您好,欢迎来到锐游网。
搜索
您的当前位置:首页垂直观测系统海洋地震资料信号处理研究

垂直观测系统海洋地震资料信号处理研究

来源:锐游网
第38卷第2期 华 南 地 震 SOUTH CHINA 1oU1LNAL OF SEISMoLoGY Vo1.38.N0.2 2018年6月 Jun.,2018 张旭东,尹成,陈玺.垂直观测系统海洋地震资料信号处理研究【J1.华南地震,2018,38(2):1-7.[ZHANG Xudong,YIN Cheng,CHEN Xi Study on Signal Processing of Marine Seismic Data in Vertical Observation System[J1.South China jouFnal of seismology,2018,38(2):1-7】 垂直观测系统海洋地震资料信号处理研究 张旭东 ,尹成 ,陈玺 (1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学.成都610500: 2.国土资源部海底矿产资源重点实验室广州海洋地质调查局.广州510075) 摘要:海洋地震资料处理中,通常采用的提取远场子波方法是从地震资料中直接提取和根据自由气泡震荡理 论中不相干子波叠加算法由近场子波推算远场子波,但这两种方法都不精确 首先分析了由OBS模拟垂直观 测地震系统实测得到远场子波,进而获取零相位算子(包括零相位算子、压制气泡算子和压制虚反射算子)的 原理和实际效果。利用理论模型和实际数据对所述方法进行了检验,得到的结果不仅消除虚反射据处理效果来看此方法是切实可靠的 关键词:垂直观测系统;零相位算子:虚反射:气泡效应 中图分类号:P631.46 文献标志码:A 文章编号:1001—8662(2018)02—0001—07 DOI:10.13512/j.hndz.2018.02.001 气泡效应 影响,而且整形为零相位。通过上述处理消除了非零相位数据对高分辨率处理和解释标定的影响.从实际数 、Study on Signal Processing of Marine Seismic Data in Vertical Observation System ZHANG Xudong ,YIN Cheng ,CHEN Xi (1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploittiaon,Southwest Petroleum University, Chengdu 610500,China;2.Key Laboratory fMarione Mineral Resources,Ministry fLand oand Resources, Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou 510075,China) Abstract:In ocean seismic data processing,the commonly used method of extracting far field wavelet is to directly extract the far-field wavelet from the seismic data and calculate the far——ifeld wavelet from the near——field wavelet according to the irrelevant wavelet superimpositi0n algorithm in the free-bubble oscillation theory. However,neither method is accurate.In this paper,the principle and the practical effect of the zero—phase operator(including zero—phase operator,de—bubble operator and de—ghost operator)obtained by measuring the far—field wavelet obtained from the simulated vertical cable seismic system of OBS are analyzed.Using the theoretical model and the actual data.the method described in this paper is tested.The results obtained not only 收稿日期:2016—10—26 基金项目:中国地质调查局项目(DD20189642) 作者简介:张旭东(1980一),男,硕士,高级工程师,主要从事地震资料成像及反演研究。 