国产海底地震仪研制现状及其在海底结构探测中的应用

海底地震仪(Ocean Bottom Seismographs,OBS)及由其组成的海底流动地震观测台阵是近年来发展起来的高新技术,在油气探测、科学研究、防灾减灾等方面有广泛的用途,是地球物理仪器与探测技术发展中的一个新增长点.本文介绍了由中国科学院地质与地球物理研究所研制成功的宽频带、7通道海底地震仪((I-7C)OBS)的性能、指标以及关键技术的实现.同时,介绍了(I-7C)OBS近年来在渤海、南海以及西南印度洋的5次海上试验与应用的结果.5次应用试验中均有国外同类型的一起参加,(I-7C)OBS在性能指标、回收率和数据质量等方面都有较好的表现.2010年以来,国产OBS在我国各海区经过上百台次的海上作业(超过半数工作水深在2000 m以上),仅丢失一台.仪器回收率超过98%,数据完整率超过95%.一些航次的首席科学家认为我国国产OBS已经达到国际先进水平.     

国产海底地震仪研制现状及其在海底结构探测中的应用

简要概括了国产主动源海底地震仪（OBS）数据处理中常见的时间异常现象,以OBS2020-1测线的实际处理为主并结合了OBS处理中对数据异常校正取得的部分进展为实例,通过检查数据记录格式、计算相邻数据文件间的时间差、对比不同处理方法所得剖面、分析初始时间和采样时间是否异常、使用数据重采样等手段,对OBS时间异常问题进行了分类处理和校正。分析显示,国产OBS在数据记录中普遍存在的时间问题大部分均能解决,通过本文提供的方法可以避免处理不当所导致的OBS地震剖面出现同相轴“断阶”、“倾斜”,甚至“缺失”等现象,确保了有效震相的完整性,有效解决了OBS数据时间异常问题,提高了数据的质量和利用率,为后续开展走时层析成像奠定了良好的基础,并为今后主动源OBS数据处理流程和方法提供了借鉴。     

南海海底地震仪异常数据的分析和处理

海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer, OBS)数据处理至关重要,是获取深部地壳结构的基础与前提.2006年实施OBS2006-2测线时,有2台OBS(OBS03,OBS06)数据出现异常,无法使用.由于海上航次花费巨大,采集到的数据弥足珍贵.本文采用数据格式检查、邻近台站对比分析、重采样等方法,成功地对这2台OBS数据进行了解编处理,得到了这两个台站的综合地震记录剖面;利用上述方法对2011年实施的OBS973-3测线中的异常台站OBS03进行了分析处理,同样得到了OBS03台站的综合地震剖面;通过查看两次海上实验班报发现,OBS2006-2测线之OBS06与OBS973-3测线之OBS03内部Sedis编号相同,为同一台记录仪器,再一次验证上述处理方法正确可行;然后对OBS2006-2测线2个台站进行震相识别与走时拾取后,利用前人纵波速度模型开展了射线追踪与走时模拟.此次对异常OBS数据的重新处理工作,不仅为OBS探测提供了宝贵的数据处理经验,而且将提高OBS2006-2测线地壳结构的可靠性和约束性,具有重要的研究意义.     

海底地震仪浅海广角探测的数据特征与噪声组合压制--以南黄海OBS2016测线为例

2016年6月在南黄海海域实施了海底地震仪（OBS）的二维深地震探测.本文详细分析了在该次地震探测中获得的浅水水域OBS数据的特征,提出了噪声的组合压制方法.研究表明,浅海水域的OBS数据在系统时间、能量及子波等方面存在明显差异,海底多次波干扰严重、有效频段中陷波问题突出,原始台站记录信噪比低、品质差、大炮检距的有效震相难以识别和拾取.本文提出的噪声组合压制处理技术与流程,主要由基于统计子波反褶积的子波整形、基于多项式插值的t-x域线性噪声压制和采用自动搜索的海底多次波压制等三部分组成.净化处理之后,反射/折射震相的波组特征清晰,信噪比得到有效改善与较大提高,可识别震相的范围较常规处理平均扩大60%以上.本文完善了浅水区OBS数据处理的步骤与流程,将为后续地壳结构研究提供可靠的基础数据,可更好的服务于地壳深地震及油气资源的探测.

