构建海上地震勘探使用的空气枪阵的方法及空气枪阵

摘要

本发明公开了一种构建海上地震勘探使用的空气枪阵的方法，该空气枪阵包括：枪架以及在所述枪架的多个设枪位置设置的多个空气枪，其中，该方法包括：将所述枪架按行划分为以行中心线对称的两个对称部，根据所述多个空气枪的容量在所述两个对称部的每一个对称部上以所述行中心线对称地设置所述多个空气枪，其中位于所述两个对称部的每一个对称部的非边缘位置的空气枪是容量大于与其邻近的空气枪的容量的主空气枪，并且位于所述主空气枪的至少一个邻近位置的空气枪为单枪。通过在每一个对称部的中部位置设置大容量空气枪，能够获得更充足的低频成分，提高分辨率，进而从总体上获得更强的震源激发能量。

说明书

技术领域

本发明涉及地震勘探领域，具体地，涉及一种构建海上地震勘探使用的 空气枪阵的方法及空气枪阵。

背景技术

地震勘探是钻探前勘测地质资源的手段，广泛应用在矿产和工程地质勘 察、区域地质研究和地壳研究等方面。地震勘探的原理是在地表以人工方法 激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将 发生反射与折射，利用接收装置（例如，检波器）接收这种地震波。收到的 地震波信号与震源特性、检波点位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构 有关。通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。 对于不具有可视地形条件的海上石油勘探来说，地震勘探更为重要。

海上地震勘探一般使用空气枪阵作为震源。现有技术中提供的空气枪阵 包括枪架和设置在枪架不同位置的空气枪。由于空气枪阵震源的使用效果不 仅受限于空气枪阵总容量，还受到单个空气枪的容量以及各空气枪排列位置 的影响，因此在空气枪阵中设置空气枪时需要考虑诸多因素。然而，现有技 术中没有提供空气枪在空气枪阵中的设置方法。因此，针对如何排列空气枪 以能够在有限的总容量的条件下使震源具有较好的性能参数的问题，现有技 术中尚无有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种构建海上地震勘探使用的空气枪阵的方法及 空气枪阵，该方法能够在有限的总容量的条件下构建具有优良的性能参数的 空气枪阵。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面提供了一种构建海上地震勘 探使用的空气枪阵的方法，该空气枪阵包括：枪架以及在所述枪架的多个设 枪位置设置的多个空气枪，其中，该方法包括：将所述枪架按行划分为以行 中心线对称的两个对称部，根据所述多个空气枪的容量在所述两个对称部的 每一个对称部上以所述行中心线对称地设置所述多个空气枪，其中位于所述 两个对称部的每一个对称部的非边缘位置的空气枪是容量大于与其邻近的 空气枪的容量的主空气枪，并且位于所述主空气枪的至少一个邻近位置的空 气枪为单枪。

进一步地，其中所述主空气枪为容量最大的单枪和/或容量和最大的相 干枪，其中所述相干枪为在同一设枪位置的两个容量相同的单枪。

进一步地，其中，位于所述主空气枪的至少一个邻近位置的空气枪的设 置方式为：将所述多个单枪按照容量由大到小、位置由近到远设置在所述主 空气枪的邻近位置。

进一步地，其中所述方法还包括在所述主空气枪的邻近位置以所述行中 心线对称设置容量和等于所述主空气枪容量的两个单枪，其中所述两个单枪 中的一个单枪为备用枪。

进一步地，其中所述多个空气枪的总容量为5000-5500立方英寸。

进一步地，其中所述主空气枪的容量为300-420立方英寸。

根据本发明的另一个方面还提供了一种海上地震勘探使用的空气枪阵， 该空气枪阵是通过根据以上所述的方法构建的。

上述技术方案，通过在每一个对称部的中部位置设置大容量空气枪，能 够获得更充足的低频成分，同时对称的设置方式，使产生的气泡之间的作用 力相等，能够最大程度地抑制相对称的两个空气枪产生的气泡的振动，从而 获得更宽的激发有效频带宽度，提高分辨率，进而从总体上获得更强的震源 激发能量。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与 下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在 附图中：

