[发明专利]一种小面元高分辨率三维地震数据采集系统及方法

说明书

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。

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。