E-mail:zhangxd91 1@126.COITI. _2 华 南 地 震 38卷 eliminate the effects of ghost and bubble,but also shape the seismic data to zero phase.The above process eliminates the influence of non—zero phase data on high—resolution processing and interpretation calibration,and the method is reliable from the actual data processing effect. Keywords:Vertical cable;Zero phase operator;Ghost;Bubble effect 0引言 地震子波提取方法总体上可以分为确定性子 波提取方法和统计性子波提取方法 确定性子波 空间最大尺寸为30 n1.声波在水中速度取1 500 m/s.对于最大频率200 Hz的子波.求得的远场距 离为1 20 m.而实际垂直观测系统距离震源最近距 离也有1 800 m,完全满足远场要求。 提取方法不需要对反射系数分布作任何假设,能 得到较为准确的子波 统计性子波需要对地下地 震资料和反射系数分布进行假设.得到子波精度 与假设条件满足程度有关 传统方法利用海洋地震资料直接提取地震子波, 受不确定因素影响较大,效果不太理想 近年来。 一些海洋地震采集通过在阵上放置近场检波器获 取近场子波.再根据自由气泡震荡理论中不相干子 波叠加算法求解方程组.获得远场子波 但是上述 两种方法均基于一定假设.得到的远场子波精度有 限 2015年广州海洋地质调查局在南海进行了模拟 垂直观测系统试验.利用垂直观测系统在深水海底 实测获得精确远场子波 利用精确远场子波可以进 行确定性子波提取.而且利用实测得到的远场子波 求取零相位化算子(包括零相位算子、压制气泡算子 和压制虚反射算子)并用于实际地震资料18-91。取得了 不错的效果 为后续地震资料处理和地质解释提供 高质量的资料 } 1垂直观测系统数据及提取地震子波 方法 海洋地震勘探的气阵列中各之间激发互 相不影响.各自单独产生单震源子波.在近场 检波器中记录到的信号.是经过传播距离r后直接 到达检波器的单震源子波和经过传播距离尺后 接收到的虚反射叠加而成.如图1所示 当检波 器和阵距离较近时,也就是近场区时.r和R相 差较大,由于球面扩散使得单震源子波与虚反 射的振幅差异较大.随着检波器和震源之问距离 的增加,虚反射的传播路径逐渐接近震源子波路 径,这时两者受到的球面扩散引起的衰减近似相 n 2 同,当这个距离d满足经验公式:d> : , A… (J 其中厂为激发子波频率:D为激发子波最小波长: 为水中声波速度。对于本次试验来说.气阵列 1震源子波和虚反射传播路径 2015年广州海洋地质调查局利用多台OBS (Ocean bottom seismograph 模拟实现垂直观测系 统 OBS模拟垂直观测系统总长度200 m.接收节 点数量3个.节点间距25 m.其整体结构如图2 所示.OBS采样频率最高达1 kHz.动态范同大于 120 dB,最长_丁作时间可达24 d(4 ms) OBS最 大工作水深5 000 n/.可以记录水听器分量(P分 量)、垂直分量(z分量)、水平分量( 分量)和水 平分量(y分量) OBS模拟垂直观测系统采集参 数见表1 25m 25m 冈2垂直观测系统结构图 Fig.2 Structure of vertical cable 第2 张 东等:垂血脱测系统 海洋地震资料处 lf1的心川 表1垂直缆地震系统采集参数 Table 1 Acquisition parameter of vertical cable seismic system 点数 3 源 放深度/ll 5 节 ,, ̄INhq /m i 录长度/ms 炮间距/n 气怆类, 采样率/m 伧阵容 本次试验…t,0BS模拟 直观测系统与常规拖 缆联合采集.扶得r天然气水合物立体探测地震数 试验 采集测线l7条.每条长l7 km.采集面 154 km .垂直观测系统投放位置位于采集T区 IfI心 3为949 600测线L{l1 个接收节点水I听器 分量(P分 )的共接收点道集数据 从 3中可以 7亍ff;,J:、LIJ、下 个OBS记录的有效波、多次 也是垂直观测系统采集地震资料优于常舰地震资料 之处。OBS接收节点的直达波到达I1, ̄1ii1与其节点深 度吻合很好,直达波和海底反射波同州轴卡}I百尢 涉。在远偏移 处,直达波与虚反射乖Il初至波分离 明显。经过反复比较.从1号OBS j 选取离()Bs 模拟乖直观测地震系统最近的949 600测线数抛. 