向?qū)ο箝_發(fā)方法數(shù)據(jù)層采用了數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)相結(jié)合的存儲體系結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)管理原始數(shù)據(jù)的索引信息和評價信息,文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理野外原始數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理的中間文件,數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)的結(jié)合使用,很好的管理了大數(shù)據(jù)量信息,同時又保證了系統(tǒng)的運行效率。業(yè)務(wù)邏輯層封裝了數(shù)據(jù)層的操作,并開發(fā)了視圖文檔基類,用于圖形和文本的顯示,最后在此之上實現(xiàn)了各個子系統(tǒng)的功能。其中,在地震數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)和地震數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)中,集成了大量成熟和先進(jìn)的算法,如二維物理點自動檢測、初至波自動拾取、分辨率和信噪比的估算等方法,保證了數(shù)據(jù)處理、分析的準(zhǔn)確性和高效性。地震數(shù)據(jù)評價子系統(tǒng)是系統(tǒng)設(shè)計的難點,系統(tǒng)通過客觀參數(shù)評價和監(jiān)理評價相結(jié)合的方法,最大限度的降低了評價結(jié)果的誤差。整個設(shè)計方案以設(shè)計、數(shù)據(jù)分析處理和評價為核心,實現(xiàn)了一個功能完整的地震資料采集質(zhì)量管理系統(tǒng)。2系統(tǒng)安裝2.1海量地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)結(jié)合的管理方式,將海量地震原始數(shù)據(jù)交給文件系統(tǒng)管理,而將工程的數(shù)據(jù)索引放入數(shù)據(jù)庫中,從而提高各功能模塊數(shù)據(jù)處理的速度。2.1.1個子系統(tǒng)個子系統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的最終目的是服務(wù)于業(yè)務(wù)邏輯層中的多個子系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)庫中,炮點、接收點信息庫是核心數(shù)據(jù),系統(tǒng)在運行過程中生成的設(shè)計信息、評價信息等都是依據(jù)炮點、接收點信息有序的組織在數(shù)據(jù)庫中。2.1.2地震數(shù)據(jù)的生成由于地震數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)量大,移動比較困難,故QMS使用文件系統(tǒng)來管理以下兩類文件:1)地震原始文件:包括SPS文件組(接收點文件、炮點文件和關(guān)系文件)和SEGY文件。這些地震原始文件數(shù)據(jù)類型多,數(shù)據(jù)量大;2)中間文件:在地震數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)和地震數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的運行過程中,生成了大量如圖片資料、分析評價意見等中間文件,這些文件包含大量有價值的評價信息,能為最終評價結(jié)果的形成提供有力參考。系統(tǒng)將其存放在用戶指定的工程路徑下,并提供打包功能,便于它們的攜帶。2.2為數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)的獲取和分析提供了一個對數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)的分析和處理功能.業(yè)務(wù)邏輯層是系統(tǒng)的核心部分,負(fù)責(zé)響應(yīng)用戶的需求,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)的獲取和各種處理分析。由于系統(tǒng)的功能模塊比較多,不能一一列舉,現(xiàn)列舉兩個重要的功能模塊。2.2.1ps文件組和se立管理文件的加載在地震數(shù)據(jù)量巨大的情況下,系統(tǒng)對加載信息的管理方式直接決定著系統(tǒng)運行的效率。系統(tǒng)主要加載SPS文件組和SEGY文件。圖2為數(shù)據(jù)加載模塊結(jié)構(gòu)圖,中間部分為數(shù)據(jù)處理流程,左右部分是處理時所涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。SPS文件組和SEGY文件的加載過程分為文件的檢測和保存。在檢測階段中,系統(tǒng)依次掃描關(guān)系文件、炮點文件和檢波點文件,提取炮關(guān)系數(shù)據(jù)、炮點數(shù)據(jù)和檢波點數(shù)據(jù),保存到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,同時報告掃描信息。最后掃描SEGY文件,提取SEGY文件中與炮關(guān)系數(shù)據(jù)相符的炮道信息,追加到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。