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《中国科学技术大学》 2007年
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海洋油气勘探仪器参数设计研究

程敬原  
【摘要】: 石油被誉为现代化工业发展的血液,近些年,随着我国经济的高速增长,石油在我国常规能源结构中所占的比重越来越大,中国石油需求的缺口也越来越大,石油已经威胁到了我国国家能源战略安全。现今我国陆上油田开发已经进入中后期,而近海海域油气资源相当丰富,如何开发这些海上油气资源已迫在眉睫。2001年,“863”国家高科技研究计划就立项开始研究具有自主知识产权的海上油藏勘探设备。我们实验室承担了子课题时移地震数据采集与记录系统(简称TMSDARS)的研究开发任务。在四年的研发实验过程中,我们认识到在地震仪器开发中,除了单纯的电子设备和用户界面之外,还有很多重要因素。勘探仪器的参数必须与实际的地层结构相配合。由于进行海上油气勘探需要花费大量的时间和资金,因此勘探前参数的预规划和在线修正就成为了必要。当前,TMSDARS系统并没有配套的预规划软件,用户界面程序也没有配备足够的在线数据处理功能。本论文即是基于以上背景,将研究重点放在海上地震数据处理和仪器参数设计上。 预规划软件与在线修正软件具有若干共同点,两者都需要对地质模型和海上油气勘探过程的理解。本文将先介绍这两条,然后讨论仪器参数与勘探分辨率的关系,接下去给出海上地震数据的基本处理算法和抗噪声技术,再结合其复杂度讨论如何选择和应用这些算法。最后给出将以上理论和算法结合入TMSDARS系统和单缆测试系统的软件规划方法。本文分为七章,各章的概要如下: 第零章导言 本章是正篇论文的总领,首先介绍了开展此论文研究的背景和原因,然后评价了此项研究的亮点、介绍了已经完成的工作,最后给出了将来继续研究的可能方向。 第一章海洋地震勘探简介 本章首先介绍了全球的石油产量和需求量,并特别讨论了中国的石油供需;然后介绍了海上地震勘探的主要三个步骤,即数据采集、信号处理和解释。勘探的主要思路是:先产生一个窄脉冲声波信号,然后将接下去的一段时间内的水压分布信息转化为数字信号。因为不同的地层结构将导致反射波的时间和幅度不同,所以根据这些数据可以反推出地下结构,而地质专家将根据这些结构,推测油气蕴藏的可能性与储量。本章最后还简要地介绍了本文的研究意义。 第二章地震勘探物理模型 本章首先介绍了液体中和各项同性固体中的声波传播方程,然后根据水中无法存在P波的原理,将其作了简化。对于单次反射,不同位置的检波器上接收到的反射到达时间为双曲线。如果使用均方根速度代替单一地层速度,这个双曲线公式可以被推广到多层反射。本章最后简要介绍了正演和反演的思路,分别是根据地层结构推导可能的压力分布,和根据已经获得的压力分布推导可能的地层结构。 第三章地震勘探参数要求 本章首先介绍了地震勘探的分辨率定义,即最终可以分辨的最小地下结构的尺寸,包括垂直分辨率和水平分辨率。然后归类介绍了地震勘探仪器的参数,包括:枪阵信号、检波器物理模型、模拟电路频率响应、FIR/IIR滤波器、采样率、信噪比、测量范围、电缆的近段偏移和远端偏移、放炮时间间隔、采集时间等。接下来具体给出了实际使用的仪器参数,主要依据是2005年海试使用的时移地震数据采集与记录系统参数,以及与其配套其他仪器参数。最后讨论了仪器参数与分辨率的制约关系。 第四章从地震数据中提取与仪器参数相关的信息 本章首先介绍了地震数据处理的基本流程,然后重点研究了如何从地震数据中提取信息的方法。为了研究反射信号的特性,使用了频域和F-K域的分析与滤波。此外还给出了推导地层速度和厚度的方法。为了压制噪声,还讨论了噪声的分布特性以及对应的噪声压制方法。本章和第三章中的数据和参数均来源2005年11月使用时移地震数据采集系统在南中国海进行的海上试验。 第五章仪器参数规划软件设计 本章首先给出了三个中国自主设计的地震数据采集系统,即时移地震数据采集与记录系统,单缆测试系统和深水石油高精度地震采集与记录系统。然后讨论了将第三章和第四章中各种算法结合到这些系统软件中的可能性。最后,规划了具体的算法实现软件结构,包括用户界面、核心算法、日志和报告。 第六章总结与展望 本章比较了国产系统与国外系统的参数,总结了本论文工作的创新点,介绍了本人在与此论文相关项目中的工作,并给出了将来可以进一步改进的方向。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P715

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 宋洪治;大型地震传感器网络仿真平台的实现[D];中国科学技术大学;2011年
2 谢明璞;大规模陆上地震仪器结构设计的关键技术[D];中国科学技术大学;2009年
3 王兵;高分辨地震勘探仪器设计研究[D];中国科学技术大学;2008年
4 程宏才;大型物理实验中的通用数据获取平台的研究[D];中国科学技术大学;2012年
