拓展激发效能环的高密度三维地震资料采集方法及系统与流程

1.本发明涉及石油地球物理勘探，尤其涉及一种拓展激发“效能环”的高密度三维地震资料采集方法及系统。


背景技术：

2.现状：新疆沙漠、戈壁、盐碱地、农田等地区的地震资料采集日效一直受到前炮与后炮之间固定的激发时间间隔限制而上不去，为了解决此问题，申请人的在先申请“基于时间和距离间隔的高效地震资料采集的激发方法”(申请号： 2022108469746)，突破了固有激发时间间隔的限制，可实现地震资料采集日效的大幅度提高。该技术受2个方面因素的影响：
3.1、接收排列长度：合理的排列长度可以使后炮激发点的位置和排列接收信息的范围均在前炮的“0”余震区域内，确保后炮激发的地震资料品质没有受到前炮余震的污染；
4.2、激发时间间隔：近炮点地震波的余震衰减到“0”的时间越短，越可以提高地震资料采集的日效。
5.图1中显示d-a-b-c-d是后炮位置在前炮“0”余震区域的分布边界，其中左边d-a、右边b-c边界呈现出与面波分布区域边界形态相同的线性三角形特征；顶部边界a-b是最小激发时间间隔线，底部边界d-c是以往地震资料采集时确定的激发时间间隔红线，4个边界围成的区域呈现空间圆台的形状。此空间沿纵向不同时间点，即不同的激发时间间隔可以水平切出一个个“时间-距离”的水平圆环，此圆环直径被称为该激发时间间隔所对应的激发距离间隔，也就是前炮和后炮的直线距离，该距离只与炮点的直线距离有关，与炮点之间的分布方位无关，这些圆环被称为激发距离间隔随激发时间间隔变化而变化的地震资料采集激发的“效能环”。图2中圆环中心位置由前炮炮点的激发位置决定，例如c位置的炮点在激发的同时立刻就变成了前炮位置，变成了新的“效能环”中心点，与后炮即将激发的d点位置形成新的“效能环”，前后炮直线距离放到三维空间水平面与时间轴的交点时间就是激发时间间隔，不同距离对应不同时间间隔，图中c点与d点是32s时刻的最大直线距离4142m，前后激发点的距离不能大于c-d的距离，如果大于c-d的距离就出现了超环现象，也就是激发时间间隔大于了以往规定的32s的激发时间间隔，要采用33s，或34s来激发，这样就不能保证完成最起码的现场施工规定日效，反而减小了日效，这是不可取的激发距离间隔。图2还显示，经工区近炮点余震能量衰减分析，得到工区最小激发时间间隔21s，由以往地震资料采集项目的规定可知固定时间间隔红线是32s，即最大激发时间间隔。这样最小“效能环”是前炮位置a与后炮b 位置的形成的“效能环”，直径为962m、时间为21s，那么a-b的“效能环”是 0-962m、21-32s，在实际放炮生产时，可依据即时“效能环”中前后炮点位置距离从0m到962m的变化，灵活选择从21s到32s的激发时间间隔进行放炮生产。
6.目前受激发“时间间隔”红线制约，日放炮工作量上不去，先进的采集设备优势发挥不出来，致使高密度三维这种提高地震采集资料品质的地球物理方法不能得到很好的利用。如何将上述两个技术影响因素优化然后应用到具体的施工过程中，进一步提高放炮生
产效率，现有技术中还没有人研究。


技术实现要素：

7.本发明主要目的在于，在基于时间和距离间隔的高效地震资料采集的激发方法基础之上，进一步改进高密度三维地震资料的采集方法，从而提高日激发生产效率。
8.本发明所采用的技术方案是：
9.提供一种拓展激发“效能环”的高密度三维地震资料采集方法，包括以下步骤：
10.根据近炮点地震波的余震衰减到零的时间，以及后炮折射波追上前炮面波的最小时间间隔和最小距离构建原始效能环，该原始效能环为前后炮激发最小距离随激发最小时间间隔变化而变化的关系图，其中心位置由前炮炮点的激发位置决定；
11.选择三维观测系统的排列线间距为原始效能环的直径，得到优化后的子效能环，使得一个炮手在规定时间间隔内横向激发完相邻排列线内的所有炮点；
12.布设多级子效能环，根据级数重新计算前后炮的时间间隔，安排多个炮手同时在各自的排列线内按照对应的时间间隔放炮；
13.通过高密度观测系统采集地震资料。
14.接上述技术方案，该方法还包括步骤：
15.通过减小激发药量实验，重新计算近炮点地震波的余震衰减到零的时间，并据此减少子效能环的激发时间间隔以及相应减少激发距离间隔，进一步优化子效能环。
