基于海洋浅剖资料的多样数据挖掘

浅剖资料包含丰富的海底浅表层信息。基于南海某海域浅剖资料,分别从垂向和平面两个角度对浅剖资料进行数据挖掘。垂向角度,提取浅剖的振幅包络能清晰揭示海底浅层构造和声学异常;对包络拓频处理能清晰刻画砂体细微变化及地层层序划分;对浅剖PHF高频数据突出其海底以上弱信号可用于观测气体逸散的异常反射。平面角度,提取浅剖资料海底表层均方根振幅并绘制等值线图,展示海底底质的宏观变化特征。实际资料证明,挖掘出的这四种浅剖成果资料能满足目前浅剖综合解释需求。     

南黄海中部海底沉积物声阻抗特性

基于在南黄海中部海域获得的大量海底沉积物样品及其测试数据,分析讨论了该区域海底浅表层沉积物声阻抗特性及其与沉积物物理力学性质参数的相关关系。研究表明:研究区浅表层沉积物声阻抗呈现出分区域分布的特征,可分为西南部声阻抗高值区、东北部声阻抗低值区以及北西-东南向声阻抗梯度带3个区域。通过回归分析,建立了声阻抗与沉积物物理力学参数的经验回归方程。结果表明:声阻抗与密度、含水率、孔隙比、孔隙度、液限、塑限、塑性指数、压缩系数等参数的相关性较好,判定系数R²一般大于0.8,而与砂粒含量、黏粒含量、中值粒径、抗剪强度等参数的相关性相对较差,判定系数R²一般小于0.7。将声阻抗与物理力学性质的相关性和声速与物理力学性质的相关性进行了对比,结果表明,声阻抗与上述参数的判定系数R²均大于声速与上述参数的判定系数,从而表明声阻抗是一个能够更好地反映声学特性与物理力学性质关系的沉积物声学特性参数。     

基于非结构三角网格的海洋CSEM和MT二维联合反演研究

采用非结构三角形网格结合快速Occam算法对海洋可控源电磁(CSEM)与大地电磁(MT)数据进行二维联合反演试验研究。非结构三角形网格能够准确地模拟起伏地形和复杂地质构造,对反演目标区域采用精细网格剖分,其他区域采用粗网格剖分,在满足精度的前提下减少了不必要的计算量。将CSEM与MT数据加入到同一反演数据集中,通过对联合反演数据权重公式进行推导,构建CSEM及MT数据相关权重因子,控制不同数据的拟合权重来实现联合反演。最后对不同模型进行了反演计算,结果表明联合反演比单一反演对海底构造与异常体的还原度更高,验证了联合反演算法的可靠性。     

利用Munk公式和海底反射走时反演深海水体速度:理论

为解决深海水体速度建模问题，建立了两个利用Munk公式和海底反射走时反演深海水体速度的反演理论，一个是射线走时反演理论，另一个是波动方程走时反演理论。具体地讲，是建立了地震波走时关于Munk参数的Fréchet导数和海森矩阵公式。为得到射线走时的Fréchet导数和海森矩阵，利用了3种不同的方法，即变分法、微扰法和Taylor级数展开法。这3种方法在理论上完全等价，其最终结果也完全相同。为得到波动方程走时反演理论中的Fréchet导数和海森矩阵，利用复合函数求导的链式法则对文献中的有关结果进行变换，以将其从面向速度本身的Fréchet导数和海森矩阵变换为面向Munk参数的Fréchet导数和海森矩阵。此外，还提出了实现利用Munk公式和海底反射走时构建深海水体声速剖面的5个策略，包括利用解析公式计算海底反射走时的由下至上的射线追踪策略，选用最简单的海底边界条件把数值模拟区域限定为水体的策略，用已知的深海声道轴深度和交替反演策略将四参数反演问题转简化为单参数反演问题的策略，由点到面，利用一维声速剖面公式实现深海水体的维速度建模的策略，以及用最简单的算法实现走时反演的最优化计算策略等。与常规走时反演相比，利用Munk公式进行的海底反射走时反演最多只需要反演4个参数，并可利用交替反演将四参数反演化为单参数反演，大大地减少了走时反演的计算量。     

