地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理 (2)(共34页)

1、地震勘探(kntn)在海洋石油勘探中的基本原理和OBS技术(jsh)的介绍 学生(xu sheng)姓名 学 号 指导教师 学 院 专业(zhuny)班级 - 35 - - 0 - 目录(ml)TOC o 1-4 h u HYPERLINK l _Toc11136 引言(ynyn) PAGEREF _Toc11136 - 2 - HYPERLINK l _Toc14926 一、 海洋地震(dzhn)勘探 PAGEREF _Toc14926 - 4 - HYPERLINK l _Toc231 1.1测量原理 PAGEREF _Toc231 - 4 - HYPERLINK l _Toc24957

2、1.2数据处理和资料解释方面 PAGEREF _Toc24957 - 5 - HYPERLINK l _Toc14917 1.3海洋地震波的激发 PAGEREF _Toc14917 - 5 - HYPERLINK l _Toc14656 二、OBS介绍 PAGEREF _Toc14656 - 6 - HYPERLINK l _Toc30085 1、OBS勘探原理 PAGEREF _Toc30085 - 6 - HYPERLINK l _Toc21894 1.1海底地震仪（Ocean Bottom Seismograph，OBS） PAGEREF _Toc21894 - 6 - HYPERLIN

3、K l _Toc30149 1.3 OBS海底地震勘探 PAGEREF _Toc30149 - 8 - HYPERLINK l _Toc6198 2、OBS应用原理 PAGEREF _Toc6198 - 11 - HYPERLINK l _Toc7046 3、OBS工作流程 PAGEREF _Toc7046 - 13 - HYPERLINK l _Toc13599 3.1海上作业前 PAGEREF _Toc13599 - 13 - HYPERLINK l _Toc4966 3.2数据采集 PAGEREF _Toc4966 - 14 - HYPERLINK l _Toc30280 3.3数据处理

4、 PAGEREF _Toc30280 - 15 - HYPERLINK l _Toc6061 3.3.1 OBS 时间校正 PAGEREF _Toc6061 - 16 - HYPERLINK l _Toc19405 3.3.2 几何扩散校正 PAGEREF _Toc19405 - 17 - HYPERLINK l _Toc17199 3.3.3 野外静校正 PAGEREF _Toc17199 - 20 - HYPERLINK l _Toc19382 3.3.4 叠加 PAGEREF _Toc19382 - 20 - HYPERLINK l _Toc10320 3.3.5 增益应用 PAGERE

5、F _Toc10320 - 20 - HYPERLINK l _Toc10595 3.3.6 滤波 PAGEREF _Toc10595 - 20 - HYPERLINK l _Toc13622 3.3.7 预测反褶积 PAGEREF _Toc13622 - 21 - HYPERLINK l _Toc10631 3.3.8 PS 波速度分析 PAGEREF _Toc10631 - 22 - HYPERLINK l _Toc30311 3.3.9 OBS 数据震相拾取 PAGEREF _Toc30311 - 23 - HYPERLINK l _Toc32453 3.3.10 OBS数据反演处理与速

6、度模型的建立 PAGEREF _Toc32453 - 25 - HYPERLINK l _Toc4956 三、 海洋物探船 PAGEREF _Toc4956 - 27 - HYPERLINK l _Toc7279 1、物探船船队状况 PAGEREF _Toc7279 - 27 - HYPERLINK l _Toc31970 四、导航定位 PAGEREF _Toc31970 - 27 - HYPERLINK l _Toc14322 五、 OBS 在海洋油气资源探测中的发展趋势 PAGEREF _Toc14322 - 28 - HYPERLINK l _Toc17207 结束语 PAGEREF _

7、Toc17207 - 30 - HYPERLINK l _Toc14070 参考文献 PAGEREF _Toc14070 - 31 - 引言(ynyn) 本学期我们学习了反射波地震勘探原理和资料解释，从地震波的概念、形成(xngchng)与传播、时距曲线以及地震资料的野外采集、解释进行了学习，初步了解了地震勘探的基本原理与方法。实习课上，在老师的指导下，学习了地震勘探软件的使用。本文将从地震勘探在海洋石油中的基本原理及方法来进行介绍。从19世纪中叶，马利特用人工激发的地震波来测量弹性波在地壳的传播速度为地震勘探萌芽的开始，经历(jngl)了数百年的应用与发展，地震勘探已经在生产生活的各个领域发

8、挥着越来越多、越来越重要的作用。 中国于1951年开始进行地震勘探，并将其广泛的应用于石油与天然气、煤田勘探、工程地质勘查以及金属矿的勘查当中。从国内外的近几十年勘探实践表明，没有物探技术的进步，就没有更多圈闭的发现，就没有钻探成功率的提高，也就更不会有油田和储产量的快速增长。宏观看，物探的作用在勘探阶段是客观的目标评价，在开发阶段是精细的油藏描述。因此，油气勘探开发离不开地震技术和地震技术的进步与发展。如果说勘探技术是石油工业的第一生产力，那么物探技术就是获得油气储量的第一直接生产力。纵观近些年的勘探技术的具体运用，最常见的莫过于地震勘探，所谓地震勘探就是通过人工方法激发地震波，研究地震波在

9、地层中传播的情形，以查明地下的地质构造，为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种物探方法！21世纪是海洋的世纪，海洋对于人类，对于中国未来几十年甚至数百年的发展的重要性非同小可。目前，石油已经成为世界各国发展中必不可少的战略性资源，世界各国对石油资源的消费量逐年递增，据统计和预测，全世界石油消费在1990一一2010年将以每年1.3%的速度增长;国土资源部的资料显示，近十年来，我国原油消费量以年均5.7%的速度增加，高出全世界石油消费总增长速度4.4个百分点。近几年来，我国对石油的需求量越来越大，国内石油产量和需求量之间的差距日益拉大，1993年我国成为石油净进口国;2000年我国原油产量是1.5

