[发明专利]一种水下垂直缆地震波干涉成像方法及装置

说明书

本发明公开了一种水下垂直缆地震波干涉成像方法，所述方法包括：建立地质模型；选取若干个炮点中的两个炮点位置A和位置B；水下设置若干个检波器，将同一检波器接收到的位置A和位置B的两炮数据进行互相关运算；重复进行每个检波器的互相关运算，直至完成检波器域循环；获得一组干涉处理后的数据记录，进行叠加后得到以位置A模拟作为虚源，位置B作为模拟检波器的单道记录；完成炮域计算和共炮点道集，最后得到地质成像。本发明利用直达波与多次波，而不是将多次波作为噪声在处理过程中被滤除，而作为有效信息参与处理过程；通过构建虚震源，可以扩大数据量，因此能够获得更高质量的剖面成像。

技术领域

本发明是关于地质勘探技术，特别是关于一种水下垂直缆地震波干涉成像方法及装置。

背景技术

随着勘探技术的发展，油气勘探的重点逐渐从陆上转向对海洋，众所周知，对于天然气水合物最为有效精确的勘探方法就是地震勘探。在海洋地震勘探中，拖缆、海底电缆、海底地震仪等多种海上地震观测系统的应用及各种海洋地震数据处理方法也因此而日臻成熟，然而这些成熟的观测系统对于一些特殊的区域探测能力有限，成像效果并不能达到最优，也存在一些不足。

近些年来，海洋垂直缆地震法Vertical Cable Seismic，即VCS，因其宽频，广角，易识别多次波等特征而受到了国内外地球物理学者们的广泛关注。这一技术通常用于局部构造探测及大倾角地层的成像，是其他地震探测方法的一种有效的补充，同时也是高精度海洋地震勘探中不可或缺的一个环节。

垂直缆最早被应用于美国海军反潜战略装备系统中，世界上最早的垂直缆地震勘探发生在1987年的墨西哥湾，共投放了三条垂直缆。首次垂直缆地震勘探的目的，是为了解决该海域下地质构造的岩性储层成像难题。1989年，垂直缆地震数据采集系统被用于美国路易斯安娜州水深约600米的近海中，其中投放了12条垂直缆，海面布设了180条炮线，每一炮都通过调查船上的遥测系统进行实时监控。1992年，为了对墨西哥湾水深超过1000m的地下岩层进行成像，在水中投放了6条垂直缆，与同地区的拖缆采集数据做了同样的叠前深度偏移成像处理技术，发现垂直缆数据的成像精度明显大于拖缆数据的成像精度。1997年，Andersonden等人同样在墨西哥湾分别用拖缆和垂直缆进行地震数据的采集，并对采集后的拖缆和垂直缆数据进行了同等条件下的处理，偏移技术均采用的是叠前深度偏移技术，通过控制变量的研究方法得知，垂直缆数据比拖缆数据能呈现出更复杂的微小地质构造信息。1998年，Guimaraes等人对盐丘地质构造模型进行了正演，并模拟出垂直缆地震采集系统对其接收。同时，在处理过程中联合了模拟出的垂直缆上下行波场，最终证明了垂直缆观测系统的一些优缺点。

随着垂直缆这项技术在国外地震勘探中不断取得进展，国内诸多学者近年也逐步开展了垂直缆地震勘探这项技术的试采及研究，我国在垂直缆仪器的研制方面也是刚刚起步。

1998年，黄必铭翻译了Ward的与垂直缆相关的文章，主要介绍了地震采集可行性的Fuji实验。2015年，何勇等人对垂直缆观测系统的射线照明度进行了分析，为最佳的垂直缆观测系统设计提供了依据。2015年，Bian等人通过实验测试，表明采用多尺度的全波形反演技术，低频数据和多垂直缆采集系统的组合，可以提供高分辨率和高保真度的地下构造模型。2015年，杨晓辉等人使用Radon变换的方法对垂直缆数据进行了上下行波场的分离。2018年，安振芳等人分别对单垂直缆和多垂直缆设计了相应的观测系统，并从采集角度出发为改善垂直缆成像效果提供了一系列有益的结论。目前，我国在垂直缆地震勘探方面虽仍处于起步阶段，广州海洋地质调查局在我国南海区域已经开展了垂直缆地震勘探的试采及相关垂直缆系统的研制。2019年，胡守旺使用镜像偏移方法，将实际VCS勘探数据中多次波作为有效波进行常规方法成像，旨在处理出较为精细的垂直缆成像剖面。

地震干涉法发展至今日，其主要有三种具体形式，相关型地震干涉法，卷积型地震干涉法和反卷积型地震干涉法。