浅海地震勘探海底电缆初至波二次定位方法研究

摘要

随着海洋油气勘探开发在全球范围内的蓬勃发展，将油气资源勘探开发战略中心从陆上转移到海上，对于我国战略资源的拓展及海洋科学研究具有重大意义。海底电缆地震勘探技术是为了满足海上高分辨率精细地震勘探而发展的一门新技术，并迅速成为当前海上地震勘探的热点。海底电缆地震技术可以用来研究海底深部构造，并用于天然气水合物的勘探及海上油气资源勘探等方面。
　　海底电缆地震勘探技术相比于传统的海上地震拖缆技术，能够克服较多障碍物、浅海海域无法进行施工的难题。尽管如此，海底电缆地震技术也存在一些无法避免的缺点，实际生产过程中，在海底进行地震电缆铺设时，检波器由于受到海流和潮汐，船体速度以及海上风浪天气的影响，不能准确将其投放在预定位置，前期即使放到了指定位置，在勘探工期中渔船及海洋气候变化也会使检波器在水中发生偏移。这种位置偏移会影响浅海地震数据采集质量，也会给后期的资料处理工作带来问题。因此，需要对海底电缆检波器的位置进行准确的二次定位，求出它们的真实位置，在后期处理时才能确保各面元贡献是真实位置体现，以得到高质量的地震剖面。
　　本文综合对比分析目前广泛应用基于初至波的传统圆-圆定位法、搜索法、正四面体法、扫描拟合算法以及网格搜索算法的优势与不足，通过对网格搜索算法的进一步研究，针对扫描拟合法进行了改进，提出了改进的网格搜索方法——变网格自动搜索拟合曲面法。本方法通过选择较大的网格节点数和网格间距，每经过一次迭代，网格节点数减少，网格间距也减小，节省计算机计算时间。变网格法定位结果在定位精度上远要高于采用固定网格法定位的结果。并且通过对运算时间进行统计，变网格算法定位速度要高出采用固定网格算法一倍以上。在野外海量数据的定位中可以准确求取海底电缆检波点的真实坐标，并大幅提高定位效率。该算法的正演模拟结果证明该算法具有较高的可行性和准确性。
　　在将本文算法用于正演模拟记录获得好的结果后，应用于某区块浅海海底电缆三维地震资料的处理，通过对地震记录初至拾取，结合炮点真实坐标信息，运用本文算法对海底检波器进行了准确的二次定位，对检波点一次导航点坐标进行了纠正。并将纠正后的检波点坐标写入SPS文件，再将SPS文件导入GeoEast处理系统进行观测系统定义，对地震资料做后续处理。最终对比了定位前后两种叠加剖面效果，实际表明，经过本文算法二次定位后的地震剖面要优于未经过检波点定位获得的剖面，说明了本文算法的适用性。
　　本文在准确求取检波点纵横向X、Y坐标之后，还研究通过检波点与炮点的距离公式和预先调查的区域海水速度V来反推检波点海水深度值，即检波点z坐标。同理，在检波点区域的海水深度z已知的情况下，可以反推海水速度V。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 课题来源

1．2 研究的目的及意义

1．3 国内外研究现状

1．4 主要研究内容及技术路线

1．5 主要创新点

2 二次定位概述

2．1 二次定位基本原理

2．1．1 声波二次定位原理

2．1．2 初至波二次定位原理

2．1．3 声波与初至波二次定位系统对比

2．2 直达波二次定位方法

2．2．1 近正四面体法

2．2．2 波动方程法

2．2．3 搜索法

3 变网格自动搜索拟合曲面法

3．1 基本原理

3．2 曲面拟合方法原理

3．3 牛顿迭代法求解极值原理

3．4 变网格自动搜索拟合曲面法的优势

3．5 检波点深度定位原理

4 三维模拟试算

4．1 三维模型参数

4．2 算法参数对计算精度的影响

4．2．1 网格间距对计算精度的影响

4．2．2 迭代次数对计算精度的影响

4．2．3 网格节点数对计算精度的影响

4．2．4 算法参数对计算效率的影响

4．3 变网格自动搜索法

4．4 检波器深度定位试算

5 海底电缆实际三维地震资料二次定位应用

5．1 实测资料前期处理

5．1．1 野外三维资料概况

5．1．2 地震资料初至的拾取

5．1．3 建立速度场

5．2 实测资料二次定位研究

5．2．1 检波点平面位置二次定位对比

5．2．2 检波点深度定位

5．2．3 面元划分对比

5．2．4 速度谱对比

5．2．5 叠加剖面对比

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

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