16.接上述技术方案，该方法还包括步骤：
17.通过减小炮点到检炮点的排列长度减小原三维观测系统的理论最小激发时间间隔，相应增加排列线的个数并增加子效能环的级数。
18.接上述技术方案，布设n级子效能环，n≥4。
19.接上述技术方案，根据具体施工量布设多级子效能环，当其中一组多级子效能环放炮完成后，整体搬家到下一组排列线。
20.接上述技术方案，进行减小激发药量实验时，采用小药量、深井激发的方法来减小因表层结构破坏而产生的干扰波能量，从而拓宽频带，减小实际激发时间间隔。
21.接上述技术方案，减小排列长度的同时减少排列长度上的检波点，并将其增加到宽度上新增加的排列线上，从而增加三维观测系统的方位角。
22.本发明还提供一种拓展激发“效能环”的高密度三维地震资料采集系统，，包括：
23.原始效能环构建模块，用于根据近炮点地震波的余震衰减到零的时间，以及后炮折射波追上前炮面波的最小时间间隔和最小距离构建原始效能环，该原始效能环为前后炮激发最小距离随激发最小时间间隔变化而变化的关系图，其中心位置由前炮炮点的激发位置决定；
24.效能环优化模块，用于选择三维观测系统的排列线间距为原始效能环的直径，得到优化后的子效能环，使得一个炮手在规定时间间隔内横向激发完相邻排列线内的所有炮点；
25.效能环布设模块，用于布设多级子效能环，根据级数重新计算前后炮的时间间隔，安排多个炮手同时在各自的排列线内按照对应的时间间隔放炮；
26.高密度观测系统，用于采集地震资料。
27.接上述技术方案，效能环优化模块还用于通过减小激发药量实验，重新计算近炮点地震波的余震衰减到零的时间，并据此减少子效能环的激发时间间隔以及相应减少激发距离间隔，进一步优化子效能环。
28.接上述技术方案，效能环优化模块还用于通过减小炮点到检炮点的排列长度减小原三维观测系统的理论最小激发时间间隔，相应增加排列线的个数并增加子效能环的级数。
29.本发明还提供一种计算机存储介质，其特征在于，其可被处理器执行，其内存储有计算机程序，该计算机程序执行权利要求1所述的拓展激发“效能环”的高密度三维地震资料采集方法。
30.本发明产生的有益效果是：本发明建立在“0”余震区域激发技术基础上，通过构建效能环，使得一个炮手在规定时间间隔内横向激发完相邻排列线内的所有炮点，再通过布设多级子效能环，可安排多个炮手同时在各自的排列线内按照对应的时间间隔放炮，从而节约了放炮时间，提高了日均放炮量。
31.进一步地，本发明还拓展原有观测系统激发“效能环”的3种方法，即：减小激发药量法、减小排列长度法和两者联合运用法。进一步提高了原有高效采集方法，拓宽高密度地震资料采集观测系统设计方位角的新思路。可在以往发明的“0”余震区域激发技术的提高生产效率20-40％的基础上，再提高生产效率10个百分点左右，从而进一步深化节约生产时间，节约资金。
附图说明
32.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
33.图1为无干扰的前后炮点位置的等时距离三维空间分布示意图；
34.图2为不同激发时间间隔和激发距离间隔的“效能环”示意图；
35.图3为4个炮手共同使用的4级“效能环”示意图；
36.图4为使用1/2“子效能环”放炮的6级“效能环”示意图；
37.图5为3种不同的放炮和排列搬家模式的观测系统模板，其中(a)为1 对1式的“子效能环”，(b)为2对2式的“子效能环”，(c)为3对3式的“子效能环”；
38.图6为基于4级“效能环”的4个炮手之间的放炮顺序及方向示意图；
39.图7为爆炸产生的3个带的示意图；
40.图8为振幅a与炸药量q的关系；
41.图9为不同药量激发的固定增益对比记录；
42.图10为近炮点排列单道振幅能量衰减定量分析；
43.图11为大药量与小药量确定的最小激发时间间隔对比示意图；
44.图12为原激发“效能环”示意图；
45.图13为现激发“效能环”示意图；
46.图14为不同排列长度的26s与23s激发时间间隔的“效能环”对比图；
47.图15为优化药量和排列长度的增强型“效能环”示意图；
48.图16为实际最小激发时间间隔小于理论激发时间间隔的“效能环”选择示意图；
49.图17为实际最小激发时间间隔大于理论激发时间间隔的“效能环”选择示意图；