波、折射波郁非常清晰.而几.时1于接收节点靠近海 底且位置_牛II对 定.采集数据具 较高信噪比.这 将其直达波拉平,选取波形稳定的一段叠加后俄取 500 Ills.即为提取的远场子波 【】 4) 篁 兰 百 未 _ r^ _0 主 1 0 3(】 5.0 7() 3 OBS接收(测线949600)水听器分黾 接收点道集数 (a.1 OBS,h.2号OBS,r.3 () ) Fig.3( ‘)lnlllOI1 re‘’eiving poinl gather data receired by 0BS(1ane 949600)l1y‘lrl1I)Ilollt ̄t‘‘)iiipon ̄ll[ (a.No.1 OBS,})_NO.2 OBS, No.3 OBS) 2远场子波的应用 远场子波最主要V,J ̄i!L,qJ足求收零卡H值化 r. 再把求取的零卡H位化箅了应川到地震资料处 『『}. 实现地震资料的零卡日位化处 、地震资料零卡I{位 化算予F}1爪制气泡箅子_不1I整形箅-,两部分绀成.憋 形箅子又包括零相位整形箅予和 制虚反射箅 2.1压制气泡算子求取 MIh]/『l1s 气阵列m具有小同容量、不同型 ‘,能够 输Ⅲ 同能量、不同频率的 波形经过优化组 合而成.hi以实现卡H十』JI】强 最大限度爪制气泡, 4 IrEI [脱测系统数据提取的子波 Fig.4 Wawdet extracted fronl vei'lical cable(1ala 4 华 南 地 震 38卷 从而获得具有所需频带特征的子波.最终实现对 目标层位的有效勘探125] 尽管阵组合在设计时就 充分考虑了对气泡的压制.但如图5a所示的气 子波还是会受到气泡效应的影响.在频谱上气泡 相加特性可知.输入的带电缆鬼波的远场子波的 相位谱(图7a)与零相位化算子的相位谱(图7b) 是相反的。二者相加的结果应趋于零相位(图7c) 这一特性可作为检验零相位算子(图8)正确性的一 效应表现在低频端,见图6a.这是地震勘探不需 要的.而且气泡效应具有明显的周期性.可以通 过预测反褶积来消除 另外.从褶积过程中相位 种方法.也可以将求取的零相位化算子应用于输 入子波(图5a),得到期望的零相位信号(图9)来 验证求取算子的正确性 30I ,l 1I1 0 } 寸lf 4/ O. 3 0O a JloC 31 )0 lo【 1厂 -3 II  1I1 0 寸f 习, 2t lo 3{: 1O0 ▲ f l -b 3 ) 图5带电缆鬼波的远场子波(a)及去气泡后的带电缆鬼波的远场子波(b) Fig.5 Far-field wavelet with ghost wave of cable(a)and far—field wavelet with cable ghost wave after bubble(b) 名 罟 号 蠢 l 图6 a、b分别为图5中a、b所示子波频谱 图7 a.去气泡后相位谱b.零相位化算子相位谱c.零相位子波相位谱 Fig.7(a)Phase spectrum of de bubble(b)Phase spectrum of zero phase operator(c)Phase spectrum of zero phase wavelet 第2期 张旭东等:垂直观测系统在海洋地震资料处理中的应用 时间/ms 60 一l5O 一100 -50 } 50 100 l! O- 5  lqr .■▲J …V , - 60 冈8零相位化算子 Fig.8 Zero phase operator 时问/ms 2( )O 45 1C 10 ( 1C l0 2() 0 100 J I  JU -_I,.一 45 图9零相位子波 Fig.9 Zero phase wavelet 首先地震记录的褶积模型为: ( )=(£J( ) e( )+n( ) (1) 这样最终的零相位化算子可以南上面两个算 子得到: 其中x(t)为地震记录,w(t)为地震子波,e(t) 为地层脉冲响应,n( )为随机噪音。当我们假设为 n(t)O,震源波形已知时,公式(1)可以表示为: x(t)=to(t) e(t) 这样公式(2)可以改写为: ( )=s(t) ( )+e( ) (3) (2) 后的地震记录 _厂( )=0( ) C(t) (6) 将/(丁)与地震记录 (f)褶积,得到零相位化 2.2整形算子求取 海洋地震资料中.由于震源激发和电缆检波 器均在海面以下.容易产生虚反射。由于海水与 海上地震勘探可以记录震源组合的远场子波. 其中s(t)为记录的震源组合远场子波,采用 震源子波反褶积方法既公式(4)求取去气泡因子 a(t)。 1 r x空气形成了反射系数近似为一1的自由表面,因此 检波点除了接收由震源激发.