     

西南印度洋中脊三维地震探测中炮点与海底地震仪的位置校正

在海上实施三维地震探测过程中,人工震源枪阵中心与船上GPS的距离及地震探测作业中的船行方向造成炮点实际位置与预设位置有一定偏差;自由落体投放的OBS由于海流的影响会偏离原定设计位置(投放点),因此,炮点与海底地震仪(OBS)的位置校正是三维地震结构研究中的基本环节.本文利用艏向信息校正了炮点位置;采用蒙特卡洛和最小二乘法方法对海底地震仪的位置进行了校正,并探讨了直达水波曲线特征.结果表明 OBS位置一般偏离设计点1 km左右,其误差范围在20 m以内,校正后的OBS记录剖面展示了真实的记录情况.该研究结果为下一步西南印度洋的三维层析成像研究提供了坚实数据基础,同时为今后南海的三维深部地壳结构探测提供经验与借鉴.     

南海西南次海盆北缘海底地震仪测线深部地壳结构研究

基于2009年和2011年采集的海底地震仪数据,辅以多道地震数据,对南海西南次海盆北缘的地壳结构进行了探索.利用二维射线追踪的反演方法建立测线上的模型.利用声学基底面的反射波,下地壳顶界面的反射波和莫霍面的反射波走时的反演勾绘了地层中的不连续界面,利用自声学基底面下的折射波和来自上地幔的首波来反演整条测线的P波速度结构...     

HS1海底数字地震仪

HS1海底数字地震仪是为探测海洋地壳深部构造而研制的,由主机数字化测震系统及附属的投放和回收装置组成。经微机测试,主要性能指标为:输入端噪声电压0.1μV·rms;动态范围119dB;A/D和,D/A12位;通频带0.2—25Hz;线性优于1％;谐波失真<％;串音<-119dB;时间服务准确到0.01s;等待功耗1.1W;记录功耗3.3W。能同时输出模拟和数字信号,便于送微机预处理。本文着重介绍该机的组成和工作原理,并给出了海上实验获得的地震剖面图。     

HS1海底数字地震仪

HS1海底数字地震仪是为探测海洋地壳深部构造而研制的,由主机数字化测震系统及附属的投放和回收装置组成。经微机测试,主要性能指标为:输入端噪声电压0.1μV·rms;动态范围119dB;A/D和,D/A12位;通频带0.2-25Hz;线性优于1％;谐波失真<％;串音<-119dB;时间服务准确到0.01s;等待功耗1.1W;记录功耗3.3W。能同时输出模拟和数字信号,便于送微机预处理。本文着重介绍该机的组成和工作原理,并给出了海上实验获得的地震剖面图。     

中沙海域的广角与多道地震探测

由于浅滩和暗礁广布,中沙海域（环礁区）长期以来处在南海地震探测的空白区域.为了揭示该区域的地壳结构及地层-构造特征,进而全面刻画南海陆缘新生代伸展过程,我们首次在中沙及其邻近海域完成了1条广角地震测线OBS2017-2和4条多道地震测线的数据采集.对得到的海底地震仪（OBS）数据进行了格式转换、位置校正等初步处理,识别了来自地壳深部的震相并对中沙环礁地壳结构进行了正演模拟;对穿过中沙环礁的多道地震剖面进行了地层-构造解释,共划分出6套地层.OBS2017-2测线处理结果显示,其数据质量良好,深部震相清晰,且位于环礁内的台站震相延伸较长,可达100 km以上.中沙环礁地壳性质为轻微减薄的坚硬大陆块体,厚度约为25 km左右.多道地震剖面显示,环礁之上沉积层厚度较薄,除环礁西南部存在一条基底断裂——"排洪-美溪断裂"外,基本不存在其他构造-岩浆活动.而在环礁坡脚周缘,有广泛的岩浆侵入和喷出体的存在.中沙环礁上较薄的上地壳厚度和沉积特征指示了该区域可能在古新世时期经历的强烈暴露剥蚀作用.中沙海域最新开展的广角和多道地震探测填补了南海地质地球物理研究的空白,为解读该区的构造-沉积演化提供了数据基础.     