若檢測階段未發(fā)現(xiàn)異常,則進(jìn)入保存階段。在保存階段中,先將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的炮點數(shù)據(jù)和檢波點數(shù)據(jù)整理并排序,保存到炮點、接收點信息庫中,為數(shù)據(jù)庫的管理提供核心數(shù)據(jù)。然后將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的信息備份成索引文件,保存至工程目錄下,便于項目啟動時加載數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的索引信息和SEGY文件中的大量原始信息共同為各個功能子系統(tǒng)的運行提供數(shù)據(jù)支持。2.2.2地震數(shù)據(jù)質(zhì)量評價地震資料評價是系統(tǒng)的核心功能。由于地震勘探的復(fù)雜性,有些項目很難單獨用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行評定,所以QMS的評價子系統(tǒng)設(shè)計了交互評價和自動評價相結(jié)合的方法,以保證評價的準(zhǔn)確性和高效性,其組成結(jié)構(gòu)如圖3所示。主要操作流程如下:1)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。設(shè)置參評項目,選擇或設(shè)定各項目的評價標(biāo)準(zhǔn);2)交互評價。交互評價項包括面波道、聲波道、初至異常道和反極性道。系統(tǒng)在界面中顯示地震剖面圖,用戶用鼠標(biāo)在地震剖面圖中相應(yīng)道上進(jìn)行交互拾取,經(jīng)交互確定的面波道、聲波道、初至異常道和反極性道的道數(shù)存入評價標(biāo)準(zhǔn)庫中;3)自動評價。自動評價項包括TB、反極性道、漏電感應(yīng)道等15項。依據(jù)已經(jīng)設(shè)定的評價標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)對每炮數(shù)據(jù)分別調(diào)用各評價項對應(yīng)的算法,并比較標(biāo)準(zhǔn)道數(shù)和交互評價選定的道數(shù),最終確定每一炮的等級,最后將評價結(jié)果和評價日志保存至評價分析結(jié)果庫中;4)結(jié)果查看。系統(tǒng)以4種圖件形式向用戶提供評價結(jié)果:等級分布圖、信噪比品質(zhì)圖、炮能量品質(zhì)圖和分辨率品質(zhì)圖。2.3界面的建立與實現(xiàn)系統(tǒng)使用QtDesigner作為圖形界面開發(fā)工具,在此基礎(chǔ)上開發(fā)了WinForm風(fēng)格的系統(tǒng)界面。界面的設(shè)計采用了可視化編程環(huán)境的人機(jī)界面OOD(Objected-OrientedDesign)策略系統(tǒng)主界面使用樹狀圖管理數(shù)據(jù),主要對工區(qū)、測線信息以及評價后生成的評價結(jié)果和報表進(jìn)行管理。整個界面友好,為用戶對數(shù)據(jù)的維護(hù)、查詢、統(tǒng)計、報表提供方便。3系統(tǒng)性能分析從以下幾個角度進(jìn)行性能分析:1野外測試結(jié)果地震數(shù)據(jù)分析、處理以及評價算法的優(yōu)劣直接影響著分析和評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。在系統(tǒng)進(jìn)行野外測試后,施工方向我們提供了測試數(shù)據(jù)。以某二維測線為例,共669炮,選取200炮參加分析評價,表1為系統(tǒng)評價和施工監(jiān)理手工評價的對比結(jié)果。從結(jié)果中可以看出,系統(tǒng)自動評價和人工評價的結(jié)果非常相近,基本可以代替人工進(jìn)行評價。2測試系統(tǒng)的構(gòu)成大數(shù)據(jù)量信息的處理速度主要取決于數(shù)據(jù)訪問層的執(zhí)行效率以及算法的效率。以上面的測試結(jié)果為例,從669炮中選取200炮參加評價,每炮550道,SEGY文件數(shù)據(jù)量為5.8GB。每50炮做全套分析,表層調(diào)查點11個,做一次疊加和映射,系統(tǒng)的硬件配置為Intel賽揚D2530MHz,256MB內(nèi)存,操作共用2h,有較高的運行效率。系統(tǒng)除提供詳細(xì)的評價日志外,還可以迅速生成各種統(tǒng)計報表。3數(shù)據(jù)訪問層本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型相對穩(wěn)定,在系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)中抽象出了數(shù)據(jù)訪問層,它封裝了核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類和基礎(chǔ)數(shù)學(xué)算法,由此提高系統(tǒng)中數(shù)據(jù)操作的獨立性和功能模塊的可維護(hù)性。而使用面向?qū)ο笤O(shè)計方法也使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。4地震勘探野外施工質(zhì)量的評價和建議地震資料采集質(zhì)量管理系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)量操作和