珠江口盆地东部海域近海底天然气水合物地震识别及地质成因

2013年珠江口盆地东部海域钻探取样结果表明,天然气水合物以不同形态分布于海底之下约10m至稳定带之上的不同深度区间。在GMGS2-08井位置,天然气水合物分别以脉状、块状形态出现在海底之下9~25m和65~80m(与碳酸盐岩有关)深度范围内。地震反射剖面上,含分散状水合物沉积层的底部深度与地震反射剖面上的似海底反射深度很好对应,但没有典型地震反射特征表明近海底沉积物中存在天然气水合物。在研究区另一钻探位置(GMGS2-16),取样也获得存在于近海底处的天然气水合物样品。本文研究以多道高分辨地震数据为基础,利用含天然气水合物沉积物具有较高声波速度的特征,在正演分析近海底存在薄高速层时地震反射速度变化规律的基础上,然后采用沿层速度分析方法获取近海底处的速度,据此推测近海底处天然气水合物的分布特征。结果表明,过GMGS2-08井和GMGS2-16井的地震反射数据的海底速度相干反演表现出明显的高速异常,而在GMGS2-11和GMGS2-12井位置则没有任何速度异常,与钻探取样结果一致。将地震数据的反射特征与区域地质条件进行综合分析,进一步预测这一区域近海底天然气水合物分布模式及地质成因。本文的研究结果为近海底天然气水合物地震探测和识别提供了有效手段,对天然气水合物资源勘探以及深海油气工程安全都具有重要意义。     

浅地层剖面原始数据中海底反射信号的识别及海底地形的自动提取

2004年12月使用浅地层剖面仪GeoChirpⅡ在长江口南港进行了浅地层剖面观测,采集的原始数据反映了声波记录在海底表面存在着振幅的极大值及该记录的信噪比较低.根据声波记录在海底表面的反射特征,首先在剖面图像中确定海底表面所在的采样点范围,然后采用最大振幅法实现海底反射信号的识别及海底地形的自动提取,并对提取出的海底地形进行平滑处理.采用该方法从长江口南港的浅地层剖面原始数据文件中识别了海底反射信号,实现了海底地形的自动提取并把提取出的海底地形和原海底地形进行了比较.结果表明,提取出的海底地形能够较精确地反映原海底表面韵律性的起伏形态,证明了该方法的有效性.     

深岩溶区浅部结构CSAMT探测解译方法探索 ——以桂林兴安县谢必湾村—上界富坪村段为例

利用CSAMT(可控源音频大地电磁法)对桂林市兴安西部地区的岩溶地质结构进行了探测研究.为了获得更多的岩溶地质信息,通过设定不同深度的反演参数,对比分析了网格剖分大小对反演结果分辨率的影响,以此获得较高分辨率的数据反演方法.利用小网格剖分反演获得的浅部地质结构,比利用大网格反演获得的浅部地质结构的分辨率高,通过小网格可...     

东沙岛西南泥火山区的地震烃类检测

近年来通过多道地震、浅剖及海底采样调查在东沙岛西南海域发现了大量喷溢甲烷的泥火山,通过研究泥火山可能会发现含气层,具有重大的油气资源指示意义.一条多道地震剖面显示,在该海域一泥火山MV3附近存在一个具有极性反转的埋藏背斜构造,其振幅绝对值随偏移距增大而增大.为探究该背斜是否含有烃类气体,开展了速度分析、AVO反演和频率吸收衰减分析.结果表明:该极性反转下方存在纵波低速层;该带在截距P及梯度G剖面表现为负值,在P、G交会图中落入第三象限,在横波反射率剖面中表现为正值,在泊松比变化率剖面中表现为高负值;该带高频成分快速衰减,低频成分相对增加.以上多属性特征预示着该带含气,可能与深部甲烷泄露有关.      

阿拉伯海北部莫克兰增生楔天然气水合物浅表层识别标志

阿拉伯海北部的莫克兰增生楔是阿拉伯板块以低速、低角度俯冲到欧亚板块之下形成的主动陆缘构造,蕴藏着丰富的天然气水合物资源。依据2019年中国在莫克兰增生楔海域采集的高分辨率多道地震资料、浅地层剖面及多波束测深数据,并结合以往的调查成果,探讨莫克兰海域天然气水合物存在的浅表层识别标志。地震识别标志主要有似海底反射层(BSR)和振幅空白带2种标志,地形地貌标志包括海底麻坑、海底滑塌、丘状体、泥火山、冷泉系统等,水体标志主要为羽状流。在水深1000 m和2900 m的站位已分别钻获水合物样品。莫克兰增生楔丰富的水合物识别标志可能与低速、低角度的俯冲地质背景有关,使该区水合物存在指示兼具主动大陆边缘和被动大陆边缘的特征。综合研究区的异常标志分布特征,推测增生楔中部和西部的背斜脊及其附近区域是天然气水合物远景区。     

海底天然气渗漏高精度浅层剖面处理技术

浅地层剖面测量方法是基于水声学原理的连续走航式探测水下浅部地层结构和构造的一种地球物理方法。对广州海洋地质调查局近几年野外采集的两种不同类型(Chirp和SES-2000)的浅地层剖面原始资料特点进行了分析,野外获得的浅剖资料,仅仅是经过采集系统后续单一的处理,对于海况较差时采集的数据,上述单一的处理方法根本无法满足后续资料的解释。为此有针对性的提出了高精度浅剖资料处理技术,结合某区实际资料进行应用,系统讨论和分析了该区海底天然气渗漏的声学特征。总的来说,适合浅剖资料高精度处理方法的提出增加了识别天然气水合物层,天然气渗漏或扩散引起的沉积物声学异常特征的精度,为后续资料的对比和综合解释奠定了基础。     

