OBN地震数据成像处理基本逻辑与关键方法技术

海洋油气勘探逐渐进入深水深层勘探领域,地下地质构造复杂(横向变速剧烈)、目标油藏复杂(由以构造油气藏为主转向构造与地层岩性油气藏并重),同时还可能伴随海底地形及附近岩性的复杂变化,所有因素促使海洋油气地震勘探技术不断变革。提高海洋油气勘探效益的首要问题是发展尽可能满足高精度地震波成像需求的地震数据采集技术及对应的高精度地震波成像技术。当前,无论海上和陆上油气地震勘探,“两宽一高”地震数据采集技术和全波形反演(FWI)/最小二乘逆时偏移(LS_RTM)为代表的地震波成像技术是标志性的领先技术。海上油气地震勘探中,海底节点(OBN)地震数据采集是目前业界公认的、最有可能真正实现“两宽一高”地震数据采集的技术。与拖缆数据采集相比,OBN数据采集具有宽方位照明、数据信噪比高、无检端鬼波、存在实测的(至少一阶自由表面相关)下行波场、四分量观测等优点。尤其是宽方位照明和存在至少一阶自由表面下行波场的特点,使得OBN数据具备了对中深层复杂构造和近海底介质进行高精度成像的能力。着重讨论了高精度地震波成像对地震数据采集的要求,指出OBN数据采集在海洋油气勘探中的必要性;分析了OBN数据采集的地震波场的特点,据此提出OBN数据地震波成像处理的基本逻辑及相应的关键技术;认为海洋油气勘探中地震波成像处理的特殊问题主要由特征反射层引起,海水面、海底面和地下介质中若干强反射层构成了这些特征反射层,提出了模型驱动波动理论特征反射层相关多次波预测与压制的技术路线,并对比了几种代表性的多次波预测的基础理论;指出对应当前的线性化偏移成像算子叠前数据域与叠前成像域是等价的,据此以成像道集后处理为中心,给出期望成像道集的定义,将弱旁瓣、定量的反射系数作为保真高分辨地震波成像的目标,在两个域中尽可能完美实现地下同一反(绕/散)射点、不同炮检距反(绕/散)射子波的同相位叠加,尽可能好地实现保真高分辨带限反射系数的成像;提出最好把带限反射系数成像推进到宽带波阻抗成像的技术路线;结合OBN数据的特点,给出了OBN数据地震波成像处理的基本技术流程,指出各环节的关键方法技术。最后,针对OBN数据四分量观测的特点,指出是实际观测的多波地震波场中的波现象(主要是P_SV波)与地震波传播及模拟理论不匹配导致了当前多波成像结果达不到预期,建议重点研究实际观测的多波地震波场中的波现象与地震波传播及模拟理论不匹配的物理根源,而不是发展更高端的矢量波成像算法。期望本文的思想观点对OBN地震勘探在海洋油气勘探中的进一步应用产生积极的促进作用。

利用折射波的海底节点地震三分量检波器重定向方法

在海底节点(Ocean Bottom Nodes,OBN)地震中,因为水下检波器实际姿态的任意性,三分量检波器的重定向成为OBN勘探需解决的首要问题。为此,提出一种根据折射波偏振特性进行OBN三分量检波器重定向的方法。首先,引入三个欧拉角描述坐标系的旋转,给出检波点两侧炮点产生折射波偏振矢量的三种特性,并根据该三种特性建立误差函数以描述检波器姿态与设计姿态的偏差;然后,利用不同欧拉角对原始地震记录进行旋转,每次旋转后求取检波点两侧炮点产生折射波的偏振矢量,并计算相应的误差函数,误差函数最小的欧拉角即为姿态校正角;最后,利用求取的校正角对原始地震记录进行校正,即可实现检波器重新定向,从而将实际采集信号校正到检波器沿设计方位放置时应有的地震记录。模型试验和实际数据处理结果表明,该方法易于实现且计算精度高,可用于未安装罗经姿态传感器的OBN地震数据校正。

