TCI 320-2024 深海寬頻地震成像技術(shù)規(guī)范

深海寬頻地震成像技術(shù)規(guī)范2024-04-08發(fā)布2024-04-08實(shí)施中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)發(fā)布IT/CI320-2024 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語及定義 14深海資料保幅處理 25深海變深度纜波場(chǎng)延拓校正 46變深度纜鬼波壓制 5T/CI320-2024本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)則起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)石油大學(xué)（華東）提出。本文件由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)歸口。本文件主要起草單位：中國(guó)石油大學(xué)（華東）、中海油研究總院有限責(zé)任公司、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中海油田服務(wù)股份有限公司物探事業(yè)部。本文件主要起草?：符力耘、葉云飛、顧漢明、劉暢、麻志國(guó)、李卿卿、焦振華、孫雷鳴、魏偉、杜啟振。本文件為首次發(fā)布。1T/CI320-2024深海寬頻地震成像技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了深海寬頻地震成像的技術(shù)要求、技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)，包括深海寬頻資料處理、波動(dòng)方程延拓校正、波動(dòng)方程鬼波壓制等技術(shù)環(huán)節(jié)。擬制訂的標(biāo)準(zhǔn)包括規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義。本文件適用于海洋地質(zhì)、資源、環(huán)境調(diào)查三維地震數(shù)據(jù)成像，其他目的的海上三維地震數(shù)據(jù)處理可參照使用。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1深海deepsea深海（或稱深水通常由深海相關(guān)行業(yè)根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)和技術(shù)水平做出定義。海洋油氣勘探定義水深從300m至1500m的海洋為深海，1500m以深為超深海。3.2寬頻broadband本標(biāo)準(zhǔn)寬頻指可達(dá)5個(gè)倍頻程地震信號(hào)。3.3鬼波ghostwave又稱虛反射，是指水中激發(fā)或來自深部的上行波，經(jīng)海平面反射，水聽器接收到的聲波信號(hào)。3.4變深度纜variable-depthstreamer拖纜上各水聽器沉放深度不同。3.5鏡像道集mirrorgather是指通過鏡像波場(chǎng)延拓，將地震數(shù)據(jù)延拓到鏡像纜位置生成的道集。3.6偏移孔徑migrationaperture偏移孔徑是地震成像領(lǐng)域中的重要概念，是指偏移算子計(jì)算的最大空間范圍。3.72T/CI320-2024空間采樣spatialsampling空間采樣是指在進(jìn)行地震勘探等地球物理領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)或測(cè)量時(shí)，對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行離散化采樣的過程。3.8疊前時(shí)間偏移prestacktimemigration疊前時(shí)間偏移是指根據(jù)地震波在地下不同速度介質(zhì)中傳播的特性，對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間域偏移成像，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造空間歸位的過程。3.9疊前深度偏移prestackdepthmigration疊前深度偏移是指根據(jù)地震波在地下不同速度介質(zhì)中傳播的特性，對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行深度域偏移成像，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造空間歸位的過程。3.10邊界元法boundaryelementmethod一種繼有限元法之后發(fā)展起來的一種新數(shù)值方法，與有限元法在連續(xù)體域內(nèi)劃分單元的基本思想不同，邊界元法是只在定義域的邊界上劃分單元，用滿足控制方程的函數(shù)去逼近邊界條件。