50.图18为实际最小激发时间间隔大于最佳时间间隔的“效能环”选择示意图；
51.图19为原最小激发时间间隔大于最佳时间间隔的“效能环”选择示意图；
52.图20为实际最小激发时间间隔大于最佳时间间隔的“效能环”选择示意图；
53.图21为减小排列长度拓宽最佳激发距离间隔的示意图；
54.图22为“效能环”优化的前后观测系统对比示意图；
55.图23为项目实际采用的观测系统与方位角分布图；
56.图24为“效能环”优化设计的观测系统与方位角分布图；
57.图25为本发明实施例拓展高密度三维观测系统激发“效能环”的方法流程图；
58.图26为本发明另一实施例拓展高密度三维观测系统激发“效能环”的方法流程图。
具体实施方式
59.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
60.本发明主要用于拓展激发“效能环”空间，提高日激发生产效率，进一步改善高密度三维观测系统的方位角。本发明主要需要实现以下5点：
61.(1)“效能环”的设计方法；
62.(2)减小最小激发时间间隔的激发试验方法；
63.(3)增大激发距离间隔的排列长度设计方法；
64.(4)变激发时间间隔与变排列长度的“效能环”调谐匹配方法；
65.(5)提速增效的高密度观测系统设计方法。
66.具体如下：
67.1“效能环”设计方法
68.一个工区的表层地震地质条件决定了理论最小激发时间间隔，这个时间间隔与初至折射波速度、面波速度以及地震资料采集所采用的接收排列长度有关，见图1中o
′
点所对应的时间位置，这个时间可由前后炮波场追击公式计算得到。
69.通常情况下，近排列余震衰减为0的时间点会大于o
′
点所对应的时间点，将图1中a-b所对应的时间称为实际最小激发时间间隔，这个时间是由实际资料得到。
70.1.1“子效能环”的确定
71.据统计，在新疆沙漠、盐碱地、戈壁、农田等地区的地表条件进行地震资料采集时，1个炮手连续不停地行走放炮，在90s内，可以做到激发完成前炮炮点，步行约30m到达后炮炮点位置并做好激发后炮炮点的各项准备工作。如表1所示90s的时间内，其他炮手利用30s的实际最小激发时间间隔可放3炮，这样总共可放4炮，可见安排4个炮手交替放炮，4个炮手交替放炮，不仅效率高，而且经济，不浪费；若90s内安排布设5个炮手就会出现时间浪费和人员浪费，也就是说安排更多的炮手在相同的时间段内也只能放到相同数量的炮数。
72.将4个炮手采取交替、间隔激发4炮的过程称为1个放炮轮次。这样一个轮次下来，4个炮手会各自行走了30m，合起来4个炮手共计行走了120m，如果算到1个炮手的头上，这就好比1个炮手在90s内行走了120m，连续放了4 炮，如下表1所示。
73.这样就可以将120m定位为1个“子效能环”直径，也就是最小“效能环”直径或1级“效能环”直径，如果出现大于或小于“子效能环”直径的情况，就被统称为1个“超子效能环”。
74.表1 4个炮手在同一条炮线交替放炮一个轮次所用的时间表
[0075][0076][0077]
如下表2所示，将4个炮手排成一排，各自负责放完各自的连续分布的4 炮，那么480s内，可以将16个炮点放完连成一线，这样可以将每个炮手各自都行走的120m距离所对应的30s激发时间间隔“效能环”定义为最小“效能环”时间，也叫“子效能环”时间或1级“效能环”时间，如果每个炮点都采用1 个“子效能环”，即120m、30s激发，那么所带来的生产日效就会很高。实际放炮过程中，4个炮手之间的距离不定会固定在120m，而是会在30m、60m、90m、...、 450m、480m波动，对应的激发间隔时间也就发生变化：
[0078]
(1)30-120m距离选择1个“子效能环”所对应激发时间间隔激发；
[0079]
(2)150-240m距离选择2个“子效能环”所对应激发时间间隔激发；
[0080]
(3)270-360m距离选择3个“子效能环”所对应激发时间间隔激发；
[0081]
(4)390-480m距离选择4个“子效能环”所对应激发时间间隔激发。
[0082]
表2最经济高效的4个炮手采用4个“子效能环”激发4个轮次的放炮方式
[0083]
[0084][0085]
