海底地震勘探检波点定位关键算法及软件研制

检波点二次定位是海底地震勘探的关键步骤之一,其定位精度直接关系到地震数据的成像质量。针对海底地震勘探作业需求,对声学定位、超短基线(USBL)定位以及初至波定位关键算法进行了详细设计,基于算法研制了海底地震勘探检波点定位软件,包括整体架构设计、功能模块划分及具体开发实现,并利用实测数据对软件定位精度进行了验证与分析。实验结果表明,软件声学、USBL以及初至波在N、E方向上的定位结果与国外主流商业软件Gator结果相差均在1 m左右,能够满足海底地震勘探数据成像需求。同时,将3种定位算法对同一测线的定位结果进行了对比,三者的结果具有良好的一致性,进一步验证了该软件的可靠性。

利用直达波计算稳健的深水OBN双检匹配算子

海上地震勘探中,鬼波对地震信号的陷波是海洋宽频地震勘探面临的主要挑战之一。进行合理的双检合并,分离上、下行波场一直是深水OBN地震数据成像处理关注的焦点之一。双检合并过程中,通过建立上、下行波场和水、陆检波场之间的数学关系,解决好水、陆检信号匹配是关键。深水OBN地震数据中,静校正难题和陆检中的横波泄漏噪声等因素导致基于反射波的双检匹配效果不好。提出了选取小时窗的直达波进行线性动校正和共检波点叠加,利用水、陆检数据共检波点叠加后的直达波信号求取每一个检波点的双检匹配算子的方法,用求取的匹配算子进行双检匹配,进而分离上、下行波场。用直达波求取双检匹配算子不需要交叉鬼波化,使用简便,可以避开反射波求取双检匹配算子时噪声等因素的影响。该方法在深水地震数据处理中的应用表明,用直达波求取的深水OBN双检匹配算子更加稳定,用求取的匹配算子校正后进行双检合并可以实现良好的深水OBN地震数据波场分离。

OBN宽方位地震在潜山勘探中的应用

海底节点(Ocean Bottom Node,OBN)因施工灵活,易于避障和实现宽方位,在海洋油气勘探中应用越来越广泛。针对珠江口盆地珠一坳陷惠州26-6潜山裂缝储层,在南海首次实施了OBN三维地震采集,获得了宽方位地震资料。经过信号预处理、噪声衰减、信号反褶积、波场分离与多次波衰减等处理之后,抽取了炮检距向量片(Offset Vector Tile,OVT)道集,进行了多方位网格层析速度建模和叠前深度偏移,获得了丰富的方位各向异性信息。新老资料成像对比显示,OBN宽方位采集能有效避免海底障碍物影响,处理的地震资料信噪比高,潜山顶面及潜山内幕断裂成像优,振幅各向异性椭圆拟合对潜山裂缝储层预测有较大潜力。

OBN资料三维水层相关多次波压制方法研究

海底节点(OBN)采集技术具有灵活、高效、宽频和宽方位等优势,但后续地震资料处理面临诸多难题,其中,水检P分量和陆检Z分量经双检合并后所得上、下行波中水层相关多次波压制就是亟待解决的难题之一。为此,根据OBN炮点密集、检波点稀疏以及在海底较平缓情况下水层相关多次波在平面波域近似呈周期性分布的特点,利用平面波域波场延拓的方式实现共检波点道集上、下行波水层相关多次波预测。该方法首先将OBN共检波点道集资料利用双检合并技术进行上、下行波分离;然后根据检波点处水深信息在平面波域进行波场延拓预测水层相关多次波;最后利用自适应匹配相减技术实现水层相关多次波压制。三维理论模型和实际资料测试结果表明,该方法能有效预测水层相关多次波,实现OBN资料真三维水层相关多次波的压制。

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。

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.

