CN110542919A - 一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法 - Google Patents

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许江
童思友
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Third Institute of Oceanography MNR
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Abstract

本发明公开了一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法，包括步骤S1获取第一组系数、步骤S2建立第一组算法、步骤S3获取第二组系数、步骤S4建立第二组算法以及步骤S5换算。本发明的有益效果是通过地震反演结果找到表层沉积物中海砂含量的高值区，一是直接减少表层沉积物的取样站位，提高整体勘探工作的效率并降低成本；二是在圈定的海砂含量高值区内确定钻孔位置，也能提高整体勘探工作的效率。

Description

一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法
技术领域
本发明涉及海砂资源探测领域，特别是一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法。
背景技术
本发明所涉及的海砂资源是基于沉积物颗粒大小划分的海底砂矿，包括颗粒组分为中粒砂、主要用于制造混凝土和砂浆等建筑用砂型的沉积物，也包括颗粒组分为细砂和极细砂、可用于填海造地的沉积物。
目前用于探测海砂资源的方法主要可分为两类，即地质方法和地球物理方法，其中，地质方法包括表层沉积物取样和沉积物钻孔，地球物理方法主要是地震勘探。地质钻孔和取样是一种直接法，通过对现场取得的样品进行观测和分析，获得沉积物的颗粒度等物性参数，根据沉积物的分布特征来指示海砂资源的分布特征；优点是结果可靠，缺点是海上施工耗时、费力，且成本昂贵，导致空间采样密度有限，最终成果较为“粗糙”，缺失细节信息。地震勘探技术是一种间接法，通过地震反演方法从观测到的反射记录中提取相关的属性参数，建立地震属性参数与沉积物物性参数(如颗粒度等)之间的关系，即可根据反演结果来指示海砂资源的分布特征；优点是海上施工相对简便，效率高，成本相对低廉，空间采样充足，能够反映细节信息，缺点是反演结果存在一定程度的不确定性。解决地震反演结果的不确定性问题能够提高地震资料在海砂资源探测中的利用率，同时也是提高海砂资源探测效率及降低海砂资源勘探成本的一个关键环节。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法，包括以下步骤：步骤S1获取第一组系数、步骤S2建立第一组算法、步骤S3获取第二组系数、步骤S4建立第二组算法以及步骤S5换算；
其中S1：获取：海底一次反射波的振幅、直达波的振幅、海底一次波的双程旅行时、直达波的旅行时；
S2：建立公式为：
S3：获取：海底反射波中心频率的振幅信息、直达波中心频率的振幅信息、海底反射波和直达波的旅行时；
S4：建立公式为：
S5：将计算的海底反射系数换算成以分贝(dB)表示的海底反射损失：
公式为：RL(fc)＝20·log10RC(fc)
进一步的，所述步骤S2式中RC表示海底界面的反射系数，Ap表示海底一次反射波的振幅，Ad表示直达波的振幅，TWTp表示海底一次波的双程旅行时，FBTd表示直达波的旅行时。
进一步的，所述步骤S4式中RC(fc)表示根据中心频率信号计算的反射系数、Ap(fc)表示海底反射波中心频率的振幅信息、Ad(fc)表示直达波中心频率的振幅信息、TWTp和FBTd与步骤S2中的表示相同。
进一步的，选取震源子波参数用于地震资料反演时，应当仅包含初始脉冲及其对应的海面反射。
进一步的，海洋电火花震源产生的初始脉冲特性主要取决于震源系统的电回路特性，气泡脉冲除了受气泡的初始状态及气泡之间的相互影响外，受海洋环境因素的影响，初始脉冲稳定性较好，气泡脉冲稳定性较差。
利用本发明的技术方案制作的一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法，本发明的有益效果是通过地震反演结果找到表层沉积物中海砂含量的高值区，一是直接减少表层沉积物的取样站位，提高整体勘探工作的效率并降低成本；二是在圈定的海砂含量高值区内确定钻孔位置，也能提高整体勘探工作的效率。