浅海海底表层速度建模技术及其应用研究

浅海海底起伏和速度变化对OBC资料成像质量产生较大影响。建立浅海海底表层速度模型不仅能够解决OBC资料的静校正问题,也可用于海底反射系数计算、双检资料合并、多次波压制等,但是,目前针对浅海海底表层速度建模的研究还不多。文中提出了针对浅海地区OBC资料的海底表层速度建模的三维初至走时反演技术,主要包括:(1)震源位置校正技术。根据地震波在海水中传播特征,把在海水中激发的震源位置校正至海底,使震源和接收点都位于海底,利于初至走时反演计算;(2)快速三维初至走时反演方法。利用回折波走时和射线方程,形成了高效率初至走时反演方法。将该技术应用于胜利油田莱州湾浅海区海底OBC资料的处理中,建立了三维海底表层速度模型,用此速度模型进行静校正,取得了良好的应用效果。     

Amplitude versus offset analyses of the deep sedimentary structures at the northern flank of the Porcupine Basin,SW of Ireland

This paper represents an attempt of analysing the amplitude versus offset (AVO) behaviour and specific seismic attributes of sedimentary structures from the Porcupine Basin, SW of Ireland. During the last decade, a huge number of carbonate mounds were investigated in this region in water depths of 600–1,000 m, but the genesis and growth of these mounds are still not clearly identified. The aim of this paper is to give a better understanding of the connection between fluid migration pathways in the deeper underground and surface expressions of their fluid expulsions like gas chimneys and pockmarks through which the mounds may generate themselves. The data used in this study to determine boundary conditions for the physical properties of the underlaying strata were gathered from the northern flank of the Porcupine Basin, where a huge amount of fluid and/or gas chimneys covers the seabed. Marine seismic reflection data contain information about the elastic properties of the underlying earth, mainly based on the observed variations in the seismic reflection amplitude at different shot–receiver offsets. To extract elastic parameters from the data, inversion techniques were used, which presume that input amplitudes are proportional to reflection coefficients for plane wave reflection. To calibrate the AVO analyses with the existing stratigraphy in the working area we have used the well logs from several bore holes in the region. The results of this study show clearly that the investigated and identified pockmarks on the seafloor are the surface expression of hydrocarbon seepage in the deeper sedimentary underground.     

粘弹介质叠前四参数同步反演及应用

叠前地震资料中包含纵波速度、横波速度、密度和吸收衰减系数等弹性及粘弹性信息,其中吸收衰减属性对储层物性及流体性质尤为敏感。本文从粘弹介质精确Zoeppritz方程出发,基于介质分解理论通过公式推导及近似,建立了包含纵波速度、横波速度、密度和吸收衰减系数的纵波反射系数特征方程,利用贝叶斯反演框架,实现了叠前纵波速度、横波速度、密度、衰减四参数同步反演。模型与实际资料反演效果均表明了该方法的可靠性。该方法较好应用于胜利油田东部海上探区的油气识别,相比于常规弹性介质流体因子,四参数同步反演方法得到的吸收衰减系数能更准确地表征油气的分布。     

地震和测井资料联合反演储层物性参数的方法

为了充分利用测井资料较高的纵向分辨率及其反映井壁周围物性直接准确的特点和地震资料良好的横向可追踪性，针对厚储层和薄储层地震—地质模型分别提出了利用测井和地震资料联合反演纵横波速度和密度参数的方法。理论模型的计算结果表明，反演方法是切实可行的     

Imaging low-velocity anomalies with the aid of seismic tomography

Theoretical considerations (Snell's law) suggest that low-velocity fanomalies are undersampled and therefore should be poorly resolved by inversion schemes based on ray-tracing methods. A synthetic study considering a 40×20 m low-velocity anomaly (300 m/s) placed at the center of a 400×50 m block with gradient background velocity model (from 3000 m/s at the surface to 4000 m/s at the base) indicates that the low ray density in ray-tracing coverage diagrams of tomographic inversion studies can be used as evidence for the existence of low-velocity anomalies. Combined normal incidence seismic reflection images and the velocity models obtained by tomographic inversions of first-arrival travel times form an efficient scheme to resolve low-velocity anomalies such as fracture zones. Furthermore, the velocity models derived from tomographic inversions are used in a wave equation datuming algorithm to account for statics caused by a strongly laterally variable shallow surface (weathering) layer and provide seismic reflection images of fracture zones (low-velocity anomaly) within a granitic pluton.     