3.11Tau-p變換Tau-ptransformTau-p變換是一種線性變換，是對(duì)時(shí)空域的地震數(shù)據(jù)按不同的斜率p和截距時(shí)間Tau作切線，然后傾斜疊加，形成Tau-p域數(shù)據(jù)。3.12拉東變換radontransform一個(gè)積分變換，它將定義在二維平面上的一個(gè)函數(shù)f(x,y)沿著平面上的任意一條直線做線積分，相當(dāng)于對(duì)函數(shù)f(x,y)做CT掃描。4深海資料保幅處理4.1數(shù)據(jù)預(yù)處理包括如下內(nèi)容/要求：a)地震資料與導(dǎo)航資料合并：完成數(shù)據(jù)的解編、加載，并核對(duì)導(dǎo)航文件與觀測(cè)系統(tǒng)，通過首道疊加剖面、全疊加剖面、覆蓋次數(shù)屬性圖、最大最小偏移距屬性圖、水深屬性圖等多種途徑檢查數(shù)據(jù)完整性和正確性，建立處理工區(qū)。b)球面擴(kuò)散振幅補(bǔ)償：對(duì)地震資料進(jìn)行球面擴(kuò)散振幅補(bǔ)償，提升深層反射信號(hào)能量，使淺、中、深層的信號(hào)能量均衡。3T/CI320-2024c)去氣泡及子波零相位化：對(duì)深海地震數(shù)據(jù)進(jìn)行去氣泡處理，消除原始震源子波主脈沖后續(xù)的氣泡效應(yīng)，改善資料信噪比；對(duì)資料進(jìn)行零相位化處理，滿足地震資料定量解釋的要求。4.2噪音衰減包括如下內(nèi)容/要求：a)涌浪噪音壓制:涌浪噪音是由于海上采集過程中海水不平靜造成的，尤其是電纜拖拉過程中海浪的影響。通常涌浪噪音有特定的分布時(shí)窗，可根據(jù)給定時(shí)窗內(nèi)的振幅差異來壓制。計(jì)算時(shí)窗內(nèi)振幅與周圍地震道平均振幅之間的差異，依據(jù)給定的門檻值判斷振幅是否異常。要求采用多道統(tǒng)計(jì)和門檻值測(cè)試，避免損傷有效信號(hào)，達(dá)到相對(duì)保幅。b)線性噪音衰減：直達(dá)波、側(cè)面線性干擾、面波等都屬于線性噪音，其視速度與反射波視速度存在差異。當(dāng)原始炮集中存在比較嚴(yán)重的線性干擾時(shí)，要求進(jìn)行單炮分析，找出線性噪音的主要頻率分布以及視速度特征，利用其與反射波的差異壓制線性噪音。c)外源干擾噪音壓制：海上鉆探活動(dòng)或地震采集船船只航行導(dǎo)致外源聲波噪音，干擾深部地震反射。外源干擾一般在單炮內(nèi)相關(guān)，在炮間不存在相關(guān)性。當(dāng)原始炮集中存在比較嚴(yán)重的外源干擾時(shí)，要求進(jìn)行頻率域空間預(yù)測(cè)誤差濾波，壓制外源干擾。4.3多次波壓制包括如下內(nèi)容/要求：a)海底多次波壓制：要求基于模型驅(qū)動(dòng)壓制深海環(huán)境的海底多次波，突出有效信號(hào)。b)海面多次波壓制：要求基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)壓制海面多次波，適用于寬方位、窄方位等各種數(shù)據(jù)類型。c)剩余多次波壓制：對(duì)于多次波發(fā)育地區(qū)，要求根據(jù)偏移成像道集和剖面，確定剩余多次波的分布，采用高分辨拉東變換，疊前進(jìn)一步壓制多次波。4.4時(shí)間域速度建模與疊前時(shí)間偏移處理包括如下內(nèi)容/要求：a)目標(biāo)線偏移速度分析：建立初始速度模型。b)高密度偏移速度分析：加密主測(cè)線、聯(lián)絡(luò)測(cè)線速度分析點(diǎn)的密度，對(duì)成像道集進(jìn)行精細(xì)處理，提升速度譜的精度，細(xì)化速度模型。c)多輪次偏移速度分析：進(jìn)行三次以上的疊前時(shí)間偏移速度分析，保證速度拾取的精細(xì)程度，校正速度誤差，更新速度模型。d)各向異性參數(shù)分析：選取不同偏移孔徑開展各向異性參數(shù)分析，建立時(shí)間域各向異性速度模型。e)各向異性時(shí)間偏移：通過各向異性疊前時(shí)間偏移，提升斷層及構(gòu)造歸位精度。f)偏移后噪音壓制，根據(jù)噪音類型制定針對(duì)性的方案進(jìn)行噪音壓制，去除時(shí)間偏成像道集上的殘余噪聲。4T/CI320-20244.5深度域速度建模與疊前深度偏移處理包括如下內(nèi)容/要求：a)淺層偏移速度建模：通過初至波走時(shí)層析，引入合適的正則化項(xiàng)，提升淺層速度反演結(jié)果的穩(wěn)定性。b)中深層各向異性速度建模：進(jìn)行反射波波動(dòng)方程層析，提高速度分析的分辨率和精度，改善小斷裂成像精度。c)各向異性疊前深度偏移：提升地下構(gòu)造的成像精度，是高分辨率、高精度處理的關(guān)鍵步驟。d)疊前深度逆時(shí)偏移：提升復(fù)雜高陡構(gòu)造成像能力，顯著改善成像質(zhì)量，提高復(fù)雜斷裂、高陡地層成像精度。e)偏移后處理：使用反Q濾波提高偏移后疊加剖面的分辨率，進(jìn)行精細(xì)的道集切除，得到高質(zhì)量剖面。