CN110412648A - 一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海洋地质调查领域，提供一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统及方法，用于提高三维地震数据采集的精度。本发明提供的一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统，包括震源、拖缆，所述震源同地震船连接，所述拖缆同地震船连接；所述震源为等离子体震源，所述等离子体震源的数量不少于2个；所述等离子体震源之间同固定框架连接；所述等离子体震源激发的子波主频率为350Hz。间距固定的震源可以保证数据采集的分辨率尽可能的小，同时减少道间距和拖缆间距，实现分辨率可以达到1.6×1.6m。
Description
技术领域
本发明涉及海洋地质调查领域，具体涉及一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统及方法。
背景技术
根据地震勘探理论，横向采样间隔(亦称道间距，下同)决定横向分辨率，由采样定理可知，横向连续信号一旦进行离散采样，会产生不可恢复的频域范围，该频带区域的有关信息无法完全恢复，而该频带区域的信息经采样后会变成另一频域的新信息，这便是空间假频。由此可知，对某一具体研究对象，要保证其不失真必须依赖于采样间距、该信号本身的频带宽度和信号频带外的高频信息的能量大小，若横向采样能保证不可恢复频带区域位于信号频宽之外，且信号频带外的干扰能量很小，则信号完全可以恢复。
地震信号的横向采样虽己满足采样定理，但仍然存在能量很弱的假频信息，由于地震信号有限带宽外的干扰能量一般均很小，故地震剖面的成像精度，取决于道间距本身和地下构造及勘探精度，因此，应设法避开有效频带内的信号存在的空间假频，使有效信号不致失真，伊尔马滋对空间假频问题进行了深入的分析，指出空间假频的产生与地层倾角、区域速度和道间距有关，并给出如下的具体计算公式：
式中，为横向不产生空间假频的最高频率；为区域速度，为道间距，为地层倾角。可见，道间距越小，横向可记录的最高有效频率越高，对横向分辨率的提高越有利。
在三维地震面积观测中，为了全覆盖探测工区，一般在平面上将工区“离散化”，即将连续的工区划分为数量庞大的格子“面元”，采集信号时，由落在每个“面元”内的反射信号的多少来计算“覆盖次数”。在一定的观测系统参数条件下，面元最小尺寸是一定的。小于最小尺寸的面元，就会出现“漏测”问题。
常规海上三维地震勘探，气枪震源间距为50米，拖缆间距为100米。其中的接收信号拖缆，两道之间距离为12.5米，即道间距为12.5米，由此纵向面元尺寸最小为6.25米；拖缆之间的横向距离为100米，根据面元大小计算公式，横向面元尺寸最小为25米。由此进行的三维地震勘探，地下最小反射面元为6.25×25米(纵向面元尺寸×横向面元尺寸)。
纵向分辨率由震源激发子波的主频决定，多道地震勘探的纵向分辨率是指沿地层垂直方向所能分辨的最小地层厚度，在地震时间剖面上，相邻地层时间间隔越小，则分辨能力越强。根据普遍接受的瑞利准则，纵向可分辨的最小薄层距离为,其中为激发子波主频率信号的波长，，f为子波主频率，可见地层中波传播速度一定时，子波主频率越高，纵向分辨率越高。
常规海洋地震勘探中，使用的气枪组合震源，其主频一般在70赫兹左右，当反射波传播速度为2000米/秒时，波长=28.5米，理论上纵向分辨率约为7.1米。
海域天然气水合物的精细地震勘探，要求横向、纵向分辨率同步提高，在海域天然气水合物地震勘探中，发育区的水合物赋存形态往往为分散状、斑块状、断层状及薄层状，极少有连续性非常好的厚层状，海域天然气水合物的赋存形态多样，且矿体体积大小不一，分散存在。由于常规三维地震勘探组合系统，地下反射面元最小尺寸仅能达到6.25×25米，无法满足海域天然气水合物地震勘探对横向和纵向分辨率的要求。随着目标精细探测的要求，震源间距、电缆间距需要大大缩小，以提高横向分辨率；同时要求震源激发子波主频也要大幅度增大，以提高纵向地层分辨率。
常规海上三维地震勘探无法达到小面元(如1.6×1.6米)数据采集。常规海上三维地震勘探，一般双震源间距为50米，每个震源由多个子阵列组成；电缆间距为100米。2个震源间距控制方法是在各个子阵列之间系上定宽绳，并利用扩展绳向外扩展，最终使其间距保持在一定范围，间距变化一般在±10%，即间距在45-55米之间变化；多条电缆间距控制方法是通过定宽绳连接，外侧利用扩展器向外拖曳，电缆之间横向间距保持在一定范围，间距变化一般在±10%，即间距在90-110米之间变化。
随着间距缩小，间距的变化范围也需要缩小。如震源间距缩小到3.2米，电缆间距缩小到6.4米时，地下最小反射面元的横向尺寸为1.6米，如果按照±10%的间距变化要求，则震源间距变化范围在2.88-3.52米，电缆间距变化范围在5.76-7.04米，由于面元尺寸变小，间距的变化，会导致落在面元中的反射信号非常不均匀，影响信号的后续处理，造成假象。因此常规三维地震采集技术方法，无法达到1.6×1.6米的小面元数据采集。
常规海上三维地震勘探的震源主频为70赫兹左右，无法满足纵向高分辨率要求。天然气水合物精细勘探，对地层和矿体的纵向分辨要求达到2米以内时，由于常规气枪震源主频率的限制，如上所述，其极限分辨率也无法满足要求。
发明内容