10、亿吨，进口5983万吨;2003年产量1.7亿吨，进口9112万吨，预计2016年我国原油需求缺口将达到2亿多吨。目前，我国已经成为世界第二大石油消费国。为了解决石油需求缺口逐年加大的问题，必须从三个方面来考虑:一是加强勘探，增加国内石油储量和产量;二是进口;三是促进海外石油投资，建立海外石油基地。而作为资源勘查专业的学生的我认为第一项：加强石油勘探是重中之重。中国现有的几大油田：如塔里木油田、延长油田、中原油田、长庆油田、胜利等等所开发的绝大部分为陆相生油盆地。据数据调查，世界上70%的油田是海相生油盆地。而中国拥有着299.3万平方公里的海域面积，有着珠江三角洲盆地，渤海湾盆地，东海盆地以

11、及广阔的还未详细勘察的南海。这里面蕴藏着丰富的油气资源和可燃冰资源。可以为我们国家未来近百年的发展奠定坚实的资源基础。海洋(hiyng)蕴藏着很多丰富(fngf)的资源、宝藏，随着生产技术的日趋进步，世界各国(包括中国在内)目前都在积极寻求开发海洋资源(hi yn z yun)，在海洋的勘探开发中离不开物探，而且运用最广泛也最有效的是地震勘探。 地震勘探是近代发展变化最快的地球物理方法之一，它的原理是利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内的传播规律，来勘探地下的地质情况。在地面某处激发的地震波向地下传播时，遇到不同弹性的地层分界面就会产生反射波或折射波返回地面，用专门的仪器可记录这些波，分析所

12、得记录的特点，如波的传播时间、振动形状等，通过专门的计算或仪器处理，能较准确地测定这些界面的深度和形态，判断地层的岩性，是勘探含油气构造甚至直接找油的主要物探方法，也可以用于勘探煤田、盐岩矿床、个别的层状金属矿床以及解决水文地质、工程地质等问题。海洋地震(dzhn)勘探在茫茫大海里寻找石油最有效(yuxio)的技术方法是地球物理方法，其中主要是地震勘探方法。近几十年来，随着电子计算机的广泛应用，海洋地震勘探的数据采集和装备得到了极大的改进，数据处理技术和解释方法也得到迅速的发展。在油气勘探中，利用地震资料不仅能确定地下的构造形态、断裂分布，而且能了解地层岩性、储层厚度、储层参数甚至能直接指示地

13、下油气的存在。在油气开发中，地震资料同测井、岩芯资料以及其它地下地质资料相结合能对油藏进行描述和监测。地震技术远远超出了石油勘探领域，已向石油开发和生产领域渗透。 用于寻找海上石油的地震反射法，和陆地的地震反射法相比(xin b)，在方法基本原理、资料处理和解释方法等方面基本上是一样的。其中， 1.1测量原理图1-1 地震波传播路径在这类方法中，地震波在介质中传播的物理模型如图1所示。从激发点激发出的弹性波投射到反射界面上产生反射波，其条件是：入射角 等于反射角 。能够形成反射的界面，必须具备这样的条件，即在弹性波垂直入射时，界面R上的反射系数不等于零。 公式(gngsh) 式（1-1） 公式

14、(gngsh)（1-1）中p、v分别为地层的密度和弹性波的传播速度，它们的乘积(chngj)称为波阻抗，角标1、2分别表示界面上下的地层。因此，反射界面存在的条件为：p2v2p1v1。所以,反射界面也称为波阻抗界面。反射波返回地表，为检波器(s1，s2，s3，)接收，并由地震仪记录下来。反射地震记录内包含着多种信息，其中反射波的旅行时间和震源到检波器之间距离的关系，称为时距曲线t(x)。用时距曲线可反演出地下反射界面的几何形态（地质构造）；而在地震反射信息中，还包含有地震波的振幅、相位、频率、速度、极性以及其他一些参数，表现出反射波的动力学特点，它能给出地层岩性的特征，有助于判断沉积环境，甚至

15、还能给出油气的直接指示。1.2数据处理和资料解释方面对共深点反射记录磁带，必须应用电子计算机处理。机器完成动静校正、振幅调整、滤波、相关和组合等程序之后，再分别进行水平叠加、偏移叠加和振幅保持，提供水平叠加时间剖面、偏移叠加时间剖面，作为常规处理成果。根据时间剖面图和时间深度转换关系编制反映某个地震层位空间展布的构造图。在有利构造上进行反射振幅比、瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率、子波反褶积、伪声阻抗和烃类检测（亮点技术）等特殊处理，并进行速度分析和层速度计算，提取各种地震参数，进而利用地震波的动力学特点来研究地层的岩性，为发现地层圈闭或隐伏油气藏提供依据。但在野外工作方面，由于海洋与陆地有很大的

16、差别，海上地震工作也有许多特殊性。海上地震工作是以地震队(船)的组织形式来完成的。可把地震仪器安装在船上，使用海上专用的电缆和检波器，在地震船航行中连续地进行地震波的激发和接收。而现在我们在海洋地震勘探方面广泛应用的是OBS技术。1.3海洋地震波的激发关于海洋地震波的激发人们首先想到的是海上震源，最早的海上震源是简单地把陆上炸药震源引入到海上，但很快暴露出了它的缺陷： 炸药在海水中爆炸会产生气泡效应，为了不产生重复冲击，要通过试验确定炸药的最佳沉放深度； 施工不方便，它不能自动化操作，人工操作很危险； 对环境污染严重，尤其是对鱼类的伤害。在非炸药震源出现之后，炸药震源就在海洋勘探中迅速消失了。

