OBC地震采集

海底电缆OBC目录•OBC地震采集方法简介•海底电缆采集方法的优势•二次定位技术•双检理论研究及应用在海上石油地球物理勘探方法中，最常见的是拖缆式地震作业，目前已发展到多船作业和单船双源多缆(最多达12一20缆)作业。在广阔而无干扰的海面上，拖缆作业成本低，作业效率非常高，但在浅海和较多干扰源(平台和井架等)的海区，拖缆作业将不能实施或效率很低，此时一般采用其他的物探方法，如OBC地震采集方法进行作业，近年来在国外已进入试验和小范围作业的最新物探方法之一——多分量地震资料采集也主要是由OBC方式获得的。OBC地震采集方法简介海底电缆(OceanBottomCable，OBC)地震采集作业，就是将成百上千个检波器连接在海底电缆上，由专用的放线艇在定位仪的引导下将海底电缆沉放到海底(海底电缆可以是一条或多条)，海底电缆的一端连接到固定的仪器船上(仪器船要在海中抛前后锚以保证船身不转向和船位不偏移)，而由另一条船(震源船)在四周按设计测线放炮的方式进行地震作业。OBC地震采集方法简介随着近年来海洋勘探发展的需要，常规拖缆地震勘探不能满足进一步勘探的要求，国外近年来发展了海底电缆地震勘探，海底电缆地震技术在浅海和极浅海海地震采集中显示出极大优越性，取得了很好的勘探效果。OBC地震采集方法简介当作业区域水深超过10m之后,常规地震勘探方法施工的难度就变得非常大了,并且资料的质量(主要是点位的准确、噪音的压制、虚反射等)下降,OBC勘探以其二次定位和双检接收技术很好的解决了这些问题。OBC地震采集方法简介由于OBC地震勘探的诸多优势，半个世纪以来一直受到油公司青睐。一般地OBC地震勘探在北海海域限制在400m水深以内，其他水域则在150m以内。虽然近年也有在2000m水深范围开展OBC勘探的报道，但实际上在更深处采集多分量资料的成本和后勤保障等方面均存在更大掣肘。OBC地震采集方法简介Lawton等就水深对OBC地震勘探资料的影响做过全面的研究。他们认为在距海面一定深度(气枪沉放深度一般为几米)处激发，检波点安置在海底，当水深较浅时，可近似地认为检波点和炮点在同一水平面或基准面上，此时观测系统的面元属性是均匀的，数据处理时进行简单的水深校正即可。当水底较深时，检波点和炮点不能看成在同一水平面上，此时观测系统的面元会变的不均匀，地震数据会受到水深的影响。OBC地震采集方法简介浅水时观测系统深水时观测系统针对水深对地震资料的影响，在资料处理时可以先对共检波点道集做波动方程延拓，将检波点延拓到炮点水平面，使得炮点和检波点处于同一水平面，得到明显改进的道集；然后在改善的道集上进行常规的地震数据处理，可明显改善CMP道集动校正的效果。OBC地震采集方法简介波场延拓前、后CMP道集对比(a)延拓前(b)延拓后OBC地震采集方法简介与深海拖缆地震采集方法比较:(l)有大范围分布的炮一检入射角;(2)电缆外部噪声较小;(3)因使用了双检波器，所以有较好的地震频谱;(4)OBC作业时观测系统灵活，受海上障碍影响小;(5)由于使用了二次定位系统，使得OBC的水下检波器定位更准确。海底电缆采集方法的优势与浅海区作业的遥测地震采集方法比较:(l)地震资料的噪音水平大大降低，提高了信噪比;(2)可实现多道数、小道距、高覆盖次数的超长排列作业，提高了分辨率;(3)提高了施工速度(相当2-3个遥测队)，可24小时连续作业;(4)提高了海底检波点的实测精度;(5)野外作业自动化程度提高，降低了劳动强度;(6)可在更复杂的工区或更差的海况下施工，可实现海上冬季施工。海底电缆采集方法的优势二次定位技术在OBC施工中，把电缆放到海底的工作是通过机械或手动放缆方式进行的。由于受到海流、潮汐、船速以及检波器沉降速度的影响，很难将检波器放到设计的位置。而导航提供的测量资料只是检波器离开放缆船时的位置，检波器在海底的实际位置与实时得到的导航成果存在一定的偏差。因此，必须通过一定的方法测定检波器在海底的实际位置。二次定位技术由于电缆在海底往往并不会按原先设定的位置成直线分布，很可能偏离设计测线，有时这种偏离可能非常严重。如果再按照原先设计位置去处理数据和解释，就会造成很大的误差。这就需要对已经下落到海底的实际检波器电缆位置再进行定位，也称二次定位。二次定位技术当前二次定位系统有声波定位系统和初至波定位系统。声波定位要附属一些声波发射和接收设备。而初至波定位则不需要附属设备，从地震资料中获取初至信息、进行分析计算就可以解决。1.硬件组成二次定位设备及工作原理二次定位设备硬件主要由主机DAU(DataAcrquisitionUnit)、换能器(Transducer).应答器(Transponder)、编程器(Programmer)、计算机和完整的CPS定位系统组成。1.硬件组成二次定位设备及工作原理换能器与DAU应答器与编程器2.工作原理二次定位设备及工作原理二次定位系统是把GPS定位和声纳测距结合在一起的间接定位系统，主机DAU是该套定位系统的心脏，它产生一个声纳信号并通过换能器发射给应答器，应答器再返回一个声纳信号给DAU。二次定位设备及工作原理DAU将收到的信号进行处理，以确定应答器的组号、ID号，声纳信号往返的时间;DAU将这些信号再传给计算机，计算机经过处理便可得到换能器到应答器的距离。然后，在计算机的屏幕上便可以看到所测应答器的组号、ID号，所测距离以及测距时间。