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。

双检数据上下行波场分离技术研究进展

随着海洋油气勘探开发技术的发展,水、陆双检海底接收的应用日趋广泛,上下行波场分离作为双检数据处理的关键技术,决定了资料处理品质及应用效果。在双检数据上下行波场分离技术的发展过程中,国内外学者提出了许多切实可行的技术方案。本文通过系统调研国内外相关文献,对上下行波场分离方法和技术进行了归纳和总结。首先基于波动理论,把双检数据与上下行波场联系起来,建立了双检数据标定和上下行波场分离的理论基础:水、陆检数据接收的波场分别为压力波场和质点垂直速度波场,可以分解为上行压力波场和下行压力波场及上行质点垂直速度波场和下行质点垂直速度波场;下行压力波场与下行质点速度波场振幅成正比,且极性相同,上行压力波场与上行质点速度波场振幅成正比,且极性相反。然后针对海底电缆/海底节点(OBC/OBN)水、陆检数据,建立了基于消除海水鸣震的双检数据处理技术。最后,总结出7种双检数据上下行波分离方法,包括:常数标定因子分离、频率—波数域分离、镜像分离、去虚反射分离、最优去虚反射分离、检波器脉冲响应分离和τ-p域分离等方法。双检数据上下行波场分离之前,首先要进行检波器脉冲响应校正;然后进行双检数据匹配和标定处理等,使水检数据中上下行压力波场与陆检数据中上下行质点垂直速度波场振幅和频率趋于一致,且由于下行压力和质点垂直速度波场极性相同、上行压力和质点垂直速度波场极性相反,陷波问题得到补偿,检波点端虚反射得到合理压制;最后实现最佳的上下行波场分离处理。

海底地震数据积分法叠前时间域成像方法

海底地震(OBS)采集包括海底拖缆(OBC)和海底节点(OBN)两种观测方式。采集时激发点位于海面而接收点置于海底,建立在同一基准面假设前提下的传统地震成像方法不再适应OBS数据。本文首先推导了OBS上、下行波不同深度反射点轨迹的计算公式,用图示法直观地展示了各自共接收点道集数据的覆盖范围;然后以镜像成像理论为指导,推导了下行波积分法叠前时间偏移旅行时计算公式,同时推导了相应的上行波旅行时计算公式,并给出了上、下行波成像时间校正和均方根速度的转换公式;最后描述了OBS叠前时间偏移加权函数的计算公式。二维模型和三维实际数据应用结果表明,用下行波代替上行波成像,不仅能够显著改善浅层成像效果,且成像结果的横向范围得到明显的扩展。

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。

水下机器人在OBN海底布放中的应用

目前,OBN海底布放通常采用人工抛放和水下机器人精确布放相结合的方式,在水深小于100 m、流速较小、水下地形平坦区域采用人工抛放;在水深大于100 m、流速较大、水下地形较复杂区域采用ROV精确布放。因为ROV单次下水可携带的OBN数量有限,这严重制约了ROV精确布放OBN的效率,此文结合实际工程案例介绍了一种专门设计的ROV友好式OBN释放系统及ROV布放操作方式,基于ROV友好式设计理念,按设计的操作方式可安全、快捷地从释放系统中取出OBN,实现在水下连续不间断地布放,避免频繁回收释放ROV造成时效延误,从而大幅提高ROV精确布放OBN的效率。

导航数据后处理软件OBSOffice在OBN采集技术中的应用

随着海上地震勘探装备和技术的不断发展,Ocean Bottom Node作业模式成为一种广受业界欢迎的地震采集技术。该技术特点之一就是导航数据采集量大,不同的甲方公司对于数据成果的要求各有不同,而目前没有一款适合的导航数据后处理软件进行数据处理。基于此,在OBSOffice 1.0的基础上研发了OBSOffice 1.5版本软件,能够进行OBN作业模式下的导航数据后处理,并成功应用于生产项目中,取得了良好的效果。

海底光缆传输网及其关键技术研究

论文介绍了国内外海底光缆传输网络的发展现状,提出了具有网格拓扑结构的海底光缆传输网的总体架构,研究信息接入与传输、远程供电、海底节点、光电综合网络监测等关键技术,实现各类海洋信息大容量、高速、可靠接入和传输至岸基中心,提高海底区域的抗毁生存、信息综合传输和远程供电等能力,为我国海底光缆传输网络的设计和建设提供参考。

oSeis海洋地震节点软件系统设计及应用

本文介绍了一种海底节点仪器——oSeis海洋地震节点采集系统的软件控制系统,作为自主设计的国产OBN仪器软件系统,实现了对海底节点从指标测试、参数配置、节点布放,到节点回收、数据下载、数据合成等一系列的管理,完成了海底节点施工作业的全流程控制。文章系统性地阐述了该软件系统的设计思想、软件系统各组成模块的设计及功能,以及该软件系统在某海洋节点海上试验项目中的实际应用情况,达到了预期效果。