图1是根据本发明的构建海上地震勘探使用的空气枪阵的方法流程图；

图2是根据本发明实施方式的通过本发明的方法构建的空气枪阵示意 图；

图3是图2所示的空气枪阵震源远场子波波形模拟图；

图4是图2所示的空气枪阵震源远场子波归一化模拟频谱示意图；

图5是图2所示的空气枪阵震源远场子绝对值化模拟频谱示意图；以及

图6是图2所示的空气枪阵震源空间能量云分布图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是， 此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发 明。

空气枪阵作为海上地震勘探的主要设备，其特性影响着地震勘探的效 果。在以下的说明中，单枪为在所述多个设枪位置的一个上设置的单一空气 枪；相干枪为在所述多个设枪位置的一个上同时设置的两个空气枪；以及备 用枪为在所述单一空气枪所设置的位置设置的不与所述单一空气枪同时使 用的空气枪。

图1是根据本发明的构建海上地震勘探使用的空气枪阵的方法流程图。 如图1所示，本发明的实施方式提供了一种构建海上地震勘探使用的空气枪 阵的方法，该空气枪阵包括：枪架以及在所述枪架的多个设枪位置设置的多 个空气枪，其中，该方法包括：S101，将所述枪架按行划分为以行中心线对 称的两个对称部，S102，根据所述多个空气枪的容量在所述两个对称部的每 一个对称部上以所述行中心线对称地设置所述多个空气枪，其中位于所述两 个对称部的每一个对称部的非边缘位置的空气枪是容量大于与其邻近的空 气枪的容量的主空气枪，并且位于所述主空气枪的至少一个邻近位置的空气 枪为单枪。

上述技术方案，通过在每一个对称部的中部位置设置大容量空气枪，能 够获得更充足的低频成分，同时对称的设置方式，使产生的气泡之间的作用 力相等，能够最大程度地抑制相对称的两个空气枪产生的气泡的振动，从而 获得更宽的激发有效频带宽度，提高分辨率，进而从总体上获得更强的震源 激发能量。

优选地，其中所述主空气枪为容量最大的单枪和/或容量和最大的相干 枪，其中所述相干枪为在同一设枪位置的两个容量相同的单枪。通过成对设 置的相干枪，能够在获得大容量的气泡的同时，利用相干原理最大程度地降 低气泡振动。在一种实施方式中，位于所述主空气枪的至少一个邻近位置的 空气枪的设置方式为：将所述多个单枪按照容量由大到小、位置由近到远设 置在所述主空气枪的邻近位置。例如，当主空气枪的容量为300立方英寸 （cubic inch或cuin）时，与其相邻的单枪按其位置与该主空气枪的远近可 以依次为：210cuin、150cuin、100cuin、70cuin、40cuin。通过由大到小、由 近到远设置的单枪，可以对主空气枪产生的气泡噪音进行充分而有效的压 制，从而实现点震源特征的优化。

在一个实施方式中，所述方法还可以包括在所述主空气枪的邻近位置以 所述行中心线对称设置容量和等于所述主空气枪容量的两个单枪，其中所述 两个单枪中的一个单枪为备用枪。由于主空气枪的容量较大，因此，在实际 使用时容易损坏而出现故障。为了在某个主空气枪出现故障时保证整个空气 枪阵的正常使用，可以在容易出现故障的主空气枪的邻近位置设置容量和等 于所述主空气枪容量的两个单枪，并使这两个单枪中的一个单枪为备用枪。 在正常工作时，备用枪不工作。而当与该备用枪邻近的主空气枪出现故障不 能正常工作时，该备用枪开始工作。因为这两个单枪的容量和等于出现故障 的主空气枪，而位置又在这个主空气枪附近。因此，能够在一定程度上替代 出现故障的主空气枪，保证整个空气阵的正常使用。