信息融合油气预测方法

信息融合是现代信息技术与多学科交叉、综合、延拓产生的新系统科学研究方向。本文介绍了信息融合概念,研究了信息融合的Dempster—Shafer证据推理方法,给出了利用信息融合技术进行油气预测的方法,并进行了数值模拟资料处理。处理结果表明,信息融合技术在油气预测中具有广阔的应用前景。     

Risk assessment of offshore oil and gas activities in the Netherlands

Offshore oil and gas activities may lead to a conflict between the protection of the marine environment and health and safety aspects. Priority given to the protection of the marine environment may have an impact on the health or safety of the people working offshore and/or the integrity of the offshore installation. Previous health and safety protection measures are now known to create large-scale effects on the environment, e.g. the application of polychlorinated biphenyls as a cooling medium in transformers and the application of the ozone-depleting halons for efficient fire protection. Risk assessment, taking all health and safety aspects into account, may be the primary mechanism to justify operational procedures agreed by the national authorities as well as by the Exploration and Production industry. Risk assessment of health and safety aspects uses several models which are applied when designing new offshore installations. Several models, which have been developed in the last couple of years, are now available for the assessment of the environmental risk. This paper considers the need for the application of risk assessment with respect to all aspects, health, safety and environment, in order to determine a balanced set of priorities and protection measures.     

油气田开发中油气藏地球物理研究

油气藏地球物理方法应用至油气田开发中,直接关系着构造、储层和流体表征精度和准确度.为了详细梳理油气田开发中油气藏地球物理研究核心内容和新进展,为该项研究推广应用提供参考.从构造解释、储层预测、流体描述等3方面梳理该研究核心内容.结果认为,构造描述中地球物理研究主要包括井震结合构造精细解释、基于密井网资料构造精细解释,储...     

Geodynamic aspects of the development of offshore oil and gas deposits: Case study of Barents region

Geodynamic aspects of the development of offshore deposits in the Russian sector of Barents region are considered. The main technogenic geohazards at oil hydrocarbon extraction are shown to be land subsidence and earthquakes. A concept of studying geodynamic manifestations is substantiated. This concept is based on the evolution of oil-and-gas-producing enterprise with appropriate portion of geological environment, regarded as a complex open natural-engineering system. The geodynamic situation at the Shtokman gas-condensate field was simulated using a mathematical model. The model showed some regularities in the deformation of the fluid-bearing massif because of gas extraction, including the up to 30% volumetric compaction of the production strata, resulting in a regression deflection (subsidence) of seabed and considerable subhorizontal deformations and displacements of bottom rock beds. The specific features of gas pipeline laying from the Shtokman field through Murmansk province are discussed, and the structure of geodynamic monitoring is proposed. Substantiation is given to the need to carry out special geodynamic studies in the Barents region with the aim to ensure operation geosafety and stability of structures of oil-and-gas facilities and pipeline transportation of hydrocarbons materials.     

Effects of sheens associated with offshore oil and gas development on the feather microstructure of pelagic seabirds

Operational discharges of hydrocarbons from maritime activities can have major cumulative impacts on marine ecosystems. Small quantities of oil (i.e., 10 ml) results in often lethally reduced thermoregulation in seabirds. Thin sheens of oil and drilling fluids form around offshore petroleum production structures from currently permissible operational discharges of hydrocarbons. Methodology was developed to measure feather microstructure impacts (amalgamation index or AI) associated with sheen exposure. We collected feather samples from two common North Atlantic species of seabirds; Common Murres (Uria aalge) and Dovekies (Alle alle). Impacts were compared after feather exposure to crude oil and synthetic lubricant sheens of varying thicknesses. Feather weight and microstructure changed significantly for both species after exposure to thin sheens of crude oil and synthetic drilling fluids. Thus, seabirds may be impacted by thin sheens forming around offshore petroleum production facilities from discharged produced water containing currently admissible concentrations of hydrocarbons.     