图3中所示，4个炮手、4个1级“效能环”联合在一起构成了1个4级“效能环”，鉴于高密度三维观测系统的排列线间距通常都很小，目前基本上已经小到120m左右，因此将2条排列线间的距离120m定义为1级“效能环”距离，即1条排列线对应1个1级“效能环”，放炮时安排1个炮手单独完成1个线间距中的炮点，例如图中对应的6炮。
[0086]
这种1个炮手对应一个排列距离的放炮方法是放炮日效率最高的方法，该方法不仅便于划分每个炮手的工作位置和范围，也便于野外炮手间的配合施工操作。
[0087]
得到“子效能环”的直径确定准则：
[0088]
1个“子效能环”直径等于1个排列线距离。
[0089]
1.2搬家排列线条数与使用“效能环”级别的对应关系
[0090]
依据1个“子效能环”直径等于1个排列线距离的高效放炮方法，图3所示放完4个“子效能环”所在纵横向区域的炮点，就可以搬家4条排列线。如果当天计划搬家3条排列线，就可以将当日施工的最佳“效能环”确定为3级，那么激发时间间隔就会是如图4中的26s，当2个炮手间的距离在1级“效能环”时则可以采用25s；如果当天计划搬家6条线，就可以将“效能环”确定为6级，那么对应的最佳激发时间间隔可以是27s，并在具体放炮时，根据炮手间相互距离的变化采用27s、26s、25s等不同的时间间隔激发。图4中显示实际操作时，也可以出现1/2“子效能环”的情况，即可以加密炮手，从而实现更多在25s、26s时间间隔激发的炮点数，减少27s的激发炮点数，实现总体上降低平均放炮时间间隔的目的，不过照这样安排，炮手就会太多，致使成本增加，每个炮手的等待时间过长，例如超过90s，降低单个炮手的施工效率，这在项目中需要具体权衡利弊后使用。
[0091]
1.3激发“效能环”的选择与使用方法
[0092]
在高密度观测系统的排列线间距很小的情况下：
[0093]
1)排列的搬家方式
[0094]
搬家排列线1条：1个排列线距的宽度等于1个炮手的放炮炮点宽度、1 个“子效能环”或1级“效能环”，简称1对1方式:即1个排列间炮点对应搬家1条测线；
[0095]
搬家排列线2条：2个排列线距的宽度等于2个炮手的放炮炮点宽度、2 个“子效能环”或2级“效能环”，简称2对2方式:即2个排列间炮点对应搬家2条测线；
[0096]
搬家排列线3条：3个排列线距的宽度等于3个炮手的放炮炮点宽度、3 个“子效能环”或2级“效能环”，简称3对3方式，:即3个排列间炮点对应搬家3条测线：
[0097]
......
[0098]
2)“效能环”的使用方法
[0099]
(1)1个“子效能环”对应1个排列线距、1个1级“效能环”、1个炮手、 1条搬家排列
线；
[0100]
(2)2个炮手距离在1级“效能环”时，采用1级“效能环”的激发时间间隔激发；
[0101]
(3)2个炮手距离在2级、3级、4级、5级“效能环”时，分别采用2级、 3级、4级、5级“效能环”的激发时间间隔激发。
[0102]
图5显示了3个不同观测系统的放炮模板，左图显示放炮时放完一个排列线宽就可以搬家1条线；中图显示放完2个排列线宽的炮才能一次性搬家2条排列线；右图显示放完3个排列线宽的炮才能一次性搬家3条排列线。
[0103]
1.4排列搬家条数与炮手布设数量的对应关系
[0104]
图6显示的是横向16个炮点的4级“效能环”，设置了4个炮手(组)，其中
④‑⑤
之间的4个炮点涉及排列
①‑⑧
接收；
⑤‑⑥
之间的4个炮点涉及排列
②ꢀ‑⑨
接收；依此类推，
…
。放炮方式采用图中箭头所示最为合理，因为4个炮手 (组)彼此没有相互影响，在各自的排列线标识区域内工作，炮点位置及方向明确。图中显示，炮手不直接采取纵向放炮，主要是因为炮点线之间的距离通常较大，约在240m左右，纵向炮手这样要有16个炮手(组)，虽然都在1级“效能环”激发，用时最短，效率最高，但不现实，而且炮手由最佳的4个猛然增加到8个或16个不仅会造成放炮成本的大幅度上升，还如前面所说：“炮手多了毫无意义”。图中的观测系统可以有4种炮手布设方式：搬家左边1条线的
④ꢀ‑⑤
炮点之间的1个炮手；搬家左边2条线的
④‑⑥
炮点之间的2个炮手；搬家左边3条线的
④‑⑦
炮点之间的3个炮手；依次为
④‑⑧
炮点的4个炮手；甚至搬家4条线、5条线、6条线，
…
