典型水深与海底介质条件下的OBC/OBN多分量地震数据波型特征

海底电缆或海底节点(OBC/OBN)多分量地震是开展海上复杂油气藏勘探的重要手段之一。由于地震波与自由表面及海底界面的互相作用,海底多分量地震记录中波型成分十分复杂。调查其中各类信号与噪声的形成机制及其影响,可为后续数据处理与解释提供关键依据。针对海底多分量地震观测条件下潜在的波场信号,按照不同水深与典型海底沉积物性质构建代表性的弹性参数模型,利用谱元法合成OBC/OBN多分量地震记录,分析各类波型成分的表现特征,揭示水深和海底介质特性对波场运动学及动力学特征的影响。通过与东海浅水区和南海深水区海底地震仪(OBS)采集的实际地震数据的对比分析,确认了水深与海底介质条件对表面多次波与海底界面波的调控机理,为海底多分量地震数据处理方法研究与技术应用提供有益的指导。

浅谈OBN节点配重对点位偏移的影响

OBN是当前海洋地震采集的主流方法,其点位精度是评鉴地震采集资料的主要因素之一。在实际海上勘探作业中,使用GPS及其他定位系统按照设计坐标在海面投放节点,由于受到OBN节点自身重力、海水浮力、人工抛掷误差、船体运行速度、海浪洋流等因素的影响,OBN的实际沉底点位往往偏离预设位置。本文以OBN节点自重为研究对象,研究不同的洋流方向流速对不同自重的节点点位偏移的影响,并将其与实际结合。

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.

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。

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。

OBC与OBN地震勘探差异性浅析

海底电缆(OBC)和海底节点(OBN)地震勘探是浅海石油地震勘探的主要手段,本文首先介绍了OBC和OBN的定义,然后分别从放缆(节点)作业、电缆(节点)定位及野外地震资料采集三个方面,阐述了OBC与OBN地震勘探采集的区别,最后总结了海底地震勘探采集的发展趋势.

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。

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。

一种确定海底地震仪位置与等效海水速度的多维扫描法

受海流影响,海底地震仪(OBS及OBN)着底点与投放点的位置存在偏差,水越深偏差越大。OBS及OBN的准确定位对后续地震数据的成像处理至关重要。传统处理方法假设海水速度、海底深度已知,或者采用分部策略依次反演海水速度、海底深度与水平坐标,导致误差较大。为此,提出了一种新的OBS及OBN重定位多维扫描方法。利用共检波点道集中拾取的海水直达波震相到达时,经过在水平坐标(x维度和y维度)、海底深度和海水速度4个维度的扫描,确定OBS及OBN着底位置的同时获得海底深度和等效海水速度。与现有技术相比,该方法具有搜索速度快、精度高、原理简单,而且可以同时获得等效海水速度与海底深度等优点。理论模型实验结果表明,在深水情况下用该方法获得的OBS及OBN水平位置误差在20 m以内,海底深度误差在10 m以内;即使拾取的直达波走时存在稍许误差,等效海水速度仍可以被准确地反演出来;以上参数反演精度受扫描密度制约。实际资料处理结果基于重定位结果的直达波线性动校正后同相轴被有效拉平,说明重定位方法的有效性和实用性。此外,基于敏感核函数分析,给出了另外一种不同于前人的分步扫描策略,反演效率再提升2个数量级,但定位精度下降了1个数量级,进一步印证了多维扫描反演方法的优势。数值实验的反演精度是在接近水深3000 m的超深水情况下获得,在浅水情况下,考虑到数据误差与采集孔径更小,扫描密度更高,一定能获得更高的反演精度。

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。

海洋节点充电柜设计及应用

近年来锂电池被大量应用,锂电池具有能量高、寿命长、污染小等优点,为野外石油勘探设备长时间稳定工作提供了保证,但在使用中对充电有严格的要求,需要开发专用的充电设备。本文应用大电流锂电池充电管理芯片BQ24610来设计海洋地震节点采集站集中充电箱体,实现对供电电池组进行大电流充电控制,同时提供多种检测接口,方便对充电过程进行监测。该充电柜应用于海洋地震节点采集系统中,适应海上复杂施工环境,为海洋节点顺利施工提供可靠保障。

