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气枪震源子波数值模拟及其应用

刘兵  
【摘要】:对于海上高分辨率地震勘探,震源研究有着极其重要的意义。空气枪具有性能稳定可靠,子波一致性好,频带宽,高频和低频成分丰富等特点,已经成为海上地震勘探中应用最广泛的震源。在海洋地震资料的处理解释中,气枪震源远场子波是一个重要参数。气枪震源远场子波是叠前处理和震源模型必需输入的参数。在实际生产中,气枪阵列的远场子波测量需要耗费人力、物力,费用较高。在气枪阵列的设计过程中,为了对阵列中的气枪数量、工作压力、沉放深度、相邻气枪距离、各枪在阵列中的位置等做出最佳选择,通常需要不断进行各种不同条件下的震源子波测试、对比,需要耗费很长的时间,费用也是巨大的。气枪阵列子波的理论模拟可以有效解决气枪阵列设计过程中的这些难题,具有实际测量方法无法相比的优势,在实际生产中被人们广泛采用。 在Johnson D.T.(1994)提出的气枪震源子波理论模型的基础上,分析了震源子波参数随气泡中气体质量和初始参数选择的变化规律,指出造成模拟子波与实际测量子波差异的原因是气枪理论模型采用的自由气泡振荡理论不符合气枪激发的实际过程。气枪排气阀门的存在会对气室中高压气体的释放产生不可忽视的节流作用,气体的膨胀过程不再符合水中自由气泡振荡理论,而是一种节流膨胀。这种影响直接引起震源子波形成的初始时刻气泡内部非常低的压力值。排气阀门的关闭直接造成参与气泡振荡的气体质量的减少,第二气泡脉冲相对主脉冲明显减小。对数值算法进行修正,选择合理的初始气泡内部压力和气泡体积,成功实现了套筒枪的单枪子波模拟。 在单枪子波模拟的基础上,研究多枪相干条件下压力波场的变化特征,以时变静水压力对气枪理论模型进行修正,得到多枪相干条件下的震源子波,符合实验测试得到的相干条件下气枪震源子波参数变化规律。 将单枪与多枪相干的研究结果应用于I/O 750in~3套筒枪子阵列,得到模拟阵列子波,并与实际测量结果比较,证明了模拟算法的正确性。 最后,结合胜利油田滩浅海地区高分辨率气枪阵列的设计过程,及气枪阵列在实际地震资料采集中的明显优势分析,指出气枪震源阵列子波模拟是针对实际生产中的困难,设计高分辨率震源不可或缺的重要手段。通过气枪震源子波数值


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