【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 杨光亮;朱元清;;气枪震源深部探测子波模拟[J];大地测量与地球动力学;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 尚永生;杨长春;王真理;陈发宇;范兴斌;;柴达木盆地第四系气藏烃类检测研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
4 张金海;王卫民;赵连锋;姚振兴;;黏声波介质傅里叶有限差分法正演模拟[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
5 马彦金;荆颖;王亮;;对我国未来几种深海油气田开发新方案的探究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
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7 葛云生;;干涉型光纤传感器的正交解调算法分析[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
8 葛云生;;干涉型光纤传感器的正交解调中调制初相位影响及校正算法研究[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张凌云;高密度电阻率勘探反演的非线性方法研究[D];太原理工大学;2011年
2 张虹;利用岩石物性参数反演裂缝天然气富集区研究[D];成都理工大学;2011年
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4 聂鹏飞;地震勘探噪声压制方法研究与应用[D];吉林大学;2012年
5 张建贵;Hyp-curvelet变换与多次波的识别、分离和压制[D];中南大学;2002年
6 赵明辉;南海东北部海陆地震联测与滨海断裂带深部结构研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2004年
7 马朋善;砂泥岩薄互层的高分辨率地震储层反演预测[D];中国地质大学(北京);2005年
8 侯伯刚;AVO处理解释技术研究及应用[D];中国地质大学(北京);2005年
9 聂昌谋;苏丹Fula油田和Moga油田油藏特征和油藏工程研究[D];中国地质大学(北京);2005年
10 袁修贵;多分辨分析理论与深度成像和地震数据处理[D];中南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨松涛;深水矢量水听器的研制[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李中强;高灵敏度声压水听器研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 卢芳;胜利埕岛油田海洋石油勘探开发生态环境影响研究[D];中国海洋大学;2010年
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6 李添才;海上时移地震数据处理技术研究及应用[D];吉林大学;2011年
7 李亮亮;中国石油资源战略与对外直接投资研究[D];山西财经大学;2011年
8 雷闯;琼东南盆地深水区油气成藏机制研究[D];中国地质大学;2011年
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10 张毅;基于相位生成载波调制技术的光纤振动传感器研究[D];复旦大学;2011年
【同被引文献】
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9 王志,贺振华,黄德济,王熙明,杜正聪;广角反射波场特征研究及正演模拟分析[J];地球物理学进展;2003年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 周正伟;蓝牙基带IP实现技术研究[D];电子科技大学;2002年
2 乔崇;长双绞线信号传输的研究[D];中国科学技术大学;2005年
3 陈金鹰;地震勘探数据采集与传输体系研究[D];成都理工大学;2006年
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5 康凯;IEEE 802.11系列无线局域网MAC层的研究[D];清华大学;2007年
6 陈建江;AVO三参数反演方法研究[D];中国石油大学;2007年
7 谢金娥;改善地震资料品质的几种数字技术及应用[D];吉林大学;2009年
8 王兵;高分辨地震勘探仪器设计研究[D];中国科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王松;基于以太网的分布式地震仪网络性能模拟与设计[D];吉林大学;2007年
2 李安帮;高分辨率地震勘探采集技术的综述与研究[D];吉林大学;2007年
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5 张可立;深水浅层高分辨率拖缆采集数传系统研究与设计[D];中国科学技术大学;2009年
【二级引证文献】
