高分辨率三维海洋反射地震P-cable系统应用进展

高分辨率三维海洋反射地震P-cable系统已经成功应用在海底天然气水合物、储层填图和海底灾害的研究中,特别是针对海底气烟囱和泥火山等小目标体的内部结构和空间分布特征的研究。在海底大洋钻探的目标区,P-cable系统能够提供准确的高分辨率的三维地震数据,有利于海底大洋钻探的井位选取和井位钻探时间评估。与常规的工业界使用的长电缆三维海洋反射地震比较,高分辨三维海洋反射地震P-cable系统具有简单、高效和经济实用性的优点,能够更加高效、快捷地为科研人员开展海洋地质和地球物理的研究工作,有助于为今后我国在深潜方面发现的海底"烟囱"开展详细地下高分辨率的三维地震结构调查,成为深潜方面的一个补充和一个强有力的海洋填图工具。依据实例分析并讨论了高分辨的三维海洋地震P-cable系统在海底气烟囱和泥火山内部结构以及空间分布特征方面的应用和科学研究。建议今后在海洋地球物理调查中开展高分辨的三维海洋反射地震调查和研究,特别针对广阔海域陆坡区天然气水合物、海底泥火山和气烟囱以及海底滑坡灾害方面开展更为精细的三维海洋反射地震调查和相关科学问题的研究工作。     

浅海工程中小道距高分辨率多道地震方法的应用

小道距多道地震排列是一种高分辨率的探测方法,利用该方法在鲁家峙-西闪岛-登步岛浅海连岛工程中获取高精度的地震数据,通过对数据进行分析处理与解释,获得调查区域的工程地质属性,了解基岩埋深和断层分布等情况,为编制预可行性研究报告提供必要工程地质依据。结果表明,小道距多道地震可以成功地应用于浅海工程环境地质调查。     

南海1∶100万海南岛幅海洋区域地质调查与编图成果综述

2006—2011年,中国地质调查局实施了1∶100万海南岛幅海洋区域地质调查与编图项目,采用深水多波束、高分辨率单道地震、多道地震、重力、磁力、热流、地质取样、浅地层钻探等地质-地球物理综合调查手段,对海南岛幅内的海底地形地貌、表层沉积物、晚第四纪地层及沉积环境、海底热流、断裂构造及岩浆活动、深部地壳结构、灾害地质以及矿产资源等分布特征开展了调查与研究。本图幅取得的主要成果为:(1)在南海北部发现了新的海底峡谷群,对地理实体进行了命名,划分了海底地貌单元;(2)分析了海底表层及柱状沉积物类型、矿物和地球化学等分布特征;(3)建立了图幅晚更新世以来沉积地层框架,并对沉积环境及古气候演变进行了综合分析;(4)开展了重力、磁力、地震资料的联合反演,分析了深部地壳结构特征;(5)图幅内存在滑坡、泥底辟、埋藏古河道等灾害地质现象,对灾害地质的成因和分布特征进行了深入分析;(6)开展了图幅内的石油与天然气、天然气水合物、重砂矿物、建筑用砂等矿产资源远景区的划分及预测;(7)编制了地形图、地貌图、地质图、构造图、矿产图和环境地质因素图等基础性成果图件以及系列辅助性地质地球物理图件。海南岛幅调查与编图项目的顺利完成为我国全面开展1∶100万海洋区域地质调查提供了很好的借鉴作用。     

浅表层水合物多频率数据成像特征

浅表层水合物对于理解冷泉系统以及水合物对环境变化的响应非常重要。由于赋存位置较浅,且赋存的范围一般较小,目前尚缺乏探测浅表层水合物的系统方法。以南海珠江口盆地东部海域GMGS2-08站位为例,综合利用多个不同频率的数据刻画浅表层水合物的赋存。所用的数据包括多道地震数据(主频65Hz)、初次高频浅剖(22kHz)以及二次低频浅剖数据(4kHz)。多道地震上似海底反射(BSR)以不连续的方式出现,表明局部地层受到向上运移流体的扰动。在浅剖剖面上,识别出声空白、增强反射以及弱振幅海底等冷泉系统相关的特征。多道地震剖面上海底反射表现为两个非常接近的强反射轴(相距约16ms),这与正常的海底反射特征不一致。计算表明,海底反射中第2个强反射轴对应的界面深度大约在海底以下12m处。二次低频浅剖剖面上,气烟囱的顶部出现在海底以下大约13.5m处。考虑到计算中存在的误差,认为气烟囱的顶部对应了海底反射中第2个同相轴。此外,根据地震以及浅剖数据识别出的界面与浅表层水合物样品的深度(海底以下9～22m)以及声波测井曲线上高速异常的深度(海底以下9～22m)是一致的。综合利用多频率数据成像能够有效的刻画浅表层水合物的赋存,并能对其形成过程推测。     