，这要看当天的施工能力大小而定，每天施工都可以设定一个新的放炮和搬家方案。当然当天实现搬家的条数越多，整个施工效率就会越高，这样要想实现多搬家排列线，就要多放炮，如此每天总的放炮时间就要相应延长，要从以往习惯的每天14个小时左右，提高到每天16个小时甚至更长的时间，对施工队伍的整体素子而言是个考验，相反如果炮手数量不足，可以安排2个或3个炮手均分
④‑⑧
之间的炮点，只不过每个炮手横向放炮数过多会使排列搬家效率降低，增加单个炮手的施工强度。
[0105]
2减小最小激发时间间隔的激发试验技术
[0106]
要想提高放炮效率就必须想法设法减小图1中a-b所对应原实际激发时间间隔。原来a-b所对应的“效能环”可能一上来就是5级、6级、7级、8级、..、等“效能环”，因此要降环到4级“效能环”才能实现最佳的节约放炮时间。
[0107]
地震勘探中形成地震波的过程如图7所示：若激发方式为炸药激发，那么在炸药包附近，爆炸产生的强大压力大大超过岩石的极限强度，岩石遭到破坏而形成一个破坏圈；随着离开震源距离的增大，压力减小，仍然超过岩石弹性限度，该范围的岩石不发生破碎，但会发生塑性形变，形成一些辐射状或环状裂隙；在塑性带以外，随着离开震源距离的进一步增加，压力降低到弹性限度以内，加上炸药爆炸产生的是一个延续时间很短的作用力，这一区域的岩石发生弹性形变，因此地震波其实就是一种在岩层中传播的弹性波。
[0108]
地震波的振幅a与炸药量q的关系遵循以下规律：
[0109]a∝
cqmꢀꢀ
(1)
[0110]
(1)式中,c为比例系数。当炸药量量较小时，式中的系数m取1～1.5；当炸药量大时，m取0.2～0.5。
[0111]
图8所示：炸药量越大，炸药量的很大部分能量消耗在岩石的破碎圈里，因此控制
炸药量可以相应地控制激发余震干扰的能量。
[0112]
通常地震资料采集时要选择具有代表性的地表岩性进行激发药量试验，从小药量到大药量逐渐递增炸药用量，选择地震记录信噪比高、频带宽的炸药量作为正式生产的药量，这时炮点近排列的“0”余震时间是理想的最小激发时间间隔。
[0113]
一般情况下，药量小激发的频带宽，信噪比会略低，鉴于高密度三维的高覆盖次数或超大炮道密度可以弥补单炮信噪比的不足，因此目前采用适当小药量激发已经成为地震资料采集技术变化和发展倾势。
[0114]
图9显示新疆某工区以往高精度三维采用了10kg激发，如果改为高密度三维则可以考虑4kg激发，4kg炸药量的视觉“0”余震在4.2s，6kg炸药量的视觉“0”余震在4.8s，10kg炸药量的视觉“0”余震在6s，三者炸药量之间的视觉“0”余震的时间差可达1.8s，以上是固定增益的视觉“0”余震时间，具体到最小时间间隔可以采用振幅定量分析得到，如图10所示约10kg激发“0”余震约在21-22s左右。
[0115]
地震资料采集在保证信噪比的基础上，可考虑采用小药量、深井激发的方法，来减小因表层结构破坏而产生的干扰波能量，这样不仅可以拓宽频带，还可以达到如图11所示的减小实际最小激发时间间隔的作用，做到最小激发时间间隔由a-b减小到e-f,从而实现提高日放炮数量。
[0116]
3增大激发距离间隔的排列长度设计技术
[0117]
图12显示，通过减小激发药量将最小激发时间间隔由26s减小到23s，其对应的激发距离间隔随之由600m减小到了240m。如果设计当日搬家4条排列线，那么采用23s、2级“效能环”施工的效率就不够了，要想实现搬家4条线，就要被动的升级到4级“效能环”25s施工，这样放炮间隔就必须增大，虽然较26s施工提高了效率，但浪费1s的宝贵时间。因此在减小药量试验得到最新最小激发时间间隔的条件下，要想办法扩大试验所得最小时间间隔所对应的激发距离间隔，即扩大“效能环”到4级。
[0118]
图13显示，在23s时间确定的情况下，拓展“效能环”后，原来的2级“效能环”现在对应4级“效能环”，实现了整体由26s的激发时间间隔减小到23s 激发时间间隔的目的。
[0119]
举例排列长度与“效能环”直径之间的关系：
[0120]
依据后炮折射波追上前炮面波的理论公式：
[0121][0122]
式中：
[0123]
d：排列长度；
[0124]
δt：时间间隔；
[0125]vs
：面波速度(318m/s)；
[0126]
vr：折射波速度(3200m/s)；