并经过地层反射, 直达检波点的一次反射波(图iOa)以外,还会接收 到伴随在一次反射波后面的三种干扰波(图lOb、 图10c、图lOd) 图10b为先经过海面再经过地 I r () (0) 一 1… (m一)I 1 n( )I一 (rx n十1) r㈩  层接收到的虚反射.图lOc为先经过地层再经过 1 rxx(m)rxx(m一1)… (0)Jl。(m)J【rx (n+m)j 经过反褶积压制气泡效应后,子波的频谱得 到明显改善,见图6。这样得到的子波可以采用公 式(5)来求取整形算子c(t)。 f(I+A) ,(0) 【 n (m) m,(1) … rbl,(m) ]f c(O)] 海面接收到的虚反射.图lOd为先经过海面再经 过地层然后又经过海面接收到的虚反射。本文与 垂直观测系统同时采集的拖缆数据震源深度和电 缆深度均为5 m.这就使得震源激发的虚反射与 电缆检波器接收的虚反射叠加在一起。理论模型 试算效果见图11。图11a为反射系数序列,图 rbb(1) (I+A)rbb(0)… rt ̄(m-1) c(1)l一 r} (” 一1) ···(1+h)r (0)J【c(m)J f b(O)] 1 0 … 1 lb为受虚反射影响反射系数序列,图1lc为雷 克子波与受虚反射影响反射系数序列褶积得到合 成地震记录.图1ld和图11e分别为合成地震记 录零相位化和压制虚反射后结果,图1 lg为压制 虚反射前后频谱  l 1(5) 其中r 为输入子波的自相关函数,m为自相 关函数的长度,c( )为待求的整形算子。 6 华 南 地 震 fa ’l lb f c 『d l● le l· ‘ = : ■--—_- ■_‘■‘·_--- 《== r < ■■■-——_- 亡== . / / ac 、V  / 图lO检波器接收虚反射物理过程 Fig.10 Physical procedures of ghost received by detector 图l1合成地震记录零相位化及压制虚反射结果 Fig.1 1 De—ghost and zero phase result by synthetic seimogram 3实际应用效果分析 本文所采用的实际资料位于南海北部陆坡区 4结语 在海洋地震资料处理中.实际获得的气子 的琼东南盆地,琼东南盆地存在多个生烃凹陷. 该盆地已证实是我国近海大型含气区之一 图12 是远场子波零相位化(压制气泡算子、零相位算 子、压制虚反射算子)前后效果,通过震源子波反 褶积处理,远场子波的气泡和虚反射得到很好压 制,子波整形为零相位叠加剖面,波组特征变得 更加清晰,同相轴连续性得到明显改善 波并不是人们期望的形态,而是被虚反射和气泡 效应改造过的子波。利用本文的OBS模拟垂直观 测系统提取远场子波处理技术可以基本消除虚反 射和气泡效应影响,同时子波整形为零相位 该 方法获得的零相位资料相位稳定、可靠.能为地 震资料拼接处理、高分辨率处理等打好基础.同 时为准确标定油气藏顶底界面、精确落实圈闭范 围和尖灭追踪等精细解释工作提供保障 但该方 法仍然残留部分虚反射.值得今后进一步研究 第2 fjc J张 尔等: 观测系统 海f 地旋资料处 lfl的J、 川 7 12 J 制席反射种r冬fl1倚化 ( 、J (下)稳加削 l:ig.I 2.r ()、 P rJay Ilrol'iles()f-th r’一m·hi wa、,elel befbl e a I atl'et’tl (1e Imh1)lc till(]ghost 参考文献: II1个水此.I钧 小 . Il4发, .地 数 处J:ltT力’法IMI. IL j : ̄/illt 1 ,11::11版社,2007:57~100 I161 Kelh r J B, t)dllt-r l 1. Iml,I-1 —t‘.I】a1i(J ls IJl ,I lllldtq w IIt·r PX1)h,sion Ilf kppl1i{·II l’I1、si{’ . I2l fJ}尔马滋. .地 资料分析一地震资料处 、反演和解 1 I 7 l Ziolkowski A.Parks(;,Hatl<)n l J’t t a1. rl signah. 01 illl V:com1)uliot1 from Ill!ill’一fiehl Int'iL';-II1  ̄lll( his ai r’一gun arl’t1.释(I:升"‘)I .刘怀IlI, 兜破,童思友.等}币.北京: H I-. ̄L 版 ,2006:l22一l78. in{·lmli ̄ig inte]’actions….( o1)lLvsi(·s,1 982 47(1()):l 4l3一l 421. I31孙抓川, I*1.- 长晓渝,等.海洋拖揽地震资料处理关 键技术….人然气1 'lk,2007,27(S1):l92一J94. i亮,张义波,张淑协,等.深海拖揽 维地震资料处 技术lJ1.fn巾地球物 勘探.2006,41(5):5l9-524. 