基于实际坐标的无定位拖缆观测系统定义方法

基于实际坐标的无定位拖缆观测系统定义方法

1无定位拖缆多道地震勘探的资料处理在对短排地震、多通道地震的研究中，广泛应用短排地震资料。该方法不仅可以获得海底层的地震勘探剖面、沉积特征和构造形态的地质条件，还可以揭示海底下可能存在的灾害地质条件（如活动断层、平坦气、浅层岩、火山、海床等）。在实际应用中，多通道地震无定位地震勘探在数据处理中仍存在许多困难。首先,海上多道地震勘探面临着严重的多次波干扰,特别是在浅水硬质海底区,自由表面相关多次波干扰尤为明显,严重影响多道地震资料的处理与解释.针对深水长排列油气勘探中的自由表面相关多次波,荷兰Delft大学Berkhout与Verschuur提出了SRME有效压制方法(浅水短排列地震勘探满足了水深与排列长度及最小偏移距比值大小的要求,SRME方法能否有效应用还受其他因素影响,如无定位拖缆野外观测系统的准确定义、浅水直达波与折射波干涉、近偏移距数据缺失等影响.浅水直达波与折射波对海底反射同相轴的干涉,可在τ-p域内通过谱图有效切除来解决(2无定位拖缆野外观测系统定义本文以舟山东极岛海域30m水深范围内的小道距短排列多道地震勘探数据为例,分析常规方法定义的无定位拖缆观测系统缺陷,由此提出一种新的计算方法,并以SRME方法压制浅水多次波的效果,说明新方法的可靠性.2.1基于直线假设的定义海上长排列油气多道地震勘探一般采用大道距(12.5m以上)长排列(120道以上)接收,在接收缆的首尾以及中间段按固定间隔安装有磁罗经、声学鸟、深度传感器与尾标等定位设备,通过这些设备,野外勘探时以勘探船上的GPS天线为参考点,可以实时计算出各接收道实际经纬度的平面投影坐标,资料处理时利用这些准确坐标可以精确定义野外观测系统参数.与深水长排列油气勘探不同,浅水短排列(24道12.5m以内道间距)地震勘探一般不在接收缆上安装声学定深、罗经与尾标等定位设备,各接收道的实际坐标现场无法获取,常规资料处理常采用人为假设方法来定义野外观测系统参数.具体方法是人工假设第一炮最大偏移距接收道为坐标0点,再根据炮间距、最小偏移距和道间距等参数,按照完全直线激发接收的假设,沿直线航向依次计算各炮点与接收点的相对位置,最后利用这些相对位置简单生成野外观测系统图.各接收点与炮点的具体计算公式为:式中,利用上面方法及公式(1),对舟山东极岛海域多道地震勘探所采用的短排列无定位拖缆作假定观测系统定义,其结果如图2所示,图2中圆点为导航软件控制激发并记录的实际炮点位置轨迹,而灰色方格直线为采用上述假设方法计算的CMP位置与叠加次数图.从图2可以看出,完全直线假设生成观测系统方法虽然简单易行,但基于直线假设的CMP位置与实际炮点轨迹偏差很大.由于实际勘探船是沿设计测线左右偏航跑线(即羽角的存在),且船速不稳定,若等时间间隔放炮,炮间距就不是假设中的直线等间距规则炮点,即使等距离放炮,完全直线假设的勘探排列与实际情况也相差甚远,造成CMP抽道集处理及位置归算不准,严重影响后续的数据处理精度与成像效果,特别是多次波压制处理.另外,由于无法准确计算实际大地坐标值,图1假设方法计算的CMP点无法获得图2中的实际X、Y坐标值(为方便对比,图2将其放置于同一图中),这给剖面的高精度解释带来不利.2.2基于炮点轨迹定义浅水无定位拖缆野外勘探时,震源炮点的激发是由导航软件通过等距或等时设定来控制的,激发后,炮点的实际DGPS(DifferentialGlobalPositioningSystem,差分全球定位系统)位置由导航软件实时记录存储,利用存储的炮点位置文件,我们可以生成图2中所示的精确炮点轨迹激发图.但浅水短排列拖缆因未装配声学定位设备,现场无法获得各接收道的具体位置,也很难计算其拖行状态,唯一可利用的就是炮点轨迹坐标.由于浅水短排列道间距小,接收道数少,在海况较好的情况下,调查船正常走航勘探时,接收拖缆基本沿炮点轨迹拖行.因此,利用上面实际的炮点轨迹,我们可以模拟并计算出各接收道在炮点轨迹上的空间位置及具体坐标,利用这些坐标可以实现对野外观测系统的准确定义.具体计算分两步实现,首先计算无定位拖缆各接收道相对于炮点轨迹的空间位置关系,其次计算各接收道的实际X、Y坐标值.2.2.1炮点和炮点位置的测量震源炮点实际轨迹坐标是计算空间位置关系的基础,为了获得可靠的高精度位置,我们可以将GPS天线安装在船尾并靠近震源的安全位置,量测好震源枪距GPS天线的距离,同时在导航软件中,将震源所在位置设为导航定位的中心,由导航软件实时获取并记录震源点的实时坐标,有了这些坐标,采用如下的运算公式,可以获得无定位拖缆相对于震源炮点,的空间位置.