[0127]
l
sr
：前后炮距离。
[0128]
表3排列长度变化对应激发“效能环”直径l
sr
变化表
[0129][0130]
[0131][0132]
注：表中负值表示后炮的炮点位置在前炮的小号位置，即左边。
[0133]
从上表3可见，在炮点间距30m的条件下：
[0134]
(1)7000m排列长度的理论最小时间间隔22s对应的理论最小炮点距离间隔在256.25m；
[0135]
(2)6500m排列长度的理论最小时间间隔20s对应的理论最小炮点距离间隔在106.375m；
[0136]
(3)6000m排列长度的理论最小时间间隔19s对应的理论最小炮点距离间隔在262.5m；
[0137]
(4)5500m排列长度的理论最小时间间隔17s对应的理论最小炮点距离间隔在115.625m。
[0138]
从图14是表3的图形显示，假使原近炮点最小激发时间间隔是26s，实际减小排列长度得到最小激发时间间隔是23s,“效能环”分别减小到556.25m、 1009.375m、1462.5m、1915.625m。可知4个“效能环”均超过了480m的最佳最小“效能环”，均有较好的放炮效率，其中556.25m的“效能环”最接近理想的“效能环”，如果项目有能力实现5条线以上的搬家能力，可以选择排列长度减小较多排列的观测系统。
[0139]
4变激发时间间隔与变排列长度的“效能环”调谐匹配技术
[0140]
4.1“效能环”的调谐公式
[0141]
图15中d
′‑e′‑f′‑c′‑d′
是d-a-b-c-d三维空间“效能环”体是优化药量和排列长度的增强型“效能环”体。
[0142]
依据后炮折射波追上前炮面波的理论公式(2)得到：
[0143][0144]
l
sr
＝n
×
δd
[0145]
式中：δt：时间间隔；vs：面波速度；vr：折射波速度；l
sr
：前后炮距离；δd：排列线距；n:“子效能环”个数，1、2、3、...
[0146]
依据后炮折射波追上前炮面波的理论公式得到n个“子效能环”的调谐公式：
[0147][0148]
从而得到d
n-d1：n个“子效能环”对应的排列长度与第1个“子效能环”对应的排列长
度的差值，从而得到工区排列长度的n个增加量与增加激发n个“子效能环”距离的调谐递推公式：
[0149][0150][0151][0152]
假设已知：n＝1，δd等于120m，等于1个“子效能环”直径；排列长度等于7000m，面波速度318m/s，折射波速度3200m/s。得到：
[0153]dn-d1＝133.24n－133.24
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0154]
式中：d
n-d1表示第n个“子效能环”对应的排列长度与第1个“子效能环”对应的排列长度的增加量。
[0155]
由公式(5)得到，在已知工区参数条件下，工区排列长度每增加133.24m 就增加1个120m的“子效能环”，也就是要想扩大2个“子效能环”，排列长度就要减小266.48m。由公式(4)与公式(5)可知排列长度的增加量与面波速度、折射波速度、“子效能环”直径、“子效能环”个数有关。
[0156]
4.2激发“效能环”的选择技术
[0157]
激发时间间隔分为以下5种情况：
[0158]
1、理论最小激发时间间隔：1个“子效能环”组成的1级激发“效能环”；
[0159]
2、最佳最小激发时间间隔：4个“子效能环”组成的4级激发“效能环”；
[0160]
3、生产最小激发时间间隔：生产采用的多级“激发效能环”；
[0161]
4、实际最小激发时间间隔：近排列余震确定的多级激发“激发效能环”；
[0162]
5、调谐最小激发时间间隔：“效能环”调谐后的生产最小激发时间间隔。
[0163]
在实际生产过程中，依据5种最小激发时间间隔的大小，可分为4种情况选择激发“效能环”。
[0164]
4.2.1实际最小激发时间间隔小于理论激发时间间隔
[0165]
图16所示情况很少会出现，施工生产时只能舍弃实际近排列的余震“0”时的小时间，放大选择具有4个“子效能环”的4级“效能环”，也即最佳“效能环”。
[0166]
4.2.2实际最小激发时间间隔大于理论激发时间间隔
[0167]