17、空气枪是目前常规地震勘探中占了主导地位：空气枪震源是将压缩空气在短暂的瞬间内释放于水中，可以和炸药爆炸一样，形成气泡并造成强烈的地震震动。海洋地震勘探中使用的各种空气枪的具体结构不完全一样，但它们的工作原理可概括如下：空气(kngq)压缩将空气送进空气枪的气室中并达到一定的压力。工作时， 用电磁阀打开气室，其中的压缩空气即迅速进入水中形成气泡，造成振动。海上(hi shn)地震工作具有下述几方面的特点：1使用(shyng)非炸药震源，如空气枪。2野外记录数字化，使用 96、120、240、480、720、或960道数字地震仪。3使用等浮数字电缆。为了适应高覆盖的需要，等浮电缆的道数不断增加。4

18、一般为单船作业，记录仪器和震源在同一条船上，目前多船作业也逐渐增多。5采用高次覆盖，例如在部分海域的地震勘探最高已达120 次。6采用导航定位技术实时确定船的位置和炮点的位置。 图1-2 海洋地震勘探流程示意图二、OBS介绍1、OBS勘探原理 OBS 作为广角地震的一种，较海洋调查中其它常规地震方法的显著特点和优势在于它实现了海洋地震的海底接收，这样就避免地层返回来的地震波能量在海水中的大量吸收和衰减，并可同时记录来自地壳中的P波和转换S波信息，且海底是较为安静的环境，这样就大大提高了所得数据的信噪比，减少了反演结果的多解性。此外S波数据采集的实现使我们可以探讨地壳的物质组成，这在相对缺少岩石

19、证据的海区具有重要的意义。 1.1海底地震仪（Ocean Bottom Seismograph，OBS）海底地震仪是一种将检波器直接放置在海底的地震观测(gunc)系统，在海洋地球物理调查和研究中, 既可以用于对海洋人工地震剖面(短周期)的探测,也可以用于对天然地震(长周期或宽频带)的观测(gunc),是研究边缘海和大洋深部结构的有效手段。其探测和观测结果可以用于研究海洋地壳和地幔的速度结构及板块俯冲带、海沟、海槽演化(ynhu)的动力学特征,也可以用于研究天然地震的地震层析成像以及地震活动性和地震预报等。目前美国、英国、日本等国家已纷纷投入大量人力物力进行海底地震仪的研制和应用研究。在我国，

20、虽然曾有部分单位通过国际合作等方式开展过少量的人工剖面探测方面的工作,但总体来说这方面工作尚处于起步阶段, 我国的OBS观测系统仍处于研制和试验阶段。1.2设计海底地震仪时的原则（1）要保证地震仪与海底有良好的接触。部分海底的覆盖物并不是岩石,而是软沉积物,因而要想获得良好的数据记录,必须使地震仪与海底有良好的接触。 （2）为了捕捉小震或远震, 海底地震仪需要有高度的灵敏性。整机的设计要求 为低噪声,除了将磁带记录中的机械旋转部分的振动与检波器 (即振动探头) 隔绝外,还应减小放大器的电噪声。同时,设计时还应考虑水流诱发噪声产生的影响。 (3) 因为需留在海底无人管理达一定的时段,海底地震仪应

21、有高度的可靠性。同时, 海底地震仪是由有限体积和重量的电池作为供电源的,因而应设计为低耗电。（4）海底地震仪的记录应为高质量的记录,这样才能保证数据处理的可靠性。如在利用反演法和层析成像法等现今在地震学中常用的处理方法进行数据处理时, 需要有高信噪比、大动态范围和低失真度的记录资料作为基础。（5）海底地震仪的体积需小而轻, 以保证在考察中灵活地增减海底地震仪的数量,这对提高测量结果的准确性无疑是有益的。在某些情形下(如用直升机布设海底地震仪时),地震仪体积的大小显得尤为重要,甚至成为决定试验本身能否进行下去的主要或决定的因素。（6）海底地震仪还必须备有可靠的回收装置,包括自动搜寻辅助器(闪光器

22、)、无线电波发射机和释放机械等装置。（7）海底地震仪必须有一个声应答器系统。当应答系统接收到由船上发出的指令后,能使锚镇重物脱扣,并能测量从船只到海底地震仪的精确距离,从而确保海底地震仪精确定位。 图2-1海底(hi d)地震仪内部结构 1.3 OBS海底地震(dzhn)勘探 先将OBS等仪器(yq)投放到确定好的待测海底，利用人工方法在海水表面激发的波动在海水中和海底岩层中传播的规律（速度），来确定海底构造及岩层的分层状况特征等，研究地下地质问题；主要研究海底地形构造、大洋中脊等，并可为寻找油气及其他矿物资源提供服务。 OBS进行的研究一般是广角地震，是大面积大范围的研究，所以对于寻找油气及

23、其他矿物不是很方便，但是放置密集点仍旧可以进行小范围，较薄岩层的划分。OBS主体部分包括由一个三分量地震仪和一个深海水听器组成的传感器、一台数字化记录器、一个声学应答释放器，外加无线电发射器、闪光灯、罗经和压力表。辅助设备包括释放器的甲板单元和传感器、GPS定位单元、镇重锚、电池和旗子。OBS探测的一个重要技术特点是地震检波器具有三分量功能，即一个垂直分量，两个水平分量。检波器安装在一个充满高粘度硅油的玻璃圆柱内的阻尼万向平衡支架上，使检波器在海底面倾斜时保持其原来的平衡位置，圆柱被固定在玻璃球底部。应用纵横波资料进行综合解释可获得很多有用信息，进行纵横波联合地震勘探最好的办法是做三分量地震勘

