天然气水合物垂直缆地震系统关键技术与试验

垂直缆地震(VCS)是构成天然气水合物立体化地震观测系统的观测手段之一。本文从天然气水合物调查及仪器设计角度出发,概述了国内外垂直缆地震发展动态,综合分析了天然气水合物垂直缆地震系统的关键技术,详细叙述了使用海底地震仪(OBS)模拟垂直缆地震系统的设计方式及海上采集试验。通过试验获取了天然气水合物立体探测地震数据,验证了应用超短基线技术(USBL)进行垂直缆水下定位的可行性,数据结果体现出了垂直缆地震相较于常规地震在数据质量上的优点,为垂直缆仪器研发、野外施工方法、数据采集等积累了经验。

海洋三维VC观测系统优化设计

观测系统设计在地震勘探中起着至关重要的作用,最佳观测系统不仅可以提高资料品质,还能够降低采集成本。通过对海洋垂直缆(vertical cable,VC)进行正演模拟我们发现,随着偏移距的增大,同相轴会出现交叉、合并现象,地层顺序也会发生变化。我们针对单VC和多VC的特点,分别设计了相应的观测系统。然后对所设计的观测系统进行评价与优化,并得出了一些有益的结论:采用增加激发点密度的方法对面元覆盖次数的改善效果要好于采用增加激发面积的方法对面元覆盖次数的改善效果;当目标层存在倾角时,通过在构造走向上增加激发线条数,同时在下倾方向上增加激发线长度可以补偿照明损失;当目标层为背斜或向斜时,通过增大最大环半径来增加背斜和向斜照明范围的方法奏效甚微;当激发面积和接收面积相等时,通过同时增大激发面积和接收面积来提高中心区域面元覆盖次数的方法行不通,而当激发面积大于接收面积时则该问题得以解决。

海洋垂直缆多次波镜像偏移技术及应用

垂直缆地震采集系统由于具备广角、宽频、多次波易分离等优势,正逐渐被应用于海洋油气矿产资源勘探中。作为近些年来新兴的一种非常规地震勘探技术,其相应的关键处理技术有待进一步研究和应用。本文以垂直缆多次波成像技术为核心,首先论证了其波场传播的机理,解释了垂直缆在多次波成像方面的优势,同时分析了镜像偏移技术的基本原理;其次,通过正演模拟技术实现了对海洋垂直缆数据的数值模拟,得到了垂直缆地震数据;最后,对正演数据开展了多次波分离、镜像偏移技术的应用,生成的垂直缆多次波镜像偏移剖面的照明范围以及成像精度明显优于常规一次反射波的偏移结果,有效论证了垂直缆技术在海洋油气矿产资源勘探中的优势以及可推广性。

海底浅层高精度地震勘探方法及应用

近年来国内外对海洋天然气水合物、矿产资源的兴趣急剧增加,迫切需要研制出对海底浅层进行精细结构探测成像的先进地球物理探测方法。目前海洋地震勘探采用的是针对深层油气的常规方法,不能满足海底浅层构造的高精度探测,海洋中复杂的多次波等特殊干扰波和水体结构也严重影响了海底浅层地质构造的精确成像。常规的浅层地震存在能量弱、抗干扰能力差等缺点,也无法用于海底浅层构造的精确勘探。为提高海底浅层地质构造的地震勘探精度,在国家863计划、重大专项、国家自然科学基金等科研项目的支持下,经过近20年的攻关,研制成功了针对海底浅层地质目标的非常规高精度地震勘探设备和技术,形成了一套集电火花震源、小道距地震拖缆、基于垂直缆的立体观测网格、海洋特殊干扰波压制、海洋水体结构高精度成像等技术为一体的海底浅层高精度地震勘探方法。