一种深海近底拖曳式多道地震接收阵列形态重建方法技术

本申请涉及一种深海近底拖曳式多道地震接收阵列形态重建方法，属于海洋地球物理勘探技术领域，具体包括：获取深拖震源沉放深度和离底高度测量值、各炮集检波点记录的直达波和海底反射波旅行时的实际观测值、各炮集激发点位置对应的海底地形坡度角和海水声速；对深拖地震接收电缆各检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量、垂直方向偏移量进行表征；获取各炮集检波点接收到的直达波和海底反射波旅行时的理论计算表达式；构建深海近底拖曳式多道地震接收阵列几何形态模型参数反演的目标函数；重建深拖震源和检波点的相对位置关系。本申请能够提高深拖震源和检波点位置的反演精度，提高深拖式多道地震成像剖面的品质。质。质。

【技术实现步骤摘要】
一种深海近底拖曳式多道地震接收阵列形态重建方法


[0001]本申请属于海洋地球物理勘探
，具体涉及一种深海近底拖曳式多道地震接收阵列形态重建方法，应用于深海近底拖曳式高分辨率多道地震探测系统的多道地震接收阵列几何形态反演，获得准确的深拖震源和检波点相对位置关系，以提高深海近底拖曳式多道地震成像剖面的品质。

技术介绍

[0002]海洋高分辨率多道地震勘探是获取海底浅部沉积物结构特征和物性定量表征的有效手段，在海洋地质灾害评估、海洋天然气水合物调查和深海矿藏勘查等方面都取得了显著的应用效果。目前，深海资源（如天然气水合物、多金属结核、富钴结壳和深海稀土等）的勘探开发突显出举足轻重的地位，而在深海环境下，常规二维高分辨率多道地震探测方法由于震源和地震接收电缆均为海面拖曳，较深的海水层衰减高频震源能量的同时也影响了勘探的横向分辨率。鉴于此，将高频等离子体震源和地震接收电缆均置于近海底位置拖曳的、适用于深水工作环境的高分辨率多道地震探测方式的深海近底拖曳式高分辨率多道地震探测系统成为新的高效探测方式。常见的深海近底拖曳式高分辨率多道地震探测系统包括深拖拖体、深拖地震接收电缆和光电缆；所述深拖拖体上设置有深拖震源，所述深拖震源和深拖地震接收电缆组成线列阵拖体；所述深拖地震接收电缆上设置有多个检波点，检波点用于接收深拖震源激发的地震波信号，所述多个检波点构成多道地震接收阵列；所述深拖拖体与深拖地震接收电缆的连接处为深拖地震接收电缆的拖曳点；所述光电缆用于连接船舶上的数据采集监控系统。深海近底拖曳式高分辨率多道地震探测系统能够减小第一菲涅尔带半径，提高横向分辨率，减弱高频能量衰减，提高垂向分辨率，弥补常规海面拖曳式二维高分辨率多道地震探测方法的不足。
[0003]准确的炮检位置关系是确保后续处理有效反射波能够同相叠加的前提，尤其是对于海洋高分辨率多道地震勘探而言，震源主频通常在1 kHz左右，其对炮检位置关系的误差敏感度明显更高，微小的多道地震接收阵列几何形态变化都可能引起多道地震数据叠加处理环节出现严重的相消干扰。区别于常规海面拖曳式二维高分辨率多道地震探测方法的震源和地震接收电缆拖曳姿态较为稳定，深海近底拖曳式高分辨率多道地震探测系统需要不断调节拖曳深度以保持系统作业高度维持在距离海底100
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150 m的范围内，在此过程中，受海水扰动、线列阵拖体浮力和光电缆的拖曳缆长调节等影响，其多道地震接收阵列几何形态变化较为剧烈，使得后续的地震数据叠加处理环节出现严重的相消干扰。现有技术多基于深拖地震接收电缆配置的姿态传感器数据或近底拖曳式多道地震数据的直达波旅行时和海面反射波旅行时进行作业过程中多道地震接收阵列几何形态反演。但是，使用姿态传感器数据伴随有数据漂移和误差累积的问题，基于近底拖曳式多道地震数据的直达波旅行时和海面反射波旅行时的方法通常没有考虑多道地震接收阵列的横向位置错动，仅在垂向上做校正，以上问题都会导致多道地震接收阵列形态反演结果出现偏差，影响最终地震成像剖面的信噪比和分辨率，甚至出现构造假象。此外，在深水工作环境下记录海面反射波会
增加深拖震源的激发间隔，从而大幅降低近底拖曳式高分辨率多道地震探测系统的工作效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本申请提供一种深海近底拖曳式多道地震接收阵列形态重建方法，其能够解决深水工作环境下近底拖曳式高分辨率多道地震探测系统的多道地震接收阵列几何形态的重建问题，提高深拖震源和检波点位置信息的反演精度。
[0005]本申请采取以下技术方案：一种深海近底拖曳式多道地震接收阵列形态重建方法，包括：获取深拖震源沉放深度测量值S
Z
和深拖震源离底高度测量值H
ST
；获取各炮集激发点位置对应的海底地形坡度角；获取各炮集每个检波点记录的直达波旅行时和海底反射波旅行时的实际观测值、；获取各炮集激发点位置处的海水声速v；对深拖地震接收电缆的各检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量X、垂直方向偏移量Z进行表征；获取各炮集检波点接收到的直达波旅行时和海底反射波旅行时的理论计算表达式；构建深海近底拖曳式多道地震接收阵列几何形态模型参数反演的目标函数；重建深拖震源和检波点的相对位置关系。