基于动态惩罚加权的浅水OBN直达波与折射波初至联合二次定位方法

海底节点(OBN)法在海洋地震勘探中表现出巨大优势。在实际作业中,由于受海浪、洋流和潮汐等因素影响,OBN实际沉放位置往往偏离预设位置,影响后期数据处理,因此需通过二次定位获取节点在海底的真实位置。在浅海地区,直达波初至数量少、方位分布不均且受炮端干扰,初至难以准确拾取,导致无法利用直达波初至实现精确定位。为此,通过引入信息量更丰富的宽方位折射波初至,实现了一种直达波与折射波联合的OBN定位方法;同时,应用基于动态惩罚加权函数的目标函数,并采用模拟退火法迭代求解,获得更准确的二次定位结果,克服了利用单一直达波定位时因初至信息量不足带来的误差,提高了二次定位精度。利用理论模型数据对方法的有效性和稳定性进行了测试,并应用于M海域实际OBN资料,取得了良好的定位效果,验证了方法的实用性。

频率—波数域水陆检数据上、下行波场分离方法

随着海洋油气勘探开发的发展,OBC/OBN水陆检海底接收的应用日趋广泛,上、下行波场分离作为水陆检数据处理的关键技术,决定了资料处理品质及应用效果。常规方法分离出来的上行波场中包含下行波场,下行波场中包含上行波场,即不能实现上行波场与下行波场的完全分离。为此,提出在频率—波数域利用包含直达波和切除直达波后的水陆检数据,直接计算水陆检数据标定滤波因子,实现水陆检数据标定和上、下行波场分离。分离后的上行波场数据中既消除了虚反射多次波干扰,又提高了地震数据信噪比和分辨率,为后续联合反褶积和偏移成像等处理提供了高保真的上行波场和下行波场数据。数据实例表明了所提方法的有效性和实用性。

拖缆与OBN资料联合成像域最小二乘逆时偏移成像

海洋拖缆地震资料的叠前深度逆时偏移是对海底地层进行地震成像的主要方法之一.然而,在地质构造复杂区域,因拖缆长度有限,难以接收到深部高陡构造的反射波信号,导致成像效果较差.海底地震节点(OBN)资料虽然含有深部地层信号,但因OBN间距较大,偏移噪声严重.为此,本文提出拖缆与OBN资料联合的成像域最小二乘逆时偏移成像方法.该方法有机地结合了拖缆与OBN资料的优势,同时利用拖缆和OBN资料进行最小二乘逆时偏移,得到更高质量的反射率成像剖面.此外,通过在成像域计算点扩散函数来估计最小二乘反演方程的Hessian矩阵,避免了常规方法通过多次偏移和反偏移估计Hessian矩阵极其耗时的缺陷.用理论模型合成资料的测试结果,表明了本文方法的正确性及其对复杂构造成像的有效性.

相位匹配技术及其在压制OBN地震鸣震中的应用

通过对比海底节点(OBN)地震水检数据(P)和陆检数据(Z)的相位差,将相似系数准则改进并引入到OBN水陆检数据相位匹配中,从而消除两种检波器数据的相位差异;在频率匹配的基础上,用匹配滤波方法对陆检数据进行振幅匹配,之后进行双检数据PZ合并以压制海底鸣震。经理论模型测试和实际资料处理,表明改进的相似系数法可以快速、准确地校正陆检数据的相位差,PZ合并压制鸣震取得了较好的效果。

基于雷达搜索法二次定位软件的研发与应用

海底节点(OBN)采集技术凭借能够获得高效率、高质量的地震资料等优点正逐步取代传统的有线作业采集模式,成为全球过渡带区域主要的采集模式之一。传统的检波点二次定位技术在复杂地区无法满足海底节点二次定位的全部定位需求。本文基于雷达搜索定位理论,研究开发了一款专门应用于复杂情况下节点定位软件,作为现有二次定位软件的的补充方案,取得了很好的应用效果。