西沙地块海底地震仪转换横波的数据处理与震相识别

主动源海底地震仪（OBS）转换横波震相的分析和模拟,能够从泊松比的角度更准确地约束地下结构和物质组成,有助于地壳精细结构和构造属性的研究.本文对南海北部陆缘西沙地块的OBS2013-3测线进行了转换横波数据处理和分析,通过能量扫描法求取极化角,并对OBS水平分量数据进行旋转,获取了径向分量数据.结合本测线的地质情况,求解佐布里兹（Zoeppritz）方程,得到了不同转换模式的能量分配关系,定量地指示了沉积基底和海底面为主导的P-S转换界面,Moho面为次一级转换界面.在OBS2013-3测线的各个台站径向分量地震剖面上识别出了一系列PPS和PSS型转换震相,最大偏移距达到130km,并进行了初步的正演模拟试算和验证.结合本测线实际情况,对OBS转换横波研究的基础问题进行了探讨.这些工作为后续的二维横波速度结构和泊松比结构模拟、物质组成和地壳属性分析打下了坚实的基础,为研究方法的进一步完善提供思路.

     

关于编制海洋油气调查标准的几点思考

海洋油气地球物理调查的标准制定非常重要,这是促进海洋地球物理产业化的重要标志与进程.既是对技术事项制定技术标准,也是对海洋地球物理采集、处理及解释建立统一的事项管理标准,同时也是协调工作过程、提高质量及效率而制定的工作标准.需要注意的是:(1)海陆油气勘探采用的方法体系不同,不能盲目套用.(2)海陆地球物理的采集的设备、采集工作方式、资料处理的方式都是不同的,分别属于两种不同范畴,应该区别对待.建议相关职能部门尽快出台海洋油气地球物理调查的标准,确保海洋油气调查工作有序进行,保障国家的权益落实到位.     

MT激电效应的模拟研究及在油气检测中的应用

本文引入Cole-Cole模型来模拟大地的激发极化效应,对三层水平地层且中间层为极化层的大地电磁测深的视电阻率进行了理论计算,分析了极化参数对视电阻率曲线的影响规律.采用广义逆方法对三层水平地层且中间层为极化层的模型进行了反演研究,结果表明该反演方法能够较好地确定地层电阻率的同时获得地层激电参数,应用于实际资料的反演时,反演结果与已知含油气地层的实际参数十分吻合.     

我国油气资源勘探开发中存在的主要问题及对策

本文对中国石油、天然气资源作了重点的介绍.强调了这些资源对我国国民经济和国防建设的重要性.目前,我国油气资源短缺的现象日益严重.作者指明了在前第三纪海相残留盆地中勘探这些资源,会带来光明的前景.     

An international comparison of governmental disclosure of hydrocarbon spills from offshore oil and gas installations

The cumulative effect of accidental spills from oil and gas extraction in the marine environment can have significant impacts on marine wildlife. Oil and gas operators are typically required to report spill data as part of a regulatory process. We conducted a survey of the public disclosure of hydrocarbon spill data for four countries, Australia, Canada, United Kingdom and United States. There was significant variation in the spill data statistics that were publicly reported by the regulators. No country provided full disclosure of spill data or follow-up actions taken by the regulator on their website. The lack of disclosure of spill data is of concern because the scale of environmental effects is more difficult to assess, insufficient information is available to assess the accuracy of predictions made in the environmental assessment process, and without consistency of spill reporting there is no method to compare regional differences of spill rates.