海上地震勘探GI枪子波数值模拟

GI枪震源已经逐步成为海上地震勘探的主要激发方式.常规气枪只有一个腔室,而GI枪具有G腔和I腔2个腔室,能够较好地压制气泡振荡.基于自由气泡振动理论,分析GI枪的激发机制,在考虑气泡壁的热传导作用和流体粘度对气泡振动影响的基础上,建立了海上勘探GI枪子波数值模型,并对气泡的振动过程和远场地震子波进行了数值模拟.结果表明:当G腔内气体释放所形成的气泡体积达到最大时,I腔内气体的释放有效地抑制了气泡的收缩,气泡壁运动速度明显减小,气泡变得稳定;GI枪激发所产生的子波具有明显的峰值和较小的旁瓣,有利于高分辨率海上地震勘探.     

枪口节流作用和热传导作用对海上勘探气枪子波的影响

海上地震勘探多使用气枪震源进行激发,气枪子波的研究对于海上地震采集和资料处理具有十分重要的意义。枪口的节流作用和热传导作用影响着气枪子波的特性。为此,基于自由气泡理论,考虑气枪机械因素以及气泡周围环境的影响,建立了气枪震源子波数值模型。利用该模型就枪口节流作用和气泡壁的热传导作用对气枪子波的影响进行了分析。结果表明:枪口节流作用与气枪枪口面积有关,影响气枪内高压气体的释放速度,进而削减气枪子波的主脉冲;气泡振动加快了气泡周围流体的运动速度,气泡壁的热传导作用随之加强,气泡损失更多的能量,气泡振动衰减速度加快。     

气枪阵列远场子波模拟与应用

 在野外采集中考察气枪阵列的稳定性以及进行确定性子波反褶积，都要求能够获得气枪阵列的实时远场子波。目前海上地震勘探所用的气枪阵列均由单枪与相干枪组成，因此需要按照相干情况下远场子波合成原理，首先记录阵列单元（所有单枪与相干枪）上的近场子波，进而利用软件模拟计算远场子波。通过对气枪阵列每次激发的远场子波进行自相关或互相关处理，评估阵列的稳定性；在地震数据处理时，利用远场子波求取较为准确的反子波算子，进而实现确定性反褶积处理。文中用实例介绍了利用获得的远场子波进行气枪稳定性评估以及地震资料反褶积处理的效果。     

孔径角对三维波场外推精度的影响

孔径角的选择是影响三维地震波场外推精度和效率的最直接、最关键的因素。本文利用空间频率域的瑞利积分Ⅱ式,对单极源和偶极源的波场外推精度做了理论推导,随后又推出了误差项的解析式。分析表明,振幅误差主要取决于孔径角θ,其他参数如频率f、速度υ、法线距离z等只是有限地影响相位误差。文中通过将外推参考平面网格化,采用离散网格的波函数叠加取代积分求和进行数值模拟计算,验证了解析式的正确性。最后提出高保真(振幅精度≥80％)三维波场外推的最优孔径角选择准则:对于单极源,选择θ>60°;对于偶极源,选择θ≥55°。该准则可用于理论研究,但在处理实际问题时还应做具体分析和综合平衡。     

三维观测系统优化设计的双聚焦方法

双聚焦法是一种面向特定勘探目标的三维观测系统优化设计新方法，它可以定量预测地震成像的空间分辨率、振幅精度和AVP特性。常规的CMP面元属性分析法是宏观的、全局性的，它强调获得最佳的水平叠加效果；而双聚焦特性分析法是面向指定目标的、局部性的，它强调获得最佳的偏移成像精度。因此，将两种方法结合在一起，相辅相成，提高观测系统优化设计的效果。由于不同介质模型的双聚焦计算方法差异较大，因此本课题研究分三步进行，即均匀介质算法、层状介质算法、复杂介质算法。本文完成了第一步均匀介质的双聚焦算法研究和软件研制，目前可作为三维观测系统优化设计中的补充。     