经过多次测距(至少3次以上)并结合CPS的位置，再经计算机软件的运算处理从而求得应答器的坐标。国外二次定位技术又有了新的发展，发展的趋势主要在以下几个方面:1)可以进行初至的实时拾取;2)加入潮汐和水深校正，应用更复杂的3D计算模型，使得定位精度较原2D模型提高了很多;二次定位技术的发展趋势3)更大地发挥了折射波的作用，使得对单个检波点定位的炮点数大大增加，提高了冗余精度;4)能够像深海勘探一样显示实时面元分析;5)声波和初至波定位方法的结合使用。二次定位技术的发展趋势海底电缆双检接收技术是20世纪80年代末出现的勘探新技术，双检检波器(以下简称双检)是海洋OBC缆用的一种地震勘探传感器，它将高灵敏度磁电式检波器和海洋压电检波器合二为一，即把陆检检波器和水检检波器两种接收装置组合在一起，大大提高了地震资料的采集优良品率，能较好地压制虚反射和海水鸣振，从而提高地震资料解释精度。双检理论研究及应用海底电缆(OBC)多波地震勘探采集的数据包括压力分量、垂直分量x方向水平分量和Y方向水平分量。垂直分量是由速度检波器接收到铅垂方向上的质点振动速度，压力分量是由压力检波器接收到由质点振动引起的水压变化。双检理论研究及应用水检响应是波场传播产生的压缩和膨胀，陆检响应是波场传播引起的质点运动。后来人们发现水检(即压力检波器)和陆检(即速度检波器)对鸣震和一次波具有不同的响应特征:对于鸣震，两者的响应互为反向;对于一次波，二者的响应同向。双检理论研究及应用海底电缆地震采集数据中通常出现海水鸣震干扰，这种干扰仅用水检资料很难去除。因此，可通过水检和陆检同时采集的数据叠加来压制鸣震干扰，并增强一次波。要将两种检波器数据进行最佳比例求和，即可压制鸣震噪声。双检理论研究及应用()()()()hydprimaryghostpeglegXtXtXtXt水检响应公式:式中为水检响应，为一次波响应，为鬼波响应，为微屈多次波响应。()hydXt()primaryXt()ghostXt()peglegXt陆检响应公式为：()()()()geoprimaryghostpeglegXtXtXtXt（1）（2）二式相加得：()()2()2()geohydprimarypeglegXtXtXtXt式（3）中，只去除了鬼波响应。将式（2）减去式（1)得：()()2()geohydghostXtXtXt假设水底反射系数为r,则：()()peglegghostXtrXt（3）（4）（5）在设水深为h，则水深的双程旅行时的Z变换为：2hivZe鬼波响应与一次波响应的关系为：()()ghostprimaryXtZXt将式（6）和式（7）代入式（3）中，得到：1()()2()2()geohydghostghostXtXtZXtrXt整理式（8）得到11()[()()]2()geohydghostZrXtXtXt（6）（7）（8）（9）比较式（4）和式(9),可得误差公式：11()[()()][()()]geohydgeohydEZrXtXtXtXt如果使式（10）的误差能量达到最小或者减号两边相关系数达到最大，即求出了水底的反射系数r。在合理范围内改变水深值以使式(10)的误差能量达到最小或者减号两边相关系数达到最大，即可求出实际水深值。（10）而式（10）也是进行陆检刻度的公式，式中代表刻度后的陆检响应，它实际上是野外接收的陆检使用刻度算子C刻度后的结果。即()geoXt()gXt()()geogXtXtC求取刻度算子也即是将式（10）和式(11)相结合，得到：11()[()()][()()]ghydghydEZrXtCXtXtCXt若使式(12)的误差能量达到最小或者减号两边相关系数达到最大，即求出了刻度算子C。（11）（12）刻度算子C和反射系数r:都是具有频率相位特征的子波。再由式(3)、式(4)和式(5)，得出:()()[()()]2()geohydgeohydprimaryXtXtrXtXtXt将反射系数代入其中即可求出一次波响应，进而实现去除鬼波和微屈多次波，达到真正意义上的双检合成。()primaryXt（13）纯水检叠加剖面均等混波双检叠加剖面纯陆检叠加剖面双检资料的处理思路：双检理论研究及应用1.水检和陆检对于下行波场的响应表现为时间相同、极性相反，而对上行波场的响应表现为时间相同、极性相同，因此可以通过将两种数据相加的方式实现波场分离，达到去除水柱混响的目的;2.水检和陆检数据在频率、振幅和信噪比上存在着巨大的差异，直接将两种数据叠加无法达到预期的效果，因此有必要在频率和振幅两方面做好匹配性处理;双检理论研究及应用3.频率、振幅和信噪比之间是相互联系、相互制约的，在处理工作中应注意两种检波器的对比处理，寻找它们之间的平衡点，在不破坏原始记录特征的前提下使水检和陆检趋于一致，最终完成叠加。双检理论研究及应用双检合成示意图双检理论研究及应用为了做好双检资料的相加需要实现两个匹配:①频率匹配，即通过对水检和陆检资料进行频率补偿处理，减小两者的频率差距;②振幅匹配，即两种检波器由于本身响应和耦合条件的影响，在振幅上存在较大差异，需要通过一定的算法使二者的振幅保持在同一水平，才能完成最终叠加。双检理论研究及应用由于海底双检电缆地震勘探方法毕竟是一种比较新的技术，尤其是海底双检地震资料处理技术尚处在起步阶段。因此开发和运用海底双检电缆地震勘探技术及海底双检地震资料处理技术对海洋地震勘探的发展至关重要。双检理论研究及应用