24、探。简单地说，就是同时接收纵波和两个横波分量的勘探叫三分量地震勘探，所得到的记录叫三分量记录。以往常规地震勘探是接收垂直地面振动的纵波（用P表示），仅得到一个方向的资料纵波剖面。而横波（用S表示）不像纵波那样(nyng)简单，它有两个分量，一个是沿测线方向振动向地下传播的分量，用SV表示；另一个是垂直测线方向振动向地下传播的分量，用SH表示。频率(pnl)范围是2100Hz。SEDIS IV型短周期自浮式海底地震仪除了(ch le)上述三分量检波器外，还配有一个深海水听器，其作用一是当地震检波器由于海底面过于倾斜或其它原因而失效时，水听器可以保证通过水压变化记录到地震信号；二是将水听器信号（只

25、含P波信息）与检波器信号（三道均含P波和S波信息）进行对比，可以比较容易地提取S波信号。OBS 作为广角地震的一种，较海洋调查中其它常规地震方法的显著特点和优势在于它实现了海洋地震的海底接收，这样就避免地层返回来的地震波能量在海水中的大量吸收和衰减，并可同时记录来自地壳中的P波和转换S波信息，且海底是较为安静的环境，这样就大大提高了所得数据的信噪比，减少了反演结果的多解性。此外S波数据采集的实现使我们可以探讨地壳的物质组成，这在相对缺少岩石证据的海区具有重要的意义。海底地震仪除了上述三分量检波器外，还配有一个深海水听器，水听器又称水下传声器，是把水下声信号转换为电信号的换能器，其作用一是当地震

26、检波器由于海底面过于倾斜或其它原因而失效时，水听器可以保证通过水压变化记录到地震信号；二是将水听器信号（只含P波信息）与检波器信号（三道均含P波和S波信息）进行对比，可以比较容易地提取S波信号。进行声学释放时，作业船开到OBS原先的投放位置，将计算机与甲板单元相连接，通过电缆和水中传感器发送释放信号，OBS应答释放部分收到信号后发出释放命令，使燃烧线熔断，OBS与镇重锚脱钩，依靠玻璃球及塑料套的浮力以 0.51m/s 的速度上浮到海面。借助漂浮在海面OBS发出的无线电信号、闪光灯指示器和荧光旗子来进行海上搜寻。当遇到特殊情况时，对放置在海底的OBS采取定时释放。在设定的释放时刻，OBS内置的备

27、用时钟-定时器会独立发出释放令，将燃烧线熔断，OBS与镇重锚脱钩上浮。 图2-2 海底(hi d)地震仪整体构造 图2-3 投放前安装(nzhung)好的海底地震仪图2-4 台湾产四合(s h)一海底地震仪图2-5 正在海上作业(zuy)中的气枪源2、OBS应用(yngyng)原理地震波的传播(chunb)路径：直达(zhd)波路径透射波路径反射波路径折射波路径地震勘探的基本方法：折射波法（Refraction）反射波法（Reflection）透射波法（Transmission）OBS 最常用的作业方式和应用之一即是OBS 广角地震调查。OBS 广角折射/反射(Wide Aperture Re

28、flection and Refraction Profiling, 简称WARRP)的地震调查方法，是研究边缘海和大洋深部结构的最有效手段之一，较多道地震等常规地震其具十分鲜明的特点。图2-6 在弯曲界面上的反射和透射图2-7 在多层介质中，一个(y )基本反射的射线图2-8 OBS剖面海上(hi shn)探测示意图折射波与反射波相比(xin b)，其主要差别在于： （1）折射波有一个盲区，而盲区的大小(dxio)取决于界面的埋藏深度，因此，在地震勘探中要观测到折射波，炮检距应该大于折射波盲区； （2）折射波法通常只能研究其速度(sd)大于上面所有各层波速的地层，在实际的地层剖面中，往往只有

29、某些层能满足这个条件，因此折射层的数目要比反射层数目少得多，这点也正是目前石油地震勘探中广泛使用反射波法的原因之一； （3）如果地层剖面中存在速度很高的厚层，就不能使用折射波法研究更深处的低速地层，这种现象称为“屏蔽效应”。如果高速层厚度小于地震波的波长，则实际上并不发生屏蔽作用。图2-9发射波法地震勘探方法原理3、OBS工作流程OBS调查工作大体包括测线设计；OBS参数设置，部件组装，密封，投放和回收；后续的数据处理、建模和反演计算等三大部分。3.1海上作业前每个OBS被投放前，必须彻底检查仪器以确保所有连接是正确的，然后设置好仪器参数，主要是工作起始时间、结束时间、频率、采样间隔、水平分量

30、的方向和记录通道编号。随后密封玻璃球并将其放置在甲板上，对仪器每隔半个小时进行一次气压和电压（燃烧线与负极之间）检查。在投放前给每台OBS装上镇重锚，插上小旗子，固定深海水听器、回收信号发射天线及燃烧线，并再次对声学释放器进行检查。当船接近预定位置时（100m），用绞车、撑竿使OBS缓慢下降到水面上并保持空中稳定姿态，在预定投放点（5m）被松开，投放时船速最好不要超过1kn，以使OBS垂直自由沉降到海底。在航次探测中，我们遵循如下步骤：首先在预定的测线投放点依次放下OBS，开出(ki ch)测线外一个台站的距离，沿测线返回，在测线外一个台站距离处以固定的间隔 (200m ) 激发气枪开始放炮（