地震属性在海洋天然气水合物识别中的应用

海洋拖缆主动源多道地震技术是应用于海洋天然气水合物资源调查的主要技术方法。不同于常规油气藏勘探,海底天然气水合物成藏机制复杂多样,海底似反射(Bottom Simulating Reflector,BSR)特征与水合物赋存并非完全对应。为提高海洋天然气水合物矿体识别的可靠性,地震属性技术在水合物资源调查中发挥着越来越重要的作用。本文对我国南海北部海域天然气水合物调查中的关键属性进行了对比、分析及筛选试验研究。试验针对海洋高分辨多道三维地震数据,采用三维地震层速度控制综合处理技术完成了BSR区域的成像,提取了与BSR相关的多种地震属性,并对BSR地震属性体的内部特性进行了分析,实现了BSR特征水合物矿体的识别,并提取了BSR上方和下部结合层带的地震属性。研究结果表明,在水合物赋存地层极其复杂的条件下,地震属性分析技术在海洋复杂浅地层水合物识别方面具有可行性和技术优势。     

浅地层剖面与测深数据综合成图法在舟山大陆连岛工程中的应用

利用2006年舟山市大陆连岛工程(三期)岱山跨海大桥工程物探调查资料,分析、讨论了海底水深剖面图的生成、浅地层剖面资料解释、时深转换及其地质剖面图生成过程中存在的问题,提出了实际调查航迹的坐标投影、浅地层剖面反射层位人机交互解释拾取、时深转换层速度的输入等方法,并应用这些方法快速有效地生成了工程调查数据地质剖面图.     

南海海洋工程地质调查队成立

根据地质矿产部下达的任务和体制改革精神,第二海洋地质调查大队最近成立了海洋工程地质调查队,这是我国地质矿产部系统第一支海洋工程地质专业调查队伍.海洋工程地质调查,是区域性的浅层综合地质调查.在南海主要为油气勘探开发及海底工程服务.它运用地质——地球物理方法,研究测区内海底不稳定性地质因素和区域背景、形成地质灾害的原因、诱发机制、作用过程和规模等,并作出科学评价,以避免海底工程发生灾害性事件.     

基于遥感和GIS的舟山岛岸线资源时空变迁及其利用演进研究

本文以舟山岛为例,以乡镇街道为基本分析单元,根据遥感与GIS方法,进行了1999-2012年间海岸线长度与人工岸线比例、曲折度、利用集约度、资源利用类型的时空变化观测与统计分析。结果表明:(1)舟山岛的岸线在1999年至2012年间不断变化,但变化幅度逐渐减缓,逐渐趋于稳定。区域集中性明显,主要集中在生态风险低的区域。在岸线范围变化的同时,人工化指数也在不断上升;(2)本岛岸线利用方式变化明显,主导利用方式为港口与工业岸线和城镇生活岸线。岸线各利用类型存在部分相互转化,主要是对其它用途岸线开发。舟山岛岸线利用用途相互转化较为合理;(3)随着岸线范围与利用类型的变化,舟山岛岸线利用集约度不断提高,说明本岛对于岸线利用的定位逐渐精准化。结合舟山市海洋功能区划岸线管理效果的回顾性分析,对舟山岛乃至更多海岛县的岸线资源未来的可持续发展提出合理意见。     

舟山大陆连岛工程启动

舟山大陆连岛工程,是以舟山宁波海峡中的若干岛屿为基点,通过架设跨海大桥,修建公路,将海岛、舟山与大陆连接成全天候的通道。该工程路线总长32.17公里,包括6座跨海大桥,其走向为舟山本岛—里钩山—富翅山—册子岛—金塘岛—大黄蟒岛—宁波北仑,静态总投资58亿元。按计划,该项工程分三期进行,一期工     

基于OBS和MCS数据的水合物地层速度特征

天然气水合物是一种新型的清洁能源, 南海北部神狐海域的地质条件有利于水合物的形成和储藏。传统的多道地震(MCS)数据难以得到精确的速度信息, 并且只能从时间域上判断地质体纵向分布。海底地震仪(OBS)是一种常用的主动源地震仪器, 可以接收到更清晰的气枪信号。相比于MCS, OBS剖面上的折射震相可以揭示较深部的地层速度信息。文章结合MCS和OBS的优势, 识别水平叠加剖面上的反射层位, 并得到初始模型; 将OBS剖面和水平叠加剖面拼合, 从而判断OBS剖面上反射震相所对应层位; 拾取OBS台站上的反射和折射震相, 使用RayInvr软件正演模拟得到水合物存在区域的二维速度模型, 解决了MCS中较为困难的时深转换问题。最终模型显示了水合物、游离气区域的埋深、厚度和速度, 以及似海底反射(BSR)下方更深部界面的深度和速度特征。     