2019地球物理技术发展动向与展望

近两年全球油服市场逐渐复苏,但地球物理行业复苏缓慢。为适应持续低迷市场,物探公司纷纷调整战略、进行业务重组,地球物理市场垄断竞争与完全竞争并存,行业进入数字化转型新时期,云端数据管理、人工智能数据处理解释成为行业研究热点。地球物理技术不断创新发展,海底节点采集、分布式声波传感光纤监测、最小二乘偏移成像及基于人工智能的数据解释等技术发展迅速,这些技术的不断进步满足了行业降本增效的技术需求,也是今后地球物理技术发展的重要方向。

2022石油地球物理勘探技术进展

2022年,在全球油气行业加速能源转型的大背景下,地球物理服务公司不断进行业务整合和新业务布局,拓展地球物理技术应用领域和范围。通过跟踪分析国外地球物理行业和技术发展动态,总结地震数据采集、处理与解释、油藏地球物理等方面的技术进展,地震装备自动化、智能化、绿色化程度增强,节点地震、新一代可控源扫描等高效、高密度、低成本的地震采集技术,以及高精度全波形反演速度建模及最小二乘偏移成像技术发展迅速。基于云平台的数据管理将推动地震处理解释技术的智能化发展,自动化、智能化、绿色化装备与技术是未来地震勘探发展方向。

2020国外石油物探技术进展与趋势

为了解2020年国外石油物探业务和技术的主要进展及发展趋势,对EAGE(欧洲地质学家与工程师学会)和SEG(国际勘探地球物理学家学会)年会与展会情况,及国外主要石油物探技术服务公司的业务发展与技术研发动态进行跟踪。2020年新冠肺炎疫情叠加低油价冲击,对石油物探技术服务需求和地震作业活动产生重大负面影响,尚未完全复苏的石油物探行业再次面临巨大挑战和压力。石油物探业务发展更加依赖轻资产业务,石油物探技术更加依赖低成本、高效、环保型技术。基于人工智能的地震数据处理解释技术快速发展,软件产品不断完善,基于云的石油物探综合数据管理方案是行业发展热点。

海底节点不同震相逆时偏移成像研究

对近海海域进行地壳速度结构高精度成像有助于深入了解我国近海地震活动、深部孕震构造条件,揭示海域构造特征及其相互作用模式,为海域地震区划和风险评估提供基础支撑。在海底节点观测系统中,由于海底、海平面等强波阻抗差界面的存在,台站记录了较多强能量的后续震相。与初至震相相比,后续震相在地球内部来回反射,传播路径长、携带构造信息多,充分利用后续震相有望获得高精度的地下构造成像结果。逆时偏移是勘探地球物理中精度较高的成像方法之一,且易于实现。将逆时偏移算法引入海底节点初至震相和后续震相成像,采用常规逆时偏移对反射震相进行偏移,对上行一阶海底震相、上行一阶后续震相成像均进行镜像法逆时偏移,通过修改逆时偏移框架,实现初至震相的成像。研究结果表明,逆时偏移能够有效对反射震相进行地下偏移归位;采用镜像法逆时偏移对上行一阶海底震相、上行一阶自由表面震相进行成像,能够有效增大成像范围;修改逆时偏移框架,初至震相能够对断层进行准确定位。

OBSOffice软件在OBN采集技术中的开发与应用

随着OBN采集技术的不断发展,对相应导航软件也提出了新要求。本文基于最近几个采用东方地球物理公司自主导航软件Dolphin系统的OBN项目,完善升级了自主研发导航数据处理软件OBSOffice,丰富了其在配套使用Dolphin综合导航系统的OBN项目中的导航数据处理功能,进一步满足了国内外甲方对于OBN采集技术中导航资料的质控要求。

新型水下机器人友好式海底节点释放回收系统及作业方式研究

如今,海底节点(OBN)布放过程中通常会采用人工抛放和水下机器人(ROV)精确结合的方式。对于水深小于100 m,流速相对较小,水下地形平坦的区域会采取人工抛放,而水深超过100 m,流速相对较大,水下地形相对复杂的区域则会采用精确布放。但是,ROV精确布放过程中,每次ROV能够携带的OBN数量十分有限,故会影响OBN精准布放的效率。鉴于此,文章针对海底节点(OBN)的深水部分和作业方式进行探讨,在ROV友好式设计理念的基础上,安全、快捷地将OBN从系统中释放出来,使其能够在水下实现连续不间断的布放,避免频繁的回收导致时效出现延误,促进精确布放效率的提升。