海底地震观测系统设计方法研究

海底地震仪(OBS)可以获取纵波、转换横波等多种有效的地震波信息.丰富的多渡勘探信息对于弄清水合物内部速度结构、提高地层的分辨率具有重要意义.海底地震观测系统设计的主要研究目的是为海底地震数据采集提供最佳的海底地震仪分布形态、分布间距等观测系统参数.本文中结合国外OBS在天然气水合物中的应用成果,采用射线追踪法,实现了海底地震观测系统设计,取得了较好的应用效果.     

南海东北部三分量海底地震仪记录中横波的识别和分析

纵横波联合应用可以得到更多的有关各岩石圈层的岩性、物性等深部结构信息,将有效降低地壳结构研究中地质解释的多解性.然而,由于海上探测的特殊性,转换横波的记录较少,再加上转换横波的复杂性,使得横波研究一直是南海深部地壳结构研究中的弱项.南海东北部OBS-2001测线,布设11个三分量海底地震仪(OBS)记录地震数据,经过极化处理、带通滤波等方法处理后,目前在9个OBS径向分量记录中识别出转换横波震相.基于OBS7数据详细阐述了横波识别这一重要基础环节,并运用简单理论模型试算和射线追踪,确定了OBS7记录剖面中来自地壳与Moho面的PwSc,PgSs,PnSc,PmS等几组转换横波震相,该研究结果不仅为横波速度结构及Poisson比物性剖面提供数据保证,而且为今后横波信息的有效利用提供经验与借鉴,对南海岩石圈结构的精细研究具有重要意义.     

基于Gassmann理论与遗传算法的海底沉积物物理参数声速反演方法

海底沉积物的物理参数是海洋资源勘探开发、工程施工的重要参数。基于Gassmann理论,采用改进遗传算法,以海底沉积物实测纵波速度矩阵与预测纵波速度矩阵差的2范数作为目标函数,建立了由海底沉积物纵波声速反演海底沉积物密度、孔隙度和泊松比的反演方法。经过模型数据与实际资料应用,检验了方法的正确性。该方法通过高维数学反演方法,结合多相介质模型,提出了利用地震速度分析提取的速度资料,反演海底孔隙度、密度和泊松比的反演方法,可为海底工程、海底资源勘查提供技术支撑。     

海洋天然气水合物综合地球物理识别方法评述

海洋天然气水合物资源量丰富,具有很大的开发潜力,而如何精准识别水合物是开展勘探和开采面临的首要问题.本文首先总结了基于地震和测井资料等地球物理手段的天然气水合物定性识别和定量评价技术,详细阐述了水合物底界的似海底反射特征,剖析水合物储层典型地震属性和测井响应特征;其次,对基于地震反演的水合物定量评价方法进行阐述,对比时...     

海底沉积物物理参数声速反演方法研究

海底沉积物的物理参数是海洋资源勘探开发、工程施工的重要参数。基于Gassmann理论,采用改进遗传算法,以海底沉积物实测纵波速度矩阵与预测纵波速度矩阵差的2范数作为目标函数,建立了由海底沉积物纵波声速反演海底沉积物密度、孔隙度和泊松比的反演方法。经过模型数据与实际资料应用,检验了方法的正确性。该方法可为海底工程、海底资源勘查提供技术支撑。     

阿姆河右岸生物礁滩储层的横波速度预测方法

为提高阿姆河右岸生物礁滩储层叠前弹性参数反演的精度和可靠性,采用岩石物理测试分析的纵、横波速度的关系式估算小孔隙度储层的横波速度,采用基于基质矿物等效体积模量反演方法、碳酸盐岩孔隙结构反演方法和Xu-White模型方法估算中、大孔隙度储层的横波速度。用该方法计算的横波速度结果与没有考虑该区孔隙结构的计算方法结果对比,精度明显提高,并且和实际测井的横波速度曲线也更加吻合。根据阿姆河右岸生物礁储层的特点,对储层孔隙结构分类采用不同的横波预测方法,更适合于该区的生物礁滩储层反演和油气预测。     