本发明解决的技术问题为提高三维地震数据采集的精度，提供一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统及方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统，包括震源、拖缆，所述震源同地震船连接，所述拖缆同地震船连接；所述震源为等离子体震源，所述等离子体震源的数量不少于2个；所述等离子体震源之间同固定框架连接；所述等离子体震源激发的子波主频率为350Hz。
等离子体震源的频率高，固定框架可以保证震源的位置稳定，从而可以保证小面元数据采集时可以精确的收集数据。
间距固定的震源可以保证数据采集的分辨率尽可能的小，同时减少道间距和拖缆间距，实现分辨率可以达到1.6×1.6m。
优选地，所述等离子体震源之间的距离为2.5~3.5m；所述拖缆之间的间距为5~8m；所述道间距为2~4m。控制等离子体震源、拖缆的间距，同时缩小道间距，为缩小面元提供了可能。
优选地，所述震源的数量为2个，所述等离子体震源之间的距离为3.2m；所述拖缆之间的间距为6.4m；所述道间距为3.125m。对震源的数量和间距进行设置，可以有效的缩小面元的尺寸。
优选地，所述面元的尺寸为1.6×1.6m。小面元可以有效地接收数据，提高数据采集的精度。
优选地，所述固定框架包括框体、连接杆，所述等离子体震源同框体连接，所述框体的数量不少于2个；所述框体之间通过连接杆连接。固定框用于放置震源，连接杆保证震源的间距是稳定的。
优选地，所述框体内设置有浮体，所述框体内的浮体的数量不少于2个。浮体可以调节震源在水的位置。
优选地，所述框体的数量大于等离子震源的数量。一般采用多个浮体，以提供足够的浮力。
优选地，所述地震船的两侧设置有扩展臂和扩展绳，所述扩展绳一端同地震船连接，所述扩展绳的另一端同最外侧拖缆连接；所述扩展臂同地震船连接的另一端设置有滑轮，所述扩展绳经过滑轮；所述拖缆之间设置有间距绳，所述间距绳同相邻的两根拖缆的中部连接。扩展臂、扩展绳可以稳定拖缆的姿态，保证拖缆的间距是均匀的。
优选地，所述震源设置在由两根拖缆、间距绳和地震船围成的水域中；所述震源沿地震船的中轴线对称布置，所述震源距离船尾25~35m。将震源设置在距离船尾较近的位置，可以获取区域更小的水域的地质情况。
一种小面元高分辨率三维地震数据采集方法，包括：激发等离子体震源，发出地震波；由拖缆收集反射回来的地震波，系统进行数据采集的面元为1.6×1.6m。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：间距固定的震源可以保证数据采集的分辨率尽可能的小，同时减少道间距和拖缆间距，实现分辨率可以达到1.6×1.6m；
数据采集的精度得到了极大的提高，小面元下数据的精度也得到了提高。
附图说明
图1为震源的示意图。
图2为震源的框体示意图。
图3为震源的另一种示意图。
图4为数据采集系统的示意图。
具体实施方式
以下实施列是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。
实施例1
一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统， 包括震源1、拖缆2，所述震源1同地震船4连接，所述拖缆2同地震船4连接；所述震源1为等离子体震源，所述等离子体震源的数量不少于2个；所述等离子体震源之间同固定框架13连接；所述等离子体震源激发的子波主频率为350Hz。所述震源1的数量为2个，分别为第一震源11和第二震源22，所述等离子体震源之间的距离为3.2m；所述拖缆之间的间距为6.4m；所述道间距为3.125m。所述面元的尺寸为1.6×1.6m。所述固定框架包括框131、连接杆132，所述等离子体震源同框体131连接，所述框体131的数量为2个；所述框体131之间通过连接杆132连接。所述框体内设置有浮体133，所述框体131内的浮体133的数量不少于2个。所述地震船4的两侧设置有扩展臂32和扩展绳31，所述扩展绳31一端同地震船4连接，所述扩展绳31的另一端同最外侧拖缆2连接；所述扩展臂32同地震船4连接的另一端设置有滑轮33，所述扩展绳31经过滑轮33；所述拖缆2之间设置有间距绳21，所述间距绳21同相邻的两根拖缆2的中部连接。所述震源1设置在由两根拖缆、间距绳和地震船围成的水域中；所述震源沿地震船4的中轴线对称布置，所述震源1距离船尾30m。
一种小面元高分辨率三维西镇数据采集方法，包括：激发等离子体震源，发出地震波；由拖缆收集反射回来的地震波，系统进行数据采集的面元为1.6×1.6m。
等离子体震源的频率高，固定框架可以保证震源的位置稳定，从而可以保证小面元数据采集时可以精确的收集数据。间距固定的震源可以保证数据采集的分辨率尽可能的小，同时减少道间距和拖缆间距，实现分辨率可以达到1.6×1.6m。控制等离子体震源、拖缆的间距，同时缩小道间距，为缩小面元提供了可能。对震源的数量和间距进行设置，可以有效的缩小面元的尺寸。小面元可以有效地接收数据，提高数据采集的精度。固定框用于放置震源，连接杆保证震源的间距是稳定的。浮体可以调节震源在水的位置。一般采用多个浮体，以提供足够的浮力。扩展臂、扩展绳可以稳定拖缆的姿态，保证拖缆的间距是均匀的。将震源设置在距离船尾较近的位置，可以获取区域更小的水域的地质情况。
实施例2