图2是根据本发明实施方式的通过本发明的方法构建的空气枪阵示意 图。如图2所示，在根据本发明的一个实施方式中，使用根据本发明的方法 构建了6行7列的空气枪阵，其中该空气枪阵包括3个子阵，每个子阵包括 2行7列空气枪。其中所述多个空气枪的总容量为5000-5500立方英寸。所 述主空气枪的容量为300-420立方英寸。

在一种实施方式中，将该6行7列的空气枪阵划分为以行中心线对称的 上、下两个对称部，其中每个对称部包括3行7列空气枪。在每个对称部中 第2行第2、3列分别设置相干枪210cuin和单枪300cuin，并在该相干枪和 单枪邻近设置其他单枪以及备用枪。例如，在一个实施方式中，在第1行第 3列的位置设置备用枪150cuin。其中，所述多个空气枪的容量可以包括： 40cuin、70cuin、100cuin、150cuin、210cuin以及300cuin。具体地，所述多 个空气枪包括：6个40cuin、12个70cuin、6个100cuin、10个150cuin、6 个210cuin以及2个300cuin容量的空气枪。在一个优选的实施方式中，所 述多个空气枪还可以包括2个150cuin和210cuin容量的空气枪作为备用枪。 在一个优选的实施方式中，将该6行7列的空气枪阵中第2列都设置为相干 枪。

需要说明的是，在本发明实施方式中，多个空气枪的总容量为 5000-5500cuin是受限于空气压缩机的容量。而通过本发明实施方式提供的 空气枪阵的设置，使多个空气枪的总容量控制在5040cuin。这样，在空气枪 阵使用时不仅保证了空气压缩机容量的有效释放，又为整个震源提供了较高 的使用安全系数。为空气压缩机预留充分的冗余容量，不仅能够减少空气压 缩机的损耗，也能够降低空气枪阵在使用过程中丢炮的风险。

以下结合附图3-6对使用本发明提供的方法构建的空气枪阵的特性进行 说明。其中，图3是图2所示的空气枪阵震源远场子波波形模拟图；图4是 图2所示的空气枪阵震源远场子波归一化模拟频谱示意图；图5是图2所示 的空气枪阵震源远场子绝对值化模拟频谱示意图；以及图6是图2所示的空 气枪阵震源空间能量云分布图。

从图中可以看出，使用本发明提供的方法构建的空气枪阵的优点如下： 震源子波峰-峰值较大，能够有效地降低振动干扰。使震源容量适中。在充 分考虑提高震源容量以提高激发能量的前提下，降低对震源容量的依赖，给 物探船空压机预留充分的冗余容量，减少空压机损耗及作业过程中丢炮的风 险。产生更强的震源激发能量，实现了激发震源能量在全频带包络范围内能 量的整体增强。具有更好的压制气泡的能力，实现了气泡比最大程度的提高。 具有更宽的激发有效频带宽度，最终实现了最大程度的有效激发震源频带宽 度的拓展，实现了低频端能量充足，高频端舒展加强，全频段宽阔、流畅的 激发震源频谱特征。具有更充足的低频能量成分，从地震采集目的和要求出 发，在不同容量空气枪种类及对应数目的选择上更加灵活、合理，实现了激 发震源能量在全频带包络范围内更强，尤其是低频端能量更加充足的能量成 分优势，更有利于勘探目的层深度对激发震源能量和频率成分的需求。更高 效、合理的空气枪组合方案，综合分析空气枪的损耗，预先为大容量相干空 气枪设置了备用枪，从而实现了采集质量和采集效率的双重提高。

众所周知，空气枪点震源的特征对压制震源激发产生的气泡噪音、提高 反射同相轴的成像精度至关重要。通过使用本发明提供的方法构建的空气枪 阵，能够获得良好特征的空气枪阵。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明 的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特 征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必 要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其 不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。