5深海變深度纜波場(chǎng)延拓校正5.1纜深漂移校正洋流和海浪導(dǎo)致電纜漂移，引起地震波走時(shí)擾動(dòng)，影響鬼波壓制效果，需要進(jìn)行纜深漂移校正，要求準(zhǔn)確識(shí)別電纜漂移量。包括如下內(nèi)容/要求：a)建立水層速度模型：結(jié)合導(dǎo)航文件和海洋聲速測(cè)量數(shù)據(jù)等資料建立合理的水層速度模型，描述地震波在水體中的傳播特性。b)纜深漂移校正：根據(jù)SPS文件，校正深海采集過程中各個(gè)水聽器的位置誤差，消除其空間位置變化產(chǎn)生的走時(shí)擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)三維地震數(shù)據(jù)相位和振幅的一致性處理。5.2崎嶇海底波場(chǎng)時(shí)差校正崎嶇海底引起地震波走時(shí)擾動(dòng)，明顯改變地震數(shù)據(jù)的陷波特征，需要進(jìn)行波場(chǎng)時(shí)差校正，要求精確刻畫任意不規(guī)則海底地形。包括如下內(nèi)容/要求：a)建立海底地形模型：根據(jù)聲吶數(shù)據(jù)或海底反射數(shù)據(jù)成像，建立海底地形模型。b)計(jì)算時(shí)差校正參數(shù)：通過波動(dòng)方程計(jì)算海底起伏引起的波場(chǎng)時(shí)差。c)應(yīng)用校正參數(shù)：根據(jù)計(jì)算得到的時(shí)差校正參數(shù)，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)差校正處理，將不同位置的地震波到達(dá)時(shí)間校正到一個(gè)統(tǒng)一的水平面上。5.3變深度纜邊界元法保幅波場(chǎng)延拓波數(shù)域或Tau-p域的鬼波壓制均要求纜是水平的，需要斜纜到平纜的波場(chǎng)延拓校正，常規(guī)幾何射線靜校正誤差很大，高精度的保幅波場(chǎng)解析延拓要求精確刻畫任意不規(guī)則形狀拖纜。包括如下內(nèi)容/要求：a)建立變深度纜水層速度模型：以變深度纜面為底邊界，建立水層速度模型。b)波場(chǎng)法向梯度計(jì)算：變深度纜接收波場(chǎng)沿纜面求法向?qū)?shù)，得到波場(chǎng)法向梯度。5T/CI320-2024c)波動(dòng)方程波場(chǎng)延拓：利用頻率域邊界元法，通過邊界積分公式回代將變深度纜波場(chǎng)延拓到水面下平纜波場(chǎng)，在延拓過程中，需要對(duì)纜的兩端進(jìn)行衰減處理，消除邊界截?cái)鄬?duì)波場(chǎng)延拓的影響。6變深度纜鬼波壓制目前用于深海寬頻變深度拖纜采集數(shù)據(jù)鬼波壓制的方法包括高效低精度的鏡像道集聯(lián)合反褶積、低效高精度的Tau-p域最小二乘迭代反演和高效高精度的Born序列逼近波數(shù)域波動(dòng)方程延拓等方法，三種方法的技術(shù)規(guī)范流程及要求如下。6.1鏡像道集聯(lián)合反褶積鬼波壓制該方法計(jì)算效率高，但要求準(zhǔn)確估算鬼波時(shí)間延遲量。包括如下內(nèi)容/要求：a)鏡像道集生成：通過變深度纜鏡像延拓將地震數(shù)據(jù)延拓到鏡像纜的位置，生成鏡像道集。b)鬼波時(shí)間延遲估計(jì)：基于原始道集和鏡像道集分別估計(jì)最小/最大相位算子，據(jù)此反演鬼波延遲時(shí)差。c)時(shí)空域聯(lián)合反褶積：根據(jù)鬼波延遲時(shí)差進(jìn)行時(shí)空域反褶積，得到壓制鬼波后的一次波信號(hào)，進(jìn)而聯(lián)合原始數(shù)據(jù)，估計(jì)鬼波記錄。d)鬼波延遲時(shí)差校正：根據(jù)一次波和鬼波記錄，估計(jì)更準(zhǔn)確的鬼波延遲時(shí)差，重新進(jìn)行聯(lián)合反褶積，壓制鬼波。6.2高精度Tau-p域最小二乘迭代反演鬼波壓制該方法將入射角引入鬼波延遲時(shí)差計(jì)算，明顯改善估算精度，但鬼波算子在陷波頻率附近存在奇異性，導(dǎo)致數(shù)值不穩(wěn)定和很強(qiáng)的數(shù)值噪音，最小二乘迭代反演改善鬼波壓制精度，但降低了計(jì)算效率。包括如下內(nèi)容/要求：a)數(shù)據(jù)Tau-p變換：將原始地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到Tau-p域，其中Tau表示時(shí)間，p表示傾角。b)Tau-p域鬼波時(shí)差估計(jì)：通過纜深和水速，估計(jì)不同傾角平面波的鬼波延遲時(shí)差。c)Tau-p域鬼波壓制：根據(jù)鬼波延遲時(shí)差，在Tau-p域進(jìn)行最小二乘迭代反演壓制鬼波，反演過程中引入正則化項(xiàng)解決數(shù)值穩(wěn)定問題。6.3Born序列逼近波數(shù)域波動(dòng)方程延拓自適應(yīng)鬼波壓制通過鬼波算子Born序列逼近來規(guī)避數(shù)值奇