图17显示，当实际最小“效能环”小于最佳最小时间“效能环”时，直接采用4级“效能环”所在的生产最小时间间隔，也是最佳最小时间间隔进行放炮生产。
[0168]
4.2.3实际最小激发时间间隔大于最佳最小时间间隔
[0169]
图18显示，采用图中6级效能环所在的时间作为生产最小时间间隔进行放炮生产。
[0170]
4.2.4实际最小时间间隔过大
[0171]
图19显示，通过减小激发药量的方法，减小实际最小时间间隔，降至最佳最小时间间隔进行施工生产。
[0172]
4.2.5原理论最小时间间隔过大
[0173]
图20中显示，采取减小最小激发时间间隔和拓展激发距离间隔的方法，将“效能
环”由3级扩大到4级。
[0174]
5提速增效的高密度观测系统
[0175]
5.1基于炮检密度不变的观测系统拓宽技术
[0176]
图21显示：原来26s激发时间间隔已经是最佳生产激发时间间隔，如果还想提高当天的排列搬家效率和放炮效率，可以将原来26s的4级“效能环”扩大成为现在26s的6级效能环，这种效果可以通过减小排列长度来获得。
[0177]
图22是“效能环”优化的前后观测系统对比示意图。图中显示观测系统的排列片在东西方向各增加一条排列线，南北向的排列长度随之减短了一点点，在尽量不增加检波点的情况下，排列上减少的检波点数量用于增加上述左右各 1条排列，这符合高密度观测系统的排列片需要尽量宽的宽方位观测系统的设计理念，只不过排列长度减小不要影响速度分析的需求就行。
[0178]
表4优化“效能化”的高精度观测因素调整表
[0179]
内容项目实际采用的观测因素优化“效能环”的观测因素观测系统28线8炮408道；(11424道)30线8炮384道(11520道、增加96道)炮检距6105m5745m(减小360m)线间距240m240m道间距30m30m炮线距360m360m炮点距30m30m覆盖次数238次16*15＝240次(增加2次)面元尺寸15m
×
15m15m
×
15m炮道密度105777个/km2106666个/km2(增加889个)
[0180]
运用公式(4)取：初至折射波速度为3200m/s、面波速度318m/s、炮点距 30m。通过上表4中排列长度的变化参数，可得δl
sr
＝326.25m，即“效能环”横向增加了10-11炮、1-2个炮手组的工作量，即“效能环”增加了1-2级，对应的观测系统和方位角的变化对比见如图23和图24，新“效能环”的观测系统方位角更宽、更合理，保持了覆盖次数和炮道密度基本上没有发生变化。
[0181]
本发明的实施例拓展激发“效能环”的高密度三维地震资料采集方法，如图25所示，包括以下步骤：
[0182]
s1、根据近炮点地震波的余震衰减到零的时间，以及后炮折射波追上前炮面波的最小时间间隔和最小距离构建原始效能环，该原始效能环为前后炮激发最小距离随激发最小时间间隔变化而变化的关系图，其中心位置由前炮炮点的激发位置决定；
[0183]
s2、选择三维观测系统的排列线间距为原始效能环的直径，得到优化后的子效能环，使得一个炮手在规定时间间隔内横向激发完相邻排列线内的所有炮点；
[0184]
s3、布设多级子效能环，根据级数重新计算前后炮的时间间隔，安排多个炮手同时在各自的排列线内按照对应的时间间隔放炮。
[0185]
为了进一步提高日放炮效率，本发明还可以通过减小激发药量实验，重新计算近炮点地震波的余震衰减到零的时间，并据此减少子效能环的激发时间间隔以及相应减少激发距离间隔，进一步优化子效能环。
[0186]
或者通过减小炮点到检炮点的排列长度减小原三维观测系统的理论最小激发时间间隔，相应增加排列线的个数并增加子效能环的级数。
[0187]
具体实现方法可参见上述实施例，或者采用其他实施例，只要能够达到目的即可。
[0188]
如图26所示，本发明另一较佳实施例的拓展激发“效能环”的高密度三维地震资料采集方法，主要包括以下步骤：
[0189]
s101、构建原始“效能环”：具体利用老资料调查初至折射波和面波的速度进行计算。
[0190]
s102、修正原始“效能环”：对干扰波速度进行微调，使得1级“效能环”的直径等于排列线间的距离。理由：高密度的排列线间的距离足够小，小到1 个炮手能在2分钟内横向激发放完其间的所有炮点，实现一个线间的循环。