31、枪阵总容量84.55725L）。最后，沿测线回收OBS，这样就得到一条完整的人工地震剖面。3.2数据(shj)采集 由于海底表面地形恶劣，为了防止丢失仪器，一般利用高精度测海学数据装置选择工区内的平坦位置布设 OBS。OBS 可以单个使用，也可以多个 OBS 联合(linh)使用，根据地震勘测目的不同可以设计不同的 OBS 排列。一般 OBS 可以布设到几千米深的海底，并且在采用多个 OBS 联合采集数据时，OBS 之间的间距一般为几米到几十千米，根据勘测目的而定。野外采集，即可以是单道多炮，也可以是单炮多道（如图 2-10）。 图 2-10 数据采集方式由于 OBS 采集数据的高信噪比，和

32、OBS 位置固定的优点，OBS 震源一般采用排列式空气枪震源,炮点间距一般为 100-400 米，在实际测量中以船的行速计算，所以激发间隔时间一般为几十秒。虽然空气枪震源能量相对炸药震源能量来说小的多,但是由于震源信号的高度一直性,且信号源间隔很小,所以在远偏移距的位置上仍能够分辨微弱的信号。海上测量时，OBS 沿测线按一定间隔投放布设，激发船从测线一端开始，沿测线激发，激发间隔为几十秒。由于可以进行广角反射波勘测，一般情况下炮点线的长度相对 OBS 间距长很多。图 2-11 展示的是某一工区测线布置，野外工作，和地震波在地下传播的几何图，该工区布设了四个 OBS。该图形象的反映了 OBS 布

33、设与震源激发几个位置情况。从图中我们可以看到浅层反射波和折射波，和深层反射波和折射波的传播路径。 图 2-11 四个 OBS 的地震(dzhn)测线几何图3.3数据处理 OBS 记录(jl)的数据为四分量的，一个垂直分量，两个互相垂直的水平分量，水听器分量。其中，垂直分量地震检波器记录的主要是 P 波；水平分量记录的是地震波（主要是 P 波）入射到弹性界面上发生波型转换产生的垂直和水平的转换横波，即垂直和水平的转换波，以 PS 代替；水听器记录的是水波以 P 波为主。OBS 数据包括以上四种数据，在处理中主要应用垂直分量和水平分量。OBS 数据处理与常规地震数据处理基本一致，但是 OBS 数据

34、处理的目的在于(ziy)得到P 波和 PS 波的层速度剖面，最终我们利用的数据就是 P 波和 PS 波的层速度剖面。另外，OBS 是一种放置于海底而海上激发地震数据采集仪器，一般为单个意义使用，海上多炮激发，从而得到一个共接收点剖面，利用这样的数据来得到 P 波和 PS 波速度剖面，这一点也决定了我们一般不能用 OBS 数据获得有意思的地震叠加剖面。所以数据处理一般仅到速度分析。OBS 数据处理(chl)包括：预处理和常规处理两个步骤。 预处理： .格式(g shi)转换 .计算(j sun) OBS 的位置和方位 .OBS 时间校正 .处理海上数据提取震源信息 .水平分量的旋转 .几何扩散校

35、正 .野外静校正常规处理： .叠加 .增益恢复 .脉冲反褶积和道间均衡 .滤波 .P 波速度分析 .PS 波速度分析由于海流的存在可能使仪器漂移，导致获得的仪器位置不精确，所以要校正这些值，就必须先弄清楚 OBS 的位置。OBS 为三分量和水听器接收，三分量数据：一个垂直分量，两个水平分量，按照检波器设计来说，垂直分量记录的是 P 波，两个水平分量记录的是 SH 波和 SV 波，由于地震射线非垂直地表出射，使纵波和横波产生能量分解，各个分量记录的地震数据都不是纯数据。这就需要对三分量数据进行波场分离，从而得到纯的 P 波和 SV 波。并且水平极化的 SH 波难激发,并且不如由 P 波转化的 S

36、V 波对地下介质敏感，所以仅利用一个水平分量和垂直分量进行波场分离。要想得到最终的 P 波和 PS 波速度剖面，必须对处理前的数据进行一定步骤的处理，即水平分量旋转和波场分离。这些预处理对直接关系处理效果好坏，至关重要。以下对处理流程中的其它部分做简单介绍。3.3.1 OBS 时间校正 时间的校正主要是对于 OBS 仪器内部时钟的校正，这一校正过程贯穿整个采集过程。仪器时钟的主要转速偏移是通过软件补偿校正的，但是仍然存在由温度导致的时间偏移，每小时一般偏移几毫秒。仪器下水之前，时钟要进行几个小时的反复校正；回收完毕后，也要立即进行时钟校正；当震源在仪器正上方激发时，也要对时钟进行校正。从这些校

37、正数据来看，时钟校正一般有三方面，每个方面的校正误差为线性偏移的几毫秒（如图2-12）。 图 2-12 数据放炮时间延迟校正(jiozhng)前后对比 （）为时间(shjin)校正前，（）为时间校正后3.3.2 几何(j h)扩散校正 地震波由震源向周围介质传播，波前面越来越大，就是说越来越远的离开震源，地震波的振幅也就越来越小。这种现象是由地震波的波前扩散（球面扩散）所引起的，因此由震源形成的能量散布在面积不断增加的波前面上，单位面积上的能量随着传播距离 r 的增加而减小。设均匀介质中某一时刻球面波的波前面为 S，总能量为 E ，单位面积上的能量为，则有 式（2-1）式中r 为球面的半径。因

38、为能量 E 与振幅 A 的平方成正比，得 因而可得 式（2-2）式中，C 为与能量(nngling) E 有关的常数。 由上式可知，在均匀介质中，反射波的振幅与传播(chunb)距离成反比，按照 1/ r 的规律衰减。在层状介质中，深处的速度大于浅处，波的射线(shxin)为折射线，波前面比均匀介质时大，故因波前扩散而衰减的速率比均匀介质中快，图 2-13 中示意画出了波在均匀介质盒层状介质中波前扩散的情况。 图 2-13 波在均匀介质与层状介质中的扩散式(2-2)仅适应于反射波和直达波，对于折射波其振幅与距离的关系为 式中，r 是震源至观测点的距离， 为临界距离，即由震源到地面上开始观测到折