一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统， 包括震源1、拖缆2，所述震源1同地震船4连接，所述拖缆2同地震船4连接；所述震源1为等离子体震源，所述等离子体震源的数量为2个；所述等离子体震源之间同固定框架13连接；所述等离子体震源激发的子波主频率为350Hz。所述震源1的数量为2个，分别为第一震源11和第二震源22，所述等离子体震源之间的距离为3.2m；所述拖缆之间的间距为6.4m；所述道间距为3.125m。所述面元的尺寸为1.6×1.6m。所述固定框架包括框131、连接杆132，所述等离子体震源同框体131连接，所述框体131的数量为2个；所述框体131之间通过连接杆132连接。所述框体内设置有浮体133，所述框体131内的浮体133的数量不少于2个。所述框体的数量大于等离子震源的数量，所述框体的数量为3个，其中两侧的框体内为等离子体震源11、12，中间的框体内为4个浮体133。所述地震船4的两侧设置有扩展臂32和扩展绳31，所述扩展绳31一端同地震船4连接，所述扩展绳31的另一端同最外侧拖缆2连接；所述扩展臂32同地震船4连接的另一端设置有滑轮33，所述扩展绳31经过滑轮33；所述拖缆2之间设置有间距绳21，所述间距绳21同相邻的两根拖缆2的中部连接。所述震源1设置在由两根拖缆、间距绳和地震船围成的水域中；所述震源沿地震船4的中轴线对称布置，所述震源1距离船尾30m。
实施例3
一种小面元高分辨率三维西镇数据采集方法，包括：激发等离子体震源，发出地震波；由拖缆收集反射回来的地震波，系统进行数据采集的面元为1.6×1.6m。所述等离子体震源激发的子波主频率为350Hz。所述震源1的数量为2个，分别为第一震源11和第二震源22，所述等离子体震源之间的距离为3.2m；所述拖缆之间的间距为6.4m；所述道间距为3.125m。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，以上实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (10)
1.一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统，其特征在于，包括震源、拖缆，所述震源同地震船连接，所述拖缆同地震船连接；所述震源为等离子体震源，所述等离子体震源的数量不少于2个；所述等离子体震源之间同固定框架连接；所述等离子体震源激发的子波主频率为350Hz。
2.根据权利要求1所述的一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统，其特征在于，所述等离子体震源之间的距离为2.5~3.5m；所述拖缆之间的间距为5~8m；所述道间距为2~4m。
3.根据权利要求2所述的一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统，其特征在于，所述震源的数量为2个，所述等离子体震源之间的距离为3.2m；所述拖缆之间的间距为6.4m；所述道间距为3.125m。
4.根据权利要求1所述的一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统，其特征在于，所述面元的尺寸为1.6×1.6m。
5.根据权利要求1所述的一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统，其特征在于，所述固定框架包括框体、连接杆，所述等离子体震源同框体连接，所述框体的数量不少于2个；所述框体之间通过连接杆连接。
6.根据权利要求1所述的一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统，其特征在于，所述框体内设置有浮体，所述框体内的浮体的数量不少于2个。
7.根据权利要求1所述的一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统，其特征在于，所述框体的数量大于等离子震源的数量。
8.根据权利要求1所述的一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统，其特征在于，所述地震船的两侧设置有扩展臂和扩展绳，所述扩展绳一端同地震船连接，所述扩展绳的另一端同最外侧拖缆连接；所述扩展臂同地震船连接的另一端设置有滑轮，所述扩展绳经过滑轮；所述拖缆之间设置有间距绳，所述间距绳同相邻的两根拖缆的中部连接。
9.根据权利要求1所述的一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统，其特征在于，所述震源设置在由两根拖缆、间距绳和地震船围成的水域中；所述震源沿地震船的中轴线对称布置，所述震源距离船尾25~35m。
10.一种小面元高分辨率三维地震数据采集方法，根据权利要求1~9任一项所述的系统，其特征在于，包括：激发等离子体震源，发出地震波；由拖缆收集反射回来的地震波，系统进行数据采集的面元为1.6×1.6m。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113126158A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-16 | 北京众合华创生物环保科技有限公司 | 一种面向全波场的超高密度三维地震采集方法 |
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