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1 吴海超;林君;张林行;;地震仪器中应用的网络通讯技术研究[J];地球物理学进展;2012年04期
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1 宋洪治;大型地震传感器网络仿真平台的实现[D];中国科学技术大学;2011年
2 孔阳;一种适用于地震勘探仪器的低运算量数字滤波器的设计与研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 马毅超;大规模陆上地震仪器中高速可靠数据传输方法的研究[D];中国科学技术大学;2011年
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1 杨军;基于CPLD的地震勘探数据采集站系统设计[D];成都理工大学;2011年
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3 解子亮;分布式无线数据采集的实现[D];中国科学技术大学;2011年
4 罗光;高密点地震信号废道自动识别及初至拾取方法研究[D];南京理工大学;2012年
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7 徐铁明;资源勘探无线传输网的时间同步和数据传输研究与实现[D];电子科技大学;2012年
【二级参考文献】
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【相似文献】
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1 马海;刘怀山;童思友;张进;王林飞;;地震检波器地面耦合系统的实验分析[A];国家安全地球物理丛书(五)——地球物理与海洋安全[C];2009年
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9 王宝昌;董世学;董边芝;;一种新型地震检波器的研制概况[A];1994年中国地球物理学会第十届学术年会论文集[C];1994年
10 袁发健;汤浩;;2-18GHz频分检波组件的设计[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
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1 代群熊润频;中国科大:少年班将长期坚持,但不推广[N];新华每日电讯;2008年
2 本报记者 李陈续;创新:建设一流大学的原动力[N];光明日报;2003年
3 记者 刘蓓蓓;“两弹一星功勋”郭永怀力学遗著出版[N];中国新闻出版报;2008年
4 本报记者 仇方迎通讯员 胡胜友;“科大现象”的文化思考[N];科技日报;2007年
5 叶东蕾;我国地震勘探采集技术实现专利崛起[N];中国知识产权报;2008年
6 王卉;王志珍:知常守朴 自得其乐[N];人民日报海外版;2006年
7 孙闻;“引用榜”清华居首 “收录榜”浙大称雄[N];人民日报;2007年
8 本报记者 刘纯友;南极科考新话题[N];安徽日报;2006年
9 记者 刘纯友;中科大今年仍不扩招[N];安徽日报;2006年
10 张树真;合肥良机VS上海良机[N];中国企业报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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7 杨柱;以树枝状聚(醚—酰胺)合成的两亲性树枝状聚合物及其药物包裹/缓释行为的研究[D];中国科学技术大学;2007年
8 陈勇平;通过噬菌体文库鉴定透皮输运蛋白质肽[D];中国科学技术大学;2007年
9 黄鲲;LAMOST观测控制与数据获取系统的研究[D];中国科学技术大学;2007年
10 王雷;顶夸克对产生的R宇称破坏效应及带电Higgs对产生的研究[D];中国科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨怀春;滩浅海地区高精度地震勘探采集方法研究[D];中国海洋大学;2004年
2 吴树奎;三分量地震勘探技术[D];浙江大学;2008年
3 龚江涛;基于FPGA的高精度地震勘探数据采集系统[D];成都理工大学;2007年
4 高鹏;公路活断层与地裂缝调查地震探测方法技术应用研究[D];长安大学;2008年
5 矫远波;W波段宽带辐射计通道建模与实验研究[D];电子科技大学;2009年
6 段卫星;山地地区地震勘探采集与处理技术[D];中国海洋大学;2003年
7 冯国磊;煤矿盗采监测系统的示范研究[D];吉林大学;2006年
8 李瑞强;煤矿采空区的地震波场特征研究[D];太原理工大学;2011年
9 王晓辉;地理信息系统在地震勘探及油井管理中的应用[D];辽宁工程技术大学;2002年
10 邹标;中学化学综合实验设计研究[D];福建师范大学;2003年
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