海洋环境沉积物输运研究进展

海洋环境中沉积物的输运涉及复杂的过程和机制。20世纪后半叶发展起来的悬沙输运数学模型已经成为海洋沉积动力学的一个有力的研究工具。悬沙输运数学模型的有效运行需要正确的数值解法和模型中所含参数的确定,包括悬沙沉降速度、扩散系数、底床糙度和切应力,以及底边界上的沉降-再悬浮通量。由于复杂的水动力条件、屏蔽效应以及海底生物扰动等因素的作用,海洋环境推移质输运的经验、半经验公式具有一定的局限性。因此,充分考虑以上各种因素是正确预测海洋环境中推移质输运的关键。海洋环境沉积物输运理论的进一步发展需要着重进行各种过程和机制的研究,而这项工作依赖于高精度、高分辨率现场观测仪器的发展和更先进的颗粒态物质运动理论的建立。     

基于方位相交的纵波AVA数据运用SVD反演HTI介质裂缝密度

裂缝密度是定量预测裂缝性储层的重要参数之一。Varela利用方位角上的反射系数,运用SVD方法反演HTI介质裂缝密度。笔者将不同方位角测线中两两相交测线的反射系数做差,对反射系数差值运用SVD方法反演HTI介质裂缝密度,各向异性参数在做差后的反射系数中具有更显著的作用。笔者首先针对2种方法的基本原理进行了阐述,然后进行数值计算,并对反射系数存在随机扰动情况下2种方法的反演结果进行对比,最后对笔者提出的改进方法进行稳定性分析。反演结果显示：噪声较小时,2种方法的反演结果都接近真实值,然而当增大噪声时,改进的方法比原方法反演结果更好,因此改进的方法比原方法更具有抗噪能力;随着相交测线夹角的增大,改进的方法受随机扰动影响的稳定性增强,在方位正交时受随机扰动的影响最小;纵波高信噪比AVA数据越多,反演的结果越稳定。     

内蒙古准苏吉花矿区岩矿石物性与地震波组特征研究

在金属矿地震勘探中,岩矿石弹性参数尤为重要。为更好地开展金属矿地震方法技术试验研究,本文对内蒙古准苏吉花矿区的钻孔岩心标本进行了密度和速度测试,在此基础上,开展了金属矿地震方法试验。根据获得的试验区岩矿石弹性参数测试结果,讨论了不同岩矿石的反射系数和速度与密度之间的关系。研究结果表明:花岗闪长岩(岩体)与变质粉砂岩(围岩)之间的反射系数较弱,不足以产生能够识别的反射信号。在花岗闪长岩(岩体)内部,闪长岩(脉)、矿化花岗闪长岩、铜钼矿体与花岗闪长岩之间具有较强的反射系数,能够产生可识别的反射波。铜钼矿化花岗闪长岩的密度较高,速度较低,表明在金属矿区,矿石的速度并不一定随密度的增加而增加。利用所获得岩矿石弹性参数和地质资料,对获得的试验地震剖面进行了解释,根据L2试验剖面上的地震波组特征,认为在该剖面以外NE一侧,有可能寻找到深部隐伏金属矿。     

拓展的衍射CT技术反演多孔性海底声学参数

多孔性海底沉积层的声速、密度、孔隙结构等声学参数是描述海底地质的重要信息,也是声场数值预报、沿岸工程建设地点选择等工程应用中所必须的参数。本文从海底后向半平面不完全投影的散射特性出发,拓展医学上的衍射CT技术,重新推导出收发分置测试系统目标散射强度和相关图像剖面频谱样本的关系式。运用随机生长四参数生成法构建声场图像模型,通过收发分置散射声场的有限稀疏样本,完成单一方向入射线性调频波条件下的剖面图像信息反演验证,得出影响声学参数精度的调频波频率间隔和测量方向数,进一步反演多孔性海底沉积层的孔隙度和平均阻抗指数。与基于网格剖分的数值计算方法相比,本文方法计算效率提高约两个数量级。     

长江苏通公路大桥区原状淤泥质亚粘土起动试验研究

在河道中,受水压力和土体本身压力的作用,淤积物的密度增大,物理力学特性发生了很大的变化,如采用公式计算起动流速,则出现较大的偏差.针对实际工程中经常遇到的淤泥质亚粘土的起动流速问题进行了试验研究,研究在特制的矩形管道中进行.通过试验得到了起动临界状态下的摩阻流速,利用天然河道的阻力关系将摩阻流速换算到天然情况,并以河道稳定性为比较目标,与河道水流动力条件进行比较,验证了试验研究结果的合理性和有效性,这为解决河道边界淤积物的起动临界条件问题提供了一种新的思路和方法,因此无论从研究方法上还是解决实际工程问题都具有一定的创新意义.