39、射波的距离。当观测距离很大时，即 rr0 ，上式可简化为 这意味着，由于折射波受球面扩散(kusn)的影响，其振幅随距离的衰减比反射波更快。 1973 年 Newman 导出了水平层状介质中的两个(lin )球面扩散因子 其中(qzhng) ti第 i 层的单程垂直旅行时 vi第 i 层的层速度 di 第 i 层的厚度 i第 i 层的入射角 X 炮检距 公式(2-3)是零炮检距的球面扩散补偿因子。公式(2-4)是非零炮检距的球面扩散补偿因子。由于公式(2-4)中包含了许多需要反演的参数 vi di ，实际应用价值较小。因此，大多数地震资料处理中心都采用公式(2-3)作为统一的球面扩散因子。 1

40、986 年吕牛顿导出了在波速随深度线性增加的连续介质中任意炮检距水平界面反射波的球面扩散(kusn)补偿因子，通过与零炮检距球面扩散补偿因子的比较得出：炮检距对球面扩散的影响在多数情况下是可以忽略不计的。3.3.3 野外(ywi)静校正 将炮点与检波器校正到同一个水平面上，对于潜水(水深小于 100m)主要利用垂直时间变化(binhu)，对于中等水深(水深大于 100m)和深水(水深大于 1000m)，时间变化为非垂直变化的，所以主要利用波动方程。通过以往 OBS 数据处理的速度模型计算的静校正量可以看出静校正主要是针对接收点的静校正，利用 P 波速度可以计算炮点静力学特征，利用 PS 波速度

41、可以计算接收点静力学特征（如图 2-14）。 图 2-14 炮点和接收点静力学特征图3.3.4 叠加由于 OBS 固定在海底，且炮点激发间隔相对 OBS 间距来说小的多，所以相邻道可以进行叠加。 由于炮间距是以时间计算的，并且船的速度很难保持一个常量，所以我们获得的地震道并不是等间距分布的。为了记录剖面好解释，将地震道叠加到某一常量偏移距上，通常将相邻几道叠加到常量偏移距上。 3.3.5 增益(zngy)应用 增益主要是用来补偿地震信号传播(chunb)衰减的，一般应用自动增益控制（AGC）增强弱信号。均方根振幅 AGC 增益函数是根据输入道上特定的视窗中的均方根振幅确定的。 3.3.6 滤波

42、(lb) 在地震勘探工作中，压制干扰、提高信噪比的数字滤波处理是一项贯穿始终的关键任务，无论在野外采集、资料处理还是资料解释都要考虑这一问题。数字滤波方法即是利用有效波和干扰波之间视速度和频率方面的差异，采用一定的原则来压制干扰的，分别称为视速度滤波和频率滤波。由于频率滤波在地震数据处理中应用最为广泛，就 OBS 资料处理而言，为了压制噪声提高信噪比，主要采用了带通滤波方法。带通滤波是一种允许特定频段信号通过而屏蔽其他频段信号的滤波方法。通常有效波和干扰波的频带范围是部分重叠的，但在不同的频带范围，有效波和干扰波的振幅特征、时间和空间分布特征是不同的。因此，选取不同的频带范围，可以在不损害有效

43、波的同时对干扰波进行有效的消除。针对 OBS 资料的滤波处理，采用带通滤波不仅可以消除低频的气泡效应，消除随机噪声和相干干扰，同时保证多次波的识别和预测。 图 2-15 OBS数据常规处理前后对比（） 为仅做了折合（折合速度为）、增益和带通滤波处理的单台站共接收(jishu)地震剖面；（） 为经过折合、自动增益、带通滤波处理、预测反褶积和 反褶积处理的单台站共接收地震剖面 3.3.7 预测(yc)反褶积在地震数据处理中所用的预测反褶积（也是预测滤波）是用预测的方法，根据地震记录的一次反射波和干扰的信息预测出纯干扰部分，再由包含(bohn)一次波和干扰的地震记录中减去纯干扰部分，得到消除干扰后的

44、一次反射信号，以消除一次反射层后面的海上鸣震等多次波干扰。在预测反滤波问题中，设计一个预测因子c（t)，对输入地震记录 x(t) 的过去值 x(t-m),x(t-m+1）,，x（t-1）和现在值 x（t）进行预测，所得到的未来的预测值 x（t+）是海上鸣震等多次波干扰，将它从包括一次反射波和干扰的地震记录 x（t+）中减去，所得的预测误差 （t+）=x（t+）-x（t+）就是消除干扰后的一次反射波信号，故预测反滤波能够提高纵向分辨率，而滤波的效果好坏与预测步长 的选择有关。一般 越小滤波后的纵向分辨率越高。预测反褶积对反射脉冲或地震子波有着明显的压缩作用，它可以将原来长度为 n的地震子波 w（

45、t）= w( 0 )，w（1），w( 2 )，w(n) ，压缩成长度为-1的窄脉冲w（t）= w( 0 )，w（1），w( 2 )，w(-1) 。特别是预测步长很小时，地震子波w（t）将发生明显的压缩，如果预测步长=1，则地震子波w（t）将被压缩为尖脉冲w（0）。 针对 OBS 资料的预处理，本文采用预测反褶积的方法来消除短周期鸣震和其他多次波干扰，突出有效波，有效的压缩地震子波，提高地震资料的纵向分辨率。3.3.8 PS 波速度分析 在这个处理流程中，利用 OBS 数据中记录的转换波信息得到高精度的 Vp/Vs比和 PS 波速度。主要通过 P 波速度分析得到速度谱和径向水平分量数据（PS波数