附图说明
图1是地震记录中直达波和海底反射波传播路径示意图；
图2是海上电火花源地震记录中的直达波示意图；
图3是海洋电火花震源子波特征示意图；
图4是地质方法得到的表层沉积物海砂含量等值线图；
图5是地震反演方法得到的海底反射损失等值线图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-5所示，一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法：
假设海洋电火花震源是全向性的，即震源激发产生的地震波往各个方向辐射的能量是均等的。不考虑海水的异质性时，直达波信号是描述震源子波特征的非常好的选择。对于浅海环境获取的资料，假设海水声速是恒定的，仅考虑球面扩散衰减的情况下，就可以根据直达波、海底一次波及其各自对应的旅行时来计算海底反射系数：
建立公式为：
式中RC表示海底界面的反射系数，Ap表示海底一次反射波的振幅，Ad表示直达波的振幅，TWTp表示海底一次波的双程旅行时，FBTd表示直达波的旅行时；
上述计算可在频率域内进行，首先利用傅里叶分析将时间域拾取的直达波和海底反射波变换到频率域，取各自中心频率的振幅信息来计算海底反射系数。理论上，中心频率附近的信噪比最高，受噪声的影响最小，因此计算结果也就最准确。
建立公式为：
式中RC(fc)表示根据中心频率信号计算的反射系数、Ap(fc)表示海底反射波中心频率的振幅信息、Ad(fc)表示直达波中心频率的振幅信息、TWTp和FBTd与步骤S2中的表示相同。
将计算的海底反射系数换算成以分贝(dB)表示的海底反射损失：
公式为：RL(fc)＝20·log10RC(fc)
式中，RL(fc)表示中心频率信号在海底的反射损失。此处的反射损失是从地震勘探的角度定义的，反射损失越高，说明海底反射率越大，反之越小。
海洋电火花震源产生的初始脉冲特性主要取决于震源系统的电回路特性，而气泡脉冲除了受气泡的初始状态及气泡之间的相互影响外，还受海洋环境因素的影响。因此，初始脉冲稳定性较好，气泡脉冲稳定性较差，选取震源子波参数用于地震资料反演时，应当仅包含初始脉冲及其对应的海面反射。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1获取第一组系数、步骤S2建立第一组算法、步骤S3获取第二组系数、步骤S4建立第二组算法以及步骤S5换算；
其中S1：获取：海底一次反射波的振幅、直达波的振幅、海底一次波的双程旅行时、直达波的旅行时；
S2：建立公式为：
S3：获取：海底反射波中心频率的振幅信息、直达波中心频率的振幅信息、海底反射波和直达波的旅行时；
S4：建立公式为：
S5：将计算的海底反射系数换算成以分贝(dB)表示的海底反射损失：
公式为：RL(fc)＝20·log10RC(fc)。
2.根据权利要求1所述的一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法，其特征在于，所述步骤S2式中RC表示海底界面的反射系数，Ap表示海底一次反射波的振幅，Ad表示直达波的振幅，TWTp表示海底一次波的双程旅行时，FBTd表示直达波的旅行时。
3.根据权利要求1所述的一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法，其特征在于，所述步骤S4式中RC(fc)表示根据中心频率信号计算的反射系数、Ap(fc)表示海底反射波中心频率的振幅信息、Ad(fc)表示直达波中心频率的振幅信息、TWTp和FBTd与步骤S2中的表示相同。
4.根据权利要求1所述的一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法，其特征在于，选取震源子波参数用于地震资料反演时，应当仅包含初始脉冲及其对应的海面反射。
5.根据权利要求1所述的一种基于电火花源地震资料反演的海砂资源探测方法，其特征在于，海洋电火花震源产生的初始脉冲特性主要取决于震源系统的电回路特性，气泡脉冲除了受气泡的初始状态及气泡之间的相互影响外，受海洋环境因素的影响，初始脉冲稳定性较好，气泡脉冲稳定性较差。
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