式中,D2.2.2接收道实际坐标的计算根据上面相对空间关系计算公式(2),利用实际炮点轨迹,我们可以模拟接收排列在勘探船后拖行的延伸形态,并得到各接收道在炮点轨迹中的相对空间位置,然后通过震源炮点实际坐标值,结合反距离比线性加权插值算法,可以计算出各接收道的实际坐标值.反距离比反映了距离接收道越远的炮点坐标,对当前接收道坐标值的贡献越小,实际意义表明越远的炮点位置,勘探船对接收缆的拖拉力越小,对拖缆的拖行形态影响就小,综合接收道附近多个不同位置的炮点,可以模拟勘探船沿测线走航时接收缆的拖行状态,并计算其具体位置.拖缆中各接收道具体坐标计算公式为:式中,综合公式(2)及公式(3),通过编制相应的运算程序,可以计算出观测系统定义中所需要的接收点实际坐标值,结合各炮点实际坐标,将其应用于上述舟山东极岛实际地震勘探数据中.野外勘探时采用的是24道12.5m道间距固态拖缆,震源为210in3观测系统参数的确定和多次波压制SRME方法是压制海水面等自由表面相关多次波的首选方法,它能够有效压制震源相关类多次波(由于无定位拖缆在勘探现场无法直接获取各接收道的实际位置坐标,采用上述常规的基于完全直线假设简单定义观测系统后,再应用SRME方法作浅水自由表面相关多次波压制,其效果往往比较差.为提高SRME方法的应用效果,改进浅水区无定位拖缆地震数据的成像质量与位置精度,我们采用文中设计的新方法进行准确的野外观测系统定义,再进行同样方法的多次波压制.首先计算无定位拖缆中各接收道相对于震源轨迹的空间方位和附近小距离震源点位置,再通过反距离比线性插值算法,利用上面公式计算各接收道的实际坐标,综合所有震源点和接收点的实际坐标,定义野外观测系统相关参数,最后利用专业处理软件,采用SRME方法压制自由表面相关多次波,在同样的参数设置下,新方法定义的观测系统数据获得了比较满意的压制效果.下面利用上述两类观测系统定义的实际多道反射地震数据,根据叠加剖面有效反射层位的成像效果,说明采用两类不同方法定义野外观测系统后,SRME方法压制浅水鸣震类自由表面相关多次波的剖面效果.利用图2与图4两套观测系统计算的CMP叠加次数及对应位置,文中采用相同参数的SRME方法作多次波压制处理,最后经共反射点叠加成像,获得了对应图5和图6两套叠加剖面成果图.从两图可以明显看出,因直线假设造成CMP抽道计算误差及位置偏差,图5定义的观测系统数据其多次波压制效果欠佳,叠加剖面上鸣震类海底多次波反射干扰依然明显(B1处),海底下留存的虚震源类多次波依然严重干扰有效倾斜地层反射(M2、M4处),重点探测的基底反射同相轴能量模糊不连续,强能量海底鸣震处的基底反射中断(B1、B2处),基底虚震源类多次波能量依然比较明显(M1、M3处).相对应的图6中,海底鸣震类多次波能量衰减较好(B1处),海底下倾斜地层反射同相轴能量突出,重点探测的基底反射同相轴连续且能量清晰,虚震源类多次波压制较好,叠加剖面反射地层成像明显优于图5.另外,因直线假设定义的观测系统无法获得实际坐标,经抽道集叠加处理后,图5剖面中显示的X、Y坐标都为0;新方法根据实际炮点坐标,计算出了各接收道的实际X、Y位置,通过定义准确的观测系统,再利用商业软件作常规处理后,图6中显示了准确的X、Y坐标值.因受海底浅层气对纵波能量的屏蔽影响,两图中都有三处反射紊乱区,对应正下方的基底反射能量也受到干扰,使基底反射同相轴中断(G1、G2、G3处).对于浅层气的屏蔽问题,理论上采用数字处理方法无法解决,油气勘探中一般采用纵横波联合勘探的方法来避开气层屏蔽,清晰揭示气层及其下方的有效反射同相轴.4种利用炮点轨迹计算接收点实际坐标的新方法野外观测系统定义是多道地震勘探工作的重点,也是后续所有处理方法成功应用的基础.浅水无定位拖缆多道地震勘探因野外无法直接获取各接收点的实际坐标,影响后续观测系统的准确定义.采用直线假设简单定义观测系统是目前比较通用的手段,但该方法定义的位置与实际弯曲测线不符,计算出的共中心点叠加次数也有偏差,严重影响后续资料处理.为避免常规方法缺陷,本文以计算无定位拖缆实际坐标为出发点,提出一种利用炮点轨迹计算接收点实际坐标的新方法.该方法分为两步,首先计算各接收道相对于炮点轨迹的方位及相对位置,其次利用炮点坐标,采用反距离比线性加权插值算法计算各接收道的实际坐标,综合这些实际坐标,经野外观测系统准确定义后,可以获得符合野外弯曲测线勘探实际的观测系统图.最后利用两类不同观测系统定义数据,对浅水无定位短