46、据），由于 PS 波的时距曲线是非双曲线型的，所以 PS 波速度分析与常规速度分析不同，需采用一种特殊的处理流程来完成 PS 波速度分析，从而得到 PS波速度谱。 通过利用来自同一反射界面的垂直分量的反射 P 波和沿线方向(沿激发炮点线)的水平分量的反射 PS 波对应关系来确定 Vp/Vs 值。由于测线方向分量上大量的反射同相轴使得这种联系不确定，所以必须采用一种方法限制这种对应关系。具体方法为：利用 Vp/Vs 常量对 OBS 沿线分量数据进行非双曲形正常时差（NMO）校正。通过垂直分量的 P 波速度值和 Vp/Vs 常量计算正常时差速度（VNMO），从而得到 Vp/Vs 的扫描图。图2-1

47、4是某工区4个方位角的 Vp/Vs 扫描图。该工区布设了4个 OBS,正方形布设，得到4个方位角 OBS 数据，采用这种布设的主要目的是减小倾斜地层和复杂地层的影响。图中绿色表示低振幅，红色表示高振幅，黑线表示峰值，黄线表示其他方位角上的结果，在图上可以清晰地分辨出正确的，主要集中在高能量区域，并且高能量点处 PS 波波至最为平滑连续。 图 2-16 4个方向(fngxing)角的Vp/Vs扫描(somio)结果 利用(lyng) Vp/Vs 值我们可以将 PS 波时间转换成P波时间，并且可以计算出沉积层的 PS 波速度，形成 PS 波速度谱。速度谱误差的产生主要是由于 OBS 数据中地下各个

48、层位的反射点是分散的，并且受到倾斜层位的影响。与P波速度分析一样，误差可以通过对不同方位角的 Vp/Vs 值取平均值减小。3.3.9 OBS 数据震相拾取OBS中常见震相如图2-17，其中 为浅层沉积层的折射震相；1 为来自沉积层底的反射震相；g 为地壳内的折射震相，通常又将上地壳的折射称作g1 ，中、下地壳的折射称为g1 ；2 为上地壳底界面的反射震相；c为康氏面反射震相；m为来自的反射震相；n 为来自上地幔的折射震相。实际数据通常远远比理论模型复杂，且震相的拾取具有一定的不连续性和不确定性（ 如图2-18 ），需要在后期的正、反演中不断修正。区分不同震相的主要根据有： （1）震相的视速度是

49、否在同一范围内； （2）震相在单台站共接收点剖面上出现的时间和偏移距是否在同一范围内； （3）相同路径的震相的走时是否相等，即根据互换时间识别不同剖面上的同种震相 。 图 2-17 OBS 常见震相射线路径（）及其走时(zush)曲线形态（） 图 2-18 OBS 台站(ti zhn)初至震相拾取情况 3.3.10 OBS数据反演处理与速度模型(mxng)的建立 OBS数据(shj)的反演处理及速度模型的建立，主要利用和i等人的一种同时获得二维速度结构(jigu)与速度不连续面深度的地震波走时的“ 剥层法” 反演方法，经过建立初始参数模型、正演射线追踪和阻尼最小二乘反演三个步骤由浅层逐渐推演到

50、深层，最终获得深部速度结构（ 图2-19 ）。建立初始参数模型时应该参考已有的地质资料或多道地震的数据（ ） ，以对浅层进行约束。反演深部速度结构的过程中有两个参数可以用来约束反演的结果，它们是： (1）2 （Normalized chi-squared），表示计算值与观测值之间的拟合程度，计算公式为式中 Toi 表示第i道某震相观测到的双程旅行时间，Tci 为对应该道该震相计算的双程走时，Ui 表示该道该震相拾取的不确定度,为震相拾取的数量，当 X2 越接近 1 表示计算值与观测值的拟合程度越好。 （2）Trms(Root Mean Square Traveltime),表示计算值与观测值之

51、间的差异，计算公式为 式中各变量与 X2 相同，Trms 越小表示计算值与观测值之间的拟合程度越好 。近年来，阮爱国等将层析成像的方法引入到OBS数据的反演处理中，获得了很好的效果 。 图2-19 OBS 数据(shj)射线传播路径（）及震相拟合情况（）地震仪进行海洋深部地壳(dqio)结构调查具有高风险性，如果一台海底地震仪不能成功回收，不仅损失大量财力物力，更会损失一批国家急需的宝贵数据。根据多次投放实践及数据处理经验，我们有以下体会：（1）在电池组组装前后(qinhu)和OBS组装过程中，要多次检测电池组所提供电压是否符合规定要求。（2）玻璃球密封的好坏直接影响OBS能否顺利被回收，从O

52、BS组装设置完成到投放前一段时间内，一般每半个小时要检查一次OBS内的气压（已被抽成负压），查看密封的玻璃球是否漏气，测量燃烧线与负极之间电压是否漏电。若发现漏气或者漏电，都要检查原因并重新密封，再进行跟踪检查。（3）出海前要搜集资料，仔细了解每个OBS投放点的海底地形特点，尽量避免在海底地形复杂地点投放OBS。我们的做法是出海前收集测线附近的多波束资料、沉积资料，根据沿测线的水深变化程度、沉积物状况，估算是否投放OBS。（4）由于导航所记录的炮时不准确，精度较低，误差很大，而甲板记录炮时精度很高，在整个炮时校正中起关键作用。因此，如果可能的话，在放炮时最好在甲板上放一个地震仪同时记录炮时。我