[0191]
s103、明确原定激发药量所对应的激发时间间隔和激发距离间隔；
[0192]
s104、减小激发时间间隔的减小激发药量试验：目的是减小原来激发药量所对应的激发时间间隔，确定保证完成地质任务的最小激发时间间隔，提高日放炮数量；药量由近排列的“0”余震能量所确定；伴随激发时间间隔的减小，“效能环”的距离间隔也在减小。
[0193]
s105、减小排列的设计长度：可以扩大“效能环”的距离间隔，也即增加 1级“效能环”的数量，从而增加炮手的横向分布数量或单个活动放炮范围，增加排列搬家条数的能力，实现进一步提高日放炮数量的目标，伴随炮手的增多也可以降低单个炮手的劳动强度的效果。
[0194]
s106、判断最小时间间隔的距离间隔是否≥4级“效能环”的距离间隔，若否，则执行步骤s107；若是，则执行步骤s111。
[0195]
s107；选择略微增大激发药量调整最小时间间隔，兼顾资料信噪比的保障提高。
[0196]
s108、调整增大后的最小时间间隔对应的距离间隔＝4级“效能环”的距离间隔，实现最佳炮手分布、最佳放炮效率、最佳炮手劳动强度。
[0197]
s109、在适当减小排列长度的基础上，保持覆盖次数和炮道密度基本不变的情况下，适当增加原观测系统的接收排列线数，提高“效能环”的横向控制放炮级别。
[0198]
s110、在原宽方位角的高密度观测系统(old)的基础上拓宽方位角后得到新的高密度3d观测系统(new)。
[0199]
s111、各个炮手各自占用炮点线上的1个1级“效能环”；
[0200]
s112、按“效能环”的分级表，以4级“效能环”为基础效能环，按炮手之间的距离分布实施炮手之间的随机交替升级或降级激发，具体激发时间间隔如下所示：
[0201]
01级效能环：22s时间间隔(最小时间间隔)；
[0202]
02级效能环：23s时间间隔(增速时间间隔)；
[0203]
03级效能环：24s时间间隔(增速时间间隔)；
[0204]
04级效能环：25s时间间隔(最佳时间间隔)；
[0205]
05级效能环：26s时间间隔(提效时间间隔)；
[0206]
06级效能环：27s时间间隔(提效时间间隔)；
[0207]
07级效能环：28s时间间隔(提效时间间隔)；
[0208]
…
[0209]
13级效能环：34s时间间隔(固定时间间隔)。
[0210]
为了实现上述方法实施例，本发明还提供了一种拓展激发“效能环”的高密度三维地震资料采集系统，包括：
[0211]
原始效能环构建模块，用于根据近炮点地震波的余震衰减到零的时间，以及后炮折射波追上前炮面波的最小时间间隔和最小距离构建原始效能环，该原始效能环为前后炮激发最小距离随激发最小时间间隔变化而变化的关系图，其中心位置由前炮炮点的激发位置决定；
[0212]
效能环优化模块，用于选择三维观测系统的排列线间距为原始效能环的直径，得到优化后的子效能环，使得一个炮手在规定时间间隔内横向激发完相邻排列线内的所有炮点；
[0213]
效能环布设模块，用于布设多级子效能环，根据级数重新计算前后炮的时间间隔，安排多个炮手同时在各自的排列线内按照对应的时间间隔放炮；
[0214]
高密度观测系统，用于采集地震资料。
[0215]
进一步地，效能环优化模块还用于通过减小激发药量实验，重新计算近炮点地震波的余震衰减到零的时间，并据此减少子效能环的激发时间间隔以及相应减少激发距离间隔，进一步优化子效能环；或者还用于通过减小炮点到检炮点的排列长度减小原三维观测系统的理论最小激发时间间隔，相应增加排列线的个数并增加子效能环的级数。
[0216]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器 (eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、app应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现相应功能。本实施例的计算机在被处理器执行时实现方法实施例的拓展激发“效能环”的高密度三维地震资料采集方法。
[0217]
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。