海底浅层地质灾害的高分辨率地震识别技术

将渤海某油田最新采集的二维高分辨率资料处理解释后,结合区域地球物理及地质概况,利用地震相分析、波阻抗反演、井(孔)震标定等深层油气勘探的成熟技术,系统研究了各类海底浅层地质灾害因素的成因、特征、危害及展布规律,总结了一套完整的利用高分辨率地震识别海底浅层地质灾害的技术方法。结果表明,浅层断裂、浅层气和埋藏古河道是研究区海底浅层发育的主要地质灾害因素,通过刻画不同期次地质灾害因素的类型及其分布范围,为今后该油田海上施工提供了可靠的工程地质调查成果。因此,高分辨率地震技术能够很好地应用于海底浅层地质灾害的识别。     

东海南部二维地震勘探采集参数研究

东海南部油气勘探已有三十多年。经过多年研究认为,东海南部分布广泛的中生代沉积盆地具有较好的勘探前景。以往研究是以浅部新生界为主要目的层,地震采集参数存在电缆短、震源能量小、沉放深度浅等问题,获得的地震数据深部品质低。此文通过对该地区以往采集参数分析,地震剖面对比及主要参数的研究,制定了试验方案,并通过外业试验对比分析,确定了最终的采集参数,取得了良好的地震资料。研究结果表明,电缆拖带长度长（理论上最好9000m）．气枪容量大,电缆和震源的沉放深度深更有利于获得深部中生界的有效反射。     

海洋多道地震拖缆数据实时传输系统的设计与实现

为满足深拖式高分辨多道地震勘探需求,设计并实现了海洋地震拖缆数据的实时传输系统。系统由数传包与地震采集站连接组成,采用推荐标准485(Recommended Standards 485,RS485)串行总线实现了采集站与数传包的物理连接,利用低电压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling,LVDS)、预加重/均衡器、8位/10位(8 bit/10 bit)编码等技术实现了数传包之间的通信链路。设计了无等待反馈重传的差错控制方法,提高系统高效性和可靠性;在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)内部采用先进先出(First Input First Output,FIFO)构建多优先级任务队列的多级流水线设计,解决了大容量数据并发而产生的数据漏帧问题。在实验室用已知正弦信号对系统进行了对比测试,结果表明系统能够满足海洋多道地震勘探的数据传输需求,对于海洋多道高分辨率地震资料的可靠获取具有重要的意义。     

海洋地震勘探直达波综合效应分析

海洋高分辨率地震调查主要受震源系统、接收系统、缆源的调谐组合技术、地震记录系统和野外作业条件的影响。缆源的调谐组合技术是整个方法研究最为关键的环节之一。通过对“电缆、震源的沉放深度”等野外参数的合理组合,达到最理想的勘探效果。受地震勘探中“鬼波效应”的影响,缆源的调谐组合参数与地震系统的接收频率直接相关,对地震调查资料影响很大。文中从地震系统的滤波效应、直达波与鬼波传播路径及时间差及野外资料的处理对比和理论计算,分析了直达波和鬼波的综合效应,结果表明理论与实际资料在陷波点及幅频特性方面非常一致。研究结果在“海洋天然气水合物调查”项目中得到了应用,对缆源沉放深度的确定具有一定的指导意义。     

A high-resolution,multi-channel,over-sea-ice seismic reflection survey over the Mackay Sea Valley,Granite Harbor,Antarctica

In the austral summer of 2007, 20.5 km of high-resolution over-sea-ice seismic reflection data were collected in the Granite Harbor region of southern McMurdo Sound over the Mackay Sea Valley. The goal of the survey was to image thin pelagic sediment deposited in the Mackay Sea Valley after the Last Glacial Maximum. A generator–injector air gun was lowered beneath the sea ice through holes drilled by an auger drill system. The recording system was a 60 channel snow streamer with vertically oriented gimbaled geophones spaced 25 m apart. Unique problems in the over-sea-ice seismic reflection survey—noise from the ice column flexing and timing delays caused by trapped air at previous shot points—were overcome to improve the quality of the seismic data. The Mackay Sea Valley survey produced seismic data with a vertical resolution of 6.3 m. The processed seismic data show pelagic sediment thickness of up to 50 m within the Mackay Sea Valley with some locations showing possible older sediments beneath the pelagic sediment layer.     