抓 , 浩,拿乃 J't’.海洋地震数 处 技术探泔…. , II地球物理勘探.2007,42(S).8—13. 1l 81 Z.I)lkowski A,Johnslon J.(]ompmation of fa y’一 hI d_r gni1 signatures lii gun—IIIOU]1IPtl InPSSII r( I|letlsIir ̄ II1 ̄'1its…. Exlmnde{I AI)stra(’ts of 66th Aim Lm]hit( i|ill 1996:13—16. ( Mtg. 【1 9】J,}luISOD D 1.UII(tCI’sia1](1ing a.r-gun I)ul}l}le llI llaviol’…. {.eophysi( s,1994,59{l 1):1 729一l 734. 『61 :炎仕.沈 非,r 垠.地震数 处 巾父_丁子波 位 特 的探泔IJ].7 1地球物瑚勘探,2008,43(S2):I21一 l24. 『20】Ziolk,【)wski A.Met1'..;ureifleIII ol’d-r-gtIII I)ub1)h.Ils‘ illalions ….Geophysi{·s,l998,63(6):2 009一1 024. 『7l陈擘格.海 气怆 源地震予波研究进爬lJI.中『 l海I2 汕 ,1994,8(1):60—65. f21l赵波,俞寿JJJJ,聂勋孵,等.f}}模拟反 _1=!!方法埂』 川 …. {}}{地球物理勘探.1996,3l(1):l()2—1 16. I22l郭向宁。 必元,萤敏 . 介卡H化j 波的十lj化 钎:硬 校正l J1.- ̄i ̄1tt地球物理助探,1998.33(2):214-221. I231梁)匕河.地 子波捉取h’法/iJl:3:[1jl_mm物探,l998.37 (1):31-39. f8l f{景英,蒋进勇.地震子波零相位化改造的廊垌lJJ.勘探 地球物 进腱,2003.26(2):l2l_l23. 19俞外}91J』{.离分辨牢地震勘探l….北 : 油r_>Iktl{版}f:, l993:1—189. i10l刘金俊, 修…,刘怀tl1.—】’.波零棚位化、反 积‘j地 录分封辛 的关系….海洋地质前ff},2000,16(4):5-8. 1l 1 l畅怀存,I ,E .海洋地震;tJJ探【1l 气震源激发特性 f究IJ1. 物探.2004.43(4):323—326. I24l杨培杰,印兴耀.地震子波提取方法综述….r j1地球 物娌勘探,2008.43(I):l23—127. I251李大1_I .坫于高阶统计的濉合_卞H化r波 汁搜 处 lJ1.勘探地球物 逃展,2005,28(2):1 l7一l21. 『12l陈浩1水,个海燕,刘军,等.丛于近场测量的气阵列模 拟远场予波【J1. 油地球物理勘探,2005,40(6):703— 707. I261仑阳发.牟水比, 濮.交f 也震子波提取技' ̄lJ1. l I大学学报(『I然科 版),2005,29(5):33—36. 1271:t-q:君,1 fIf!.海上地震资料 警车llf 化处州技术研究…. 石油物探,20I2.5l(4):402—407. 1 13l 成洲,陈浩_林,牛宏年r. 1 近场测量气阼列远场 r。皮模拟软件研发….物探 备,2008,l8(1):l1一l7. I281黄缱守,仉忠良,l j巍.等.人然 水合物眼 缆地 系统关键技术技术’ 试验….新能源进爬,2016,4(3): 2l9-224. I 1 4  II川1(1H'M.Modeling of GI gun signallires fJ1.(;eoI,lDsics I)rosl}ecling.1992,40(7):72l一747. 『l5I Chert H 1.,Ni C .Simulation a[1{I appticati()ii()r far—field I291何I见,张建 f1.海洋地震垂f(缆蚬洲系统的蚶线照IJlj分 析 II.CT理论与应jfj研充,2()l5,24(5):689—7()0. I301陈金海.胤旧良.徐金祥.胀反射和l海水呜 I 扰的消 除lJf.海洋 油,2000,3(2):29—34. wavelet for air gun ill‘ray IJ 1.0订(;eophysi{‘al Prost)e(’ ig (in CI1II1PsP),2008,43(6):623—625. 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- ryyc.cn 版权所有 湘ICP备2023022495号-3

违法及侵权请联系:TEL:199 1889 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务