极浅水域地震采集气枪震源设计与应用

 通常对侧吊式气枪来说，很难设计出正方形的气枪阵列，其方向性属性也较难确定。此外，由于近岸水深较浅且水深变化较大，部分水域的水深可能达不到气枪气泡完全释放所需半径大小，从而影响气枪震源激发的实际效果。本文基于自由气泡震荡理论和气枪与气枪阵列理论，介绍了在设计极浅水域气枪震源时如何尽可能地避免上述不利因素，提高气枪震源信号的稳定性和一致性；基于远场子波合成原理，利用监控、记录气枪震源所有单枪或组合枪的近场子波，计算出实际的远场子波，用于确定性反褶积处理，可以进一步消除浅水气枪的非一致性，提高地震资料品质。     

基于近场测量气枪阵列远场子波模拟软件研发

气枪阵列的远场子波是考察气枪阵列优劣的重要指标,同时气枪阵列远场子波也是后续地震资料处理的重要参数之一[1].即使稳定性极好的气枪阵列,在实际生产中,由于海水的浓度、温度、流速等因素的变化,其子波都会有一定程度的改变.能够在生产中随着气枪激发而实时获取阵列子波越来越受到重视.而极浅海海域水深较浅(一般在几十米以内),无法满足记录远场子波的要求,解决的途径是实时记录阵列中各单元的近场子波,而后利用计算机模拟计算出整个阵列的远场子波.本文主要研究基于近场测量气枪阵列远场子波模拟软件的研发.文章围绕如何读取近场子波数据,如何去除虚反射,如何利用近场子波合成远场子波进行了深入研究,提出了相应的技术措施,完成了远场子波模拟的全过程.     

海上地震勘探气枪阵列子波方向性分析

海上地震勘探大多使用气枪或气枪阵列作为震源激发地震波。气枪阵列是由多条气枪组合而成的,具有一定的长度和宽度,同时由于数据采集现场条件的限制,所设计的气枪阵列很难达到严格的圆对称空间布局,从而使得气枪阵列不满足点震源的假设,其激发子波的能量随传播方向的变化而变化。本文依据气枪阵列远场子波合成原理,引入三维极坐标系,综合考虑气枪阵列的空间布局及虚反射的影响,推导出气枪阵列子波方向性的计算方法;基于实际气枪阵列,利用该方法针对气枪阵列子波与水平方位角和垂直方位角的关系,以及子波能量在三维空间中的分布情形等进行了细致分析。     

广义空间分辨率讨论及应用

 本文基于马在田等提出的广义空间分辨率的概念,对其中的特例情况进行了讨论,通过分析炮检距与空间分辨率的量化关系,建立了最大炮检距与目的层深度之间的量化关系,并得到以下认识：①当炮检距在某一范围内增大时,空间分辨率呈非线性降低;当炮检距超过该范围时,随着炮检距的增大,空间分辨率呈线性降低。②随着炮检距的增大,分辨率斜率总体趋势急剧增大,表明分辨率随炮检距的增大而急剧降低;当炮检距在某一范围内增大时,分辨率斜率呈近似线性增大趋势,表明在该范围内分辨率曲线呈非线性变化。③由马在田等提出的广义空间分辨率公式可以从本质上阐明动校正波形拉伸问题,据此形成的动校正公式可以有效地消除动校正拉伸变形。     

一种高精度初至波二次定位新方法——搜索法

 目前，检波点的二次定位成果已成为衡量滩浅海地区地震勘探数据采集质量的重要指标。通常检波点的二次定位方法分为声纳系统定位和初至波定位两种。传统的初至波定位法——“圆圆相交定位方法”要获得较高的定位精度，就必须在算法的实现过程中充分考虑由于圆的位置关系而产生的定位误差而且必须对要参加圆圆相交运算的圆进行精细的筛选，这一方面大大降低了运行效率，另一方面由于算法缺陷而产生的定位误差不能完全消除，影响了二次定位的定位精度。文中围绕如何提高初至波二次定位的精度和数据处理速度，提出了“搜索法”初至波二次定位方法，该方法的实现思路是：在检波点的一次定位点附近区域的网络中找到初至拉平效果最好的网格节点，这个点就是要求取的检波点的二次定位点。文中对“搜索法”的定位精度和运算效率进行了理论测试和实例分析，结果表明，“搜索法”具有很好的各向同性效果，定位结果与声纳定位结果具有很好的一致性，运算速度提高了5倍，定位精度也有较大的提高。