A high-resolution seismic profiling system using a deep-towed horizontal hydrophone streamer

A seismic reflection profiling system utilising a surface air gun source and a deep-towed horizontal hydrophone streamer has been developed for high resolution studies in the deep ocean. The instrument is deployed on a conventional armoured single conductor cable at depths of up to 6 km. Seismic data from the 30 m long streamer is wide-band frequency modulated up the towing cable to the ship together with a high frequency monitor from a 3.5 kHz echo-sounder mounted on the instrument package. The geometry of the system allows an order of magnitude improvement in spatial resolution compared with that obtained from standard surface source/receiver configurations. The summed hydrophones of the streamer attenuate cable-generated mechanical noise, and the 3.5 kHz sea-surface and bottom reflected returns provide receiver positioning information. The system has been successfully deployed at depths of 5 km in the Vema Fracture Zone in the North Atlantic, and although initially difficulties were experienced in balancing the streamer, subsequent profiles across the transform fault show details of sub-bottom structure which on conventional surface records are generally masked by diffraction hyperbolae.     

Pasisar: Performances of a High and Very High Resolution Hybrid Deep-Towed Seismic Device

The Pasisar seismic acquisition system combines a source at the sea surface and a deep-towed single channel streamer. This unconventional device geometry reduces the width of the first Fresnel zone which increases the lateral resolution. However, the device acquisition geometry generates artifacts on seismic profiles and induces large incidence angles of the seismic signal. A specific processing sequence must be applied to the data to obtain a readable seismic section. Penetration of the seismic signal depends on the energy of the signal reaching the seafloor and on its incidence angle. Because of smaller source energy, 800 Joules Sparker data cannot be acquired in water depth larger than 1500 m for example, whereas there is no depth limit for the use of this system with air gun sources. Differential acoustic absorption of seismic frequencies (below 1000 Hz) in the water column is negligible when compared with wave fronts expansion. Thus, the horizontal resolution of any seismic system strongly depends on the frequency spectrum of the seismic source and on the travel distances. Pasisar and conventional seismic profiles being usually simultaneously recorded, we illustrate the interest of using a hybrid seismic device by comparing horizontal resolutions as well as signal-to-noise ratio obtained with both the Pasisar and conventional systems. In addition, by carefully picking time arrivals of a reflection on simultaneously recorded surface and deep-towed seismic records, it is possible to estimate the average interval seismic velocity. We present the simplified example of a horizontal reflector.     

Deep-towed High Resolution multichannel seismic imaging

High Resolution (220–1050 Hz) seismic acquisition performed in deep water using deep-towed systems provides unrivalled lateral resolution when compared to conventional surface seismic. The lateral resolution of these acquisitions is controlled by the width of the first Fresnel zone, taking advantage of their positions close to the sea bottom. No current existing deep towed equipment can benefit from seismic imaging processing techniques to improve this resolution as a consequence of positioning inaccuracies. The technological developments of a digital deep-towed multichannel streamer are presented with a particular attention to positioning: each hydrophone incorporates a pitch, roll and heading sensor in order to monitor the constant deformation of the streamer in operation. The sea trials took place in July 2013 in the Mediterranean Sea. Pre-stack depth migration applied to the deep-towed multichannel data illustrates the potential of this emerging methodology in terms of penetration (12 dB improvement in Signal/Noise) and lateral resolution (mean signal wavelength: 3 m) when compared with deep-towed single-channel acquisition.     

台湾岛西南海域福尔摩沙海脊冷泉区地形地貌特征分析

利用水深数据和ROV近海底影像资料,对福尔摩沙海脊冷泉区的海底地形地貌和冷泉系统的海底表征进行了描述和分析,并讨论了二者之间的响应关系。结果表明,相对于船载多波束数据而言,近海底多波束测深系统所获得的数据能更高精度地反映冷泉区海底地形地貌特征,是研究冷泉系统不可或缺的基础资料。基于ROV近海底观测影像资料,福尔摩沙海脊冷泉系统整体表现为局部被化能自养生物群落覆盖并有流体喷口零星分布的巨大自生碳酸盐岩岩丘,海底表征主要包括形态各异的自生碳酸盐岩结壳或岩体、化能自养生物群落、流体喷口、还原性沉积物等几种形式。研究表明,福尔摩沙海脊冷泉区的地形地貌特征与冷泉系统海底表征具有良好的响应关系,并且该区的地形地貌特征主要受控于出露于海底的自生碳酸盐岩的形态特征及规模。首次揭示了福尔摩沙海脊冷泉区地形地貌特征与其海底表征之间的响应关系,以期为后续的冷泉研究提供必要的背景资料支持。