[0006]进一步地，所述对深拖地震接收电缆的各检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量X、垂直方向偏移量Z进行表征，包括：将深拖震源和深拖地震接收电缆组成的线列阵拖体以检波点位置为节点分割为多节线段，基于各节线段长度和俯仰角，对深拖地震接收电缆的各检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量X、垂直方向偏移量Z进行表征，获得深拖地震接收电缆的各检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量X、垂直方向偏移量Z的表达式：其中，l0表示深拖震源距离深拖地震接收电缆的拖曳点的水平方向偏移量，l1表示深拖地震接收电缆的拖曳点和首个检波点沿深拖地震接收电缆的间隔距离，l表示相邻检波点沿深拖地震接收电缆的间隔距离，表示深拖地震接收电缆分割成的第i节线段的俯仰角，表示深拖地震接收电缆分割成的第1节线段的俯仰角，以深拖震源激发点位置为原点，表示第r个检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量，X1表示第1个检
波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量，表示第r个检波点相对深拖震源激发点位置的垂直方向偏移量，Z1表示第1个检波点相对深拖震源激发点位置的垂直方向偏移量，r表示深拖地震接收电缆的检波点序号，r为大于等于2且小于等于N的正整数，N为深拖地震接收电缆的检波点总个数。
[0007]进一步地，所述获取各炮集激发点位置对应的海底地形坡度角，包括：根据所述深拖震源沉放深度测量值S
Z
和深拖震源离底高度测量值H
ST
，计算各炮集激发点位置对应的海底深度值D
W
，D
W
=S
Z
+H
ST
，获得沿水平测线方向的海底深度变化曲线；沿水平测线方向按特定距离设定计算窗口，将所述计算窗口内的海底深度变化曲线拟合成直线，根据所述直线计算海底地形坡度角，逐炮滑动计算窗口，获取各炮集激发点位置对应的海底地形坡度角。
[0008]进一步地，所述特定距离为深拖地震接收电缆长度的一半。
[0009]进一步地，所述获取各炮集激发点位置处的海水声速v，包括：根据各炮集记录的水断道直达波旅行时和水断道偏移距计算各炮集激发点位置处的海水声速v，。
[0010]进一步地，所述获取各炮集检波点接收到的直达波旅行时和海底反射波旅行时的理论计算表达式，包括：根据各炮集激发点位置的深拖震源离底高度测量值H
ST
、海底地形坡度角、海水声速v，以及各检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量X、垂直方向偏移量Z，获取各炮集检波点接收到的直达波旅行时和海底反射波旅行时的理论计算表达式：其中，H
ST
表示当前炮集激发点位置的深拖震源离底高度测量值，表示当前炮集
激发点位置的海底地形坡度角，v表示当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深海近底拖曳式多道地震接收阵列形态重建方法，其特征在于，所述方法包括：获取深拖震源沉放深度测量值S
Z
和深拖震源离底高度测量值H
ST
；获取各炮集激发点位置对应的海底地形坡度角；获取各炮集每个检波点记录的直达波旅行时和海底反射波旅行时的实际观测值、；获取各炮集激发点位置处的海水声速v；对深拖地震接收电缆的各检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量X、垂直方向偏移量Z进行表征；获取各炮集检波点接收到的直达波旅行时和海底反射波旅行时的理论计算表达式；构建深海近底拖曳式多道地震接收阵列几何形态模型参数反演的目标函数；重建深拖震源和检波点的相对位置关系。2.根据权利要求1所述的深海近底拖曳式多道地震接收阵列形态重建方法，其特征在于，所述对深拖地震接收电缆的各检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量X、垂直方向偏移量Z进行表征，包括：将深拖震源和深拖地震接收电缆组成的线列阵拖体以检波点位置为节点分割为多节线段，基于各节线段长度和俯仰角，对深拖地震接收电缆的各检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量X、垂直方向偏移量Z进行表征，获得深拖地震接收电缆的各检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量X、垂直方向偏移量Z的表达式：其中，l0表示深拖震源距离深拖地震接收电缆的拖曳点的水平方向偏移量，l1表示深拖地震接收电缆的拖曳点和首个检波点沿深拖地震接收电缆的间隔距离，l表示相邻检波点沿深拖地震接收电缆的间隔距离，表示深拖地震接收电缆分割成的第i节线段的俯仰角，表示深拖地震接收电缆分割成的第1节线段的俯仰角，以深拖震源激发点位置为原点，表示第r个检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量，X1表示第1个检波点相对深拖震源激发点位置的水平方向偏移量，表示第r个检波点相对深拖震源激发点位置的垂直方向偏移量，Z1表示第1个检波点相对深拖震源激发点位置的垂直方向偏移量，r表示深拖地震接收电缆的检波点序号，r为大于等于2且小于等于N的正整数，N为深拖地震接收电缆的检波点总个数。3.根据权利要求2所述的深海近底拖曳式多道地震接收阵列形态重建方法，其特征在于，所述获取各炮集激发点位置对应的海底地形坡度角，包括：根据所述深拖震源沉放深度测量值S
Z
和深拖震源离底高度测量值H
ST
，计算各炮集激发
点位置对应的海底深度值D
W
，D
W
=S
Z
+H
ST
，获得沿水平测线方向的海底深度变化曲线；沿水平测线方向按特定距离设定计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，李婧，裴彦良，刘洋廷，张林清，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：