基于压缩感知的水下稀疏传感网信息获取技术

面向海洋环境监测的水下传感器网络是典型的能量和带宽受限系统,大规模、高分辨率的信息获取需求和受限的网络资源之间的严重不对称性,是制约该网络发展的瓶颈问题。鉴于此,以压缩感知为理论基础,提出了基于传感器节点随机稀疏部署的信息获取方案,充分利用被测对象在相关处理域上的稀疏性,以较小的网络成本实现对监测区域的高分辨率信息重构。对实际海洋环境数据的仿真实验表明,该方案与传统传感器网络工作方式相比,在不降低监测分辨率的情况下,能够显著减少所需部署的节点数量,并降低对带宽、能耗等网络资源的需求。该方案对二维、三维海洋环境监测传感器网络均具有适用性。

面向海洋通信网络的分布式系统容错机制

针对在船队航行过程中,由于网络通信不稳定引起的P2P分布式系统节点频发的退出问题,通过优化P2P分布式架构的容错策略,提高系统的抗灾能力。探讨并设计在海洋环境下分布式系统的容错机制,提出更加适用于全新容错机制的节点选举方法,提高节点选举的可靠性和稳定性。在优化的P2P架构下,设计并实现基于船队出海环境的分布式数据平台原型系统。通过仿真实验证明该系统具有较好的可伸缩性、独立性和稳定性。

面向海洋环境数据采集和动态监控的物联网节点设计

为了实现海洋环境的有效监控,设计了一种面向海洋环境数据采集和动态监控的物联网节点。首先,定义了系统模型,将系统分为无线传感器网络、Sink节点和监控中心,将系统中的节点分为传感器节点和Sink节点,然后对传感器节点、Sink节点、传感器接口电路以及监控中心的硬件均进行了设计和描述,同时对传感器节点和Sink节点的软件流程进行了设计。系统测试表明文中方法能对海洋环境信息进行实时数据采集和动态监控,当出现异常情况时,给出报警以对用户进行提示,同时死亡节点数较少,具有成本低、功耗低和可靠性高的优点,具有很强的可行性。

基于灰色模型和改进Chan的海洋移动传感器定位

为了实现海洋水下传感器网络中的移动节点定位,并改善传统节点定位方法在应用于无人值守和复杂环境的海洋生态监控中具有的定位误差大的问题,提出了一种基于灰色模型预测和改进Chan算法的海洋移动传感器节点定位方法;首先,采用灰色模型对节点在下一时刻的采集数据进行预测,然后将预测值与实际采集值进行比较从而判断出移动节点的状态是否正常;在此基础上,采用改进的Chan算法对处于正常状态的移动节点进行定位,从而提高水下移动传感器节点的定位精度;在Matlab中进行仿真实验,实验结果表明:文中方法能在节点运动速度增加、通信半径变大和锚节点密度增加的情况下,均具有比其它方法更低的节点定位误差,具有一定的优越性。

面向大规模海洋数据同化算法的并行实现及优化

海洋数据同化是一种将海洋观测资料融合到海洋数值模式中的有效手段,经过同化的海洋数据更加接近海洋的真实情况,对人类理解和认识海洋具有重要意义。围绕海洋数据同化设计了一种基于区域分解的一般性并行实现方法。在此基础上,提出了一种基于IO代理的新并行算法。首先,IO代理进程负责数据的并行读取;接下来,IO代理进程对数据进行切块,然后将块数据发送给相应的计算进程;当计算进程完成局部数据同化后,IO代理进程负责收集计算进程的同化结果,并将其写入磁盘。该方法的主要优势在于:利用IO代理进程来负责IO,而不是像传统方法那样让所有进程都来参与IO(直接并行IO),这样可以防止大量进程对磁盘的同时访问,有效避免进程排队所导致的等待。在天河二号集群上的测试结果表明,对于1度分辨率的数据同化,在核心数为425时,该并行实现的总运行时间为9.1 s,相对于传统串行程序的加速比接近38倍。此外,对于0.1度分辨率的数据同化,基于IO代理的并行同化算法在使用10 000核时依然具有较好的可扩展性,并且可将其IO时间最大限制在直接并行IO时间的1/9。