53、们在甲板上应用了两种型号的地震仪：一种是陆地用的便携式地震仪（采样率为100Hz的EDAS-3M型16位数据采集器和将信号放大4倍的891-2型工作摆），一种是我们富裕的SEDIS IV型海底地震仪。（5）电池组能提供电源是有限的（2030d），而海况随时可能发生变化，为了数据的完整及仪器的安全回收，每次以一次做完一条测线为原则，要根据海况及完成一条测线所需的时间合理进行作业顺序调整。海洋(hiyng)物探船海洋(hiyng)物探船是海上进行地震数据采集的基本条件，所有的仪器的正常工作和采集的完成都离不开物探船！物探船除了具有一般船只的构造和装备基本要求外，由于地震仪器都安装在船上，使用海上专

54、用的电缆和检波器(这些器件长而重)，在地震船航行中连续地进行地震波的激发和接收，所以船应足够的大，并且要有足够大的马力，这样才能拖得动这些设备。常规的海洋地震勘探时由一条或两条地震勘探专用船拖着多个震源和一条(二维)或多条(三维)水用检波器拖缆，在工区内往返航行采集数据。物探船主要用于海洋地球物理勘探，与海洋调查船、科学考察船、水文测量船、工程(gngchng)勘查船等同属于调查船。 1、物探船船队状况有关物探船船队数量，目前并没有一致的统计数据，不同机构对物探船船队规模的估计在160艘至210艘之间。 据Offshore Magazine的统计，目前全世界物探船保有量为164艘，由26家物探

55、船船东持有。物探船船东主要集中在欧洲，尤以挪威为甚。挪威同时也是物探船配套设备和建造船厂最集中的国家。欧洲之外拥有较多物探船的国家是美国、中国和阿联酋。 物探船船东主要为专业的物探服务承揽商。英国Western Geco、法国CGGVeritas和挪威Petroleum Geo-Services是传统的三大物探作业承揽商，随着Western Geco收购EasternEcho和Petroleum Geo-Services收购Arrow Seismic的完成，物探船运营市场更加集中。上述“三大”加上荷兰Fugro和挪威TGS-Nopec等五家海洋物探服务商占全球海洋物探服务市场份额的75%以上。

56、 中国有物探船船东5家，拥有19艘物探船。主要集中在中国海洋石油总公司旗下的中海油田服务股份有限公司，此外中国石油天然气集团公司下属东方地球物理勘探有限责任公司、中国石油化工集团公司下属上海海洋石油局、国土资源部广州海洋地质调查局也拥有少量物探船。国内物探船队不仅数量少，而且物探能力也不高，仅有12缆3维物探船1艘、8缆三维物探船1艘、6缆三维物探船2艘、4缆三维物探船2艘，其余皆为二维2-3缆的小型物探船。四、导航定位海洋物探船在海上从事物探工作时，导航定位是十分重要的。没适当的导航定位设备和技术保证，所获得的地震资料会因为缺乏关于测线位置的数据而变得毫无价值。导航定位设备必须使其测线的位置

57、能够在作图比例尺的精度范围之内，并用地理坐标表示出来，否则将会给编制成果图件造成困难。随着生产技术的不断提高和发展，对定位技术和精度的要求也就越来越高。这就要求我们必须使用(shyng)专门的定位设备和特殊方法。在生产中通常采用综合定位方法，也就是说采用的设备越来越多，即同时使用DGPS、电罗经、磁罗盘、声学定位系统、激光跟踪系统和RGPS尾标跟踪系统构成综合定位网络。综合导航系统是海上(hi shn)地震勘探的控制核心，其作用为： 为地震船行驶提供(tgng)导航信息； 为地震测线、炮点、检波点定位； 控制点火放炮； 共反射点面元计算； 实时质量控制； 与地震勘探仪器交换信息。综合导航系统实

58、时采集所有定位传感器的数据，对其进行实时计算处理，在此基础上进行实时控制。OBS 在海洋油气资源探测中的发展趋势世界油气资源探测的发展趋势是走向海洋，尤其是深海地区（300m），相信未来世界油气资源总储量的44将来自海洋深水区 。在油气资源探测中，地震勘探是最重要的一种方法，而对于海洋，尤其是深海地区，常规的反射地震勘探手段往往难以实施，利用拖缆地震的方法则存在成本高、电缆长度有限、 调查船拖带能力有限、 缺失横波信息等缺点。OBS技术的出现使海洋中使用地震方法探测海底地层构造从而寻找油气资源成为可能。原因OBS是直接放置于海底、自动记录、可控回收、排列长度大、能以台阵形式布设、可接收宽角反射

59、和宽角折射的波和转换 波信号等 ，而且其震源为大容量气枪阵列，具有低价、 环保、信号高度一致且重复性好等特点。因此，自OBS研制成功以来，就不断有研究人员将OBS技术引入到油气资源探测中，并相继取得了很好的应用效果。1994年，Katzman等在南加利福尼亚海域成功进行了反射地震和海底OBS 联合观 测，在OBS 的共接收点道集上清晰地记录到似海底反射（Bottom Simulating Reflector,BSR)震相。并用多道反射地震走时数据和OBS记录的广角反射走时数据进行了速度结构反演，效果显著。2001年，挪威国家石油公司（StatoilHydro) 在Gullfaks C海上钻井平台附近进行了OBS的首次调查，结果证明OBS技术能够清晰地显示被海上钻井平台等永久性装备覆盖地区（ 占野外施工面积的 ）的地25%层信息，并能提供该区域的 4维（ 4D ）地震信息。因此，又先后于2003年、2005年和2008年在Gullfaks C平台附近进行了3 次OBS调查，用于储层的监测。2005年，Mienert等在挪威 中部的Omen Lange 海域进行了浅层天然气和天然气水合物的OBS观测，其观测系统采用以OBS为中心，炮点测线在6个方向呈