苏里格气田苏147井区盒8段二维地震储层预测

为提高致密低渗气田薄储层预测精度,对不同年度采集的二维地震数据从道集和提高分辨率角度进行特殊处理,选取鄂尔多斯盆地苏里格气田苏147井区主力产气层盒8段河流相储层做弹性参数敏感性分析,优选出横波阻抗、纵横波速度比、泊松比这3类储层预测敏感因子,确定横波阻抗门槛值在7 000~8 500 g·cm-3·m·s-1之间为砂岩,纵横波速度比小于1.6或泊松比小于0.18为含气砂岩.由此开展二维地震反演和储层含气性预测,指明研究区盒8段砂岩和含气砂岩储层的平面分布特征,为气田平稳开发提供合理依据.     

一非饱和多孔介质层中Love波频散特性

为建立更准确的地层反演模型,基于非饱和多孔介质本构关系,用连通率处理上面两层间的边界条件,理论推导出三层非饱和多孔介质中Love 波的频散方程,计算分析多阶模态Love 波频散曲线。结果表明,Love 波第1阶模态没有截止频率,对2阶以上模态,阶数越高截止频率越大。各阶模态的Love波最大速度趋近半空间层的横波速度,而最小速度趋近第1层横波速度。 Love 波速曲线以第2层横波速度为界分为上下两簇,各模态均在第2层横波波速处衔接。模态不同,衔接处曲线的光滑程度不同,模态越高,光滑程度越好。对各参数的敏感性分析表明,孔隙度、饱和度、连通率、黏滞系数和渗透率的变化对Love波相速度影响敏感性依次减小。     

非饱和多孔介质层中Love波频散特性

为建立更准确的地层反演模型,基于非饱和多孔介质本构关系,用连通率处理上面两层间的边界条件,理论推导出三层非饱和多孔介质中Love波的频散方程,计算分析多阶模态Love波频散曲线。结果表明,Love波第1阶模态没有截止频率,对2阶以上模态,阶数越高截止频率越大。各阶模态的Love波最大速度趋近半空间层的横波速度,而最小速度趋近第1层横波速度。Love波速曲线以第2层横波速度为界分为上下两簇,各模态均在第2层横波波速处衔接。模态不同,衔接处曲线的光滑程度不同,模态越高,光滑程度越好。对各参数的敏感性分析表明,孔隙度、饱和度、连通率、黏滞系数和渗透率的变化对Love波相速度影响敏感性依次减小。     

海域天然气水合物开采的4C-OBC时移地震动态监测模拟

为了掌控海域天然气水合物开采过程中的地质和环境风险, 采用能够同时采集纵波信号和横波信号, 并且满足实时性和长期性要求的四分量海底震缆(4C-OBC)技术, 对天然气水合物储层进行时移地震动态监测。针对未来天然气水合物商业化开发时的水平井环境, 通过射线追踪方法进行正演模拟, 对地层模型进行地震照明分析, 得到合理的4C-OBC布设参数, 以期确保采集的地震数据具有良好的成像效果, 并对不同开发阶段的时移地震数据进行走时与振幅分析。结果显示, 差异走时与差异振幅均能很好地反映天然气水合物的开采程度, 其中转换横波的效果更显著。观测系统的误差分析结果表明, 震源船的定位误差不会对这套时移监测系统有明显的影响。总的来说, 采用4C-OBC时移地震对天然气水合物储层进行动态监测的方案是有效的。     

基于OBS的天然气水合物地震响应研究进展

OBS(海底地震探测仪)探测技术是继BSR(似海底反射)的AVO(叠前反演)模拟技术之后兴起的新型地震探测技术。因OBS可以获得更高的分辨率,且随着广角OBS地震探测技术的发展,OBS在新型能源-天然气水化合物的勘探上取得了较大进展。本文分析了近几年来国内OBS的发展近况,列举了国际上成功利用OBS取得进展的案例,并对国内研究进展进行了总结。     

磨刀门水道枯季底边界层的泥沙交换过程

河口底边界层细颗粒泥沙运动往往受边界层内多种尺度的动力过程影响而变得十分复杂。由此,基于座底支架上的ADV与OBS,于2010年枯季在珠江磨刀门水道分别进行大、中、小潮的底边界层观测,对磨刀门水道底边界层湍流动力特征与小尺度泥沙交换过程进行研究。结果表明:悬沙有效沉速、床面切应力与底床侵蚀率的变化范围随着潮差的增大而增大;底床侵蚀率与平均流速变化规律相似,当流速小于0.3 m/s时,侵蚀率基本保持在0.002 kg/m2左右,流速超过此临界值时,床面泥沙发生再悬浮。悬沙和床沙交换过程随着潮差增大而增强,且落潮时段强于涨潮时段。     

刻槽法拾取岩样横波波速的试验方法

在小尺寸试件拾取横波难度高的情况下,根据波的传播规律,通过试件底部界面刻槽的方法,对反射纵波形成绕射,消除了反射纵波对横波初至的干扰,成功地实现了利用纵波探头拾取小尺寸岩样横波速度的测试.通过试验,利用纵波探头获得了岩样的横波速度参数,计算了横波速度各向异性系数.研究表明,层状结构岩石横波速度变化规律与纵波速度变化规律相似,即遵循椭圆方程的规律.通过顺层方向纵、横波速度的比值分析,证明试件底部界面刻槽测试横波的测试方法是合理的.     

深拖曳多道地震系统阵列几何形态的高精度反演

在前人工作的基础上, 发展了一套针对高分辨率深拖曳多道地震勘探系统(deep-towed acoustics and geophysics system, DTAGS)阵列几何形态的高精度反演技术。该技术通过拾取的直达波与海面反射波走时共同对反演进行约束, 同时考虑了阵列节点深度系统误差以及海水速度波动的影响, 采用遗传算法对阵列几何形态控制参数进行同步反演, 获得了全局优化的DTAGS阵列几何形态。在北Cascadia边缘陆坡天然气水合物勘探的应用中, 采用改进算法处理后的DTAGS地震数据明显提高了成像质量, 能够提供更为详实的与天然气水合物相关的海底沉积和构造细节。     

Identification and analysis of shear waves recorded by three-component OBSs in northeastern South China Sea

Structure models associated with P- and S-wave velocities contain considerable amount of information on lithology and geophysical properties, which can be used to better understand the complexity of the deep crustal structure. However, records of converted shear waves are less due to the speciality of seismic survey at sea and the rigorous generated conditions. The study on shear waves has always been a weakness for studying the deep crustal structures of South China Sea （SCS）. In this paper, eleven three-component OBSs were deployed along the Profile OBS-2001 in northeastern SCS. After the data processing of polarization and band-pass filter, converted S-wave phases were identified in the radical component records of nine OBSs. Taking the OBS7 as an example, identification and analysis of converted shear waves were presented and discussed in detail. A few phase groups, such as PwSc, PgSs, PnSc, ProS, and PwSn, were found coming from the deep crust or Moho interface by simple theoretical model calculation and ray-tracing simulation. The results not only provide the underlying basis for studies of S-wave velocity structure and Poisson＇s ratio structure, but also reveal the relationship between crustal petrology and seismology, which will be of importance for making full use of S-wave information in the future.     

交叉能量矩阵在海底地震仪水平分量旋转中的应用

海底地震仪(OBS)地震数据为4个分量:1个垂直分量,2个水平分量和1个水听器.OBS采集数据为共接收点数据,即炮点沿测线移动而检波点不动,这就导致同一采集系统中道与道之间不具有一致的振幅和极化方向,从而道与道之间振幅能量不一致,这一问题的解决是通过水平分量旋转完成的.利用x,y分量构成的交叉能量矩阵求解其最大本征特征向量值,从而确定极化方向进行水平分量旋转.通过实际OBS数据应用得到了很好的应用效果,且计算速度快,缩短了处理周期.