海底地震仪数据处理方法及其在海洋油气资源探测中的发展趋势

海底地震仪(Ocean Bottom Seismograph,OBS)技术是近年发展起来的主要用于海洋地震监测、海底结构调查和海洋油气资源勘探的地球物理技术,其发展前景与OBS仪器本身的发展及OBS数据处理技术的进展息息相关.目前,OBS数据处理主要采用广角地震测深数据处理方法,辅以天然地震层析成像技术,并最终反演深部速度结构.本文简要概括了OBS的发展历程;并以2010年和2011年渤海海陆联测中两条OBS测线的实际数据处理以及部分学者在OBS数据处理中所取得的进展为实例详细介绍了OBS数据处理流程中的频谱分析及其应用,环境噪音分析,增益、带通滤波和反褶积等常规处理,时间校正,震相拾取及反演处理;对OBS在海洋油气资源探测中的应用情况和发展趋势进行了讨论.通过频谱分析发现气枪信号优势频带范围为3～15Hz,OBS垂直分量近偏移距频谱能客观反映OBS与海底的耦合情况;通过噪音分析发现OBS记录的噪音强度与水深和偏移距成反比,并与海底沉积环境密切相关.OBS数据处理方法与平台建设任重道远,也是OBS技术更早进入油气资源探测领域的关键环节之一,应进行深入研究.     

立体气枪阵列延迟激发震源特性及在浅海区OBS探测中的应用

利用中、小容量气枪组成的立体气枪阵列延迟激发震源和海底地震仪(OBS)在我国北部浅海海域开展了人工地震深部地球物理探测试验.基于水深条件和压制水体虚反射、提升低频能量的需要,使气枪震源有足够的输出能量和高品质子波特性,研究了立体气枪阵列延迟激发震源工作机理,经远场子波理论模拟优选了组合参数并进行了海上试验工作.结果表明,中、小容量气枪组成的立体气枪阵列延迟激发震源,适应了浅水海域的激发环境,降低了由虚反射造成的局部陷波和干扰作用,有效地改善了OBS信号的品质,获得了Ps,Pg,PmP,Pn等多种震相.创新了由中、小容量气枪组成的立体气枪阵列延迟激发震源在浅海区OBS探测中的应用,也填补了南黄海海域深地震探测数据的空白,为南黄海、渤海深部地壳结构研究及含油气盆地形成演化研究提供了重要的基础资料.     

中天山地区的Pn波速度结构与各向异性

利用宽频带流动地震台阵GHENGIS和吉尔吉斯地震台网KNET记录的地震波走时数据,反演了中天山地区的Pn波速度结构和各向异性.结果表明,中天山上地幔顶部平均速度偏低,具有构造活动地区的特点和明显的横向非均匀性;中天山南部地幔上涌区的Pn波速度非常低,表明存在较高的热流活动.Pn波速度的变化与地震分布有着密切的对应关系：地震大都发生在中天山北部Pn波高速区上方,而南部的Pn波低速区上方几乎没有地震.这一现象说明地幔上涌引起高温极大地降低了岩石层地幔的强度,并以热传导的方式进入地壳使其失去地震破裂强度而发生韧性变形.中天山北部和南部的各向异性也存在一定的差异,南部各向异性的快波方向为近南北方向,与SKS波的各向异性特征基本一致,反映了地幔物质的迁移方向;北部各向异性的快波方向呈向南凸出的旋转趋势,估计与哈萨克地台南缘楚河盆地地壳块体向天山挤入造成应力场的改变和岩石层变形有关.     

南海东北部及其邻近地区的Pn波速度结构与各向异性

利用中国地震台网和ISC台站1980～2004年的地震数据,反演了南海东北部及其邻近地区的Pn波速度结构和各向异性.上地幔顶部的速度变化揭示出区域地质构造的深部特征：华南地区速度较高并且变化平缓,具有构造稳定地区的岩石层地幔特征;华南沿海尤其是滨海断裂带附近出现低速异常,表明该断裂可能穿过壳幔边界深达上地幔顶部.南海北部至台湾海峡较高的速度与华南地区类似,反映出大陆边缘和陆架地区的岩石层地幔性质;西沙海槽附近较高的速度不仅反映了华南大陆向南的延伸,而且与海槽裂谷拉张引起的地幔上拱有关,整个南海北部没有发现大规模地幔热流的活动痕迹.相比之下,南海东部次海盆的上地幔顶部存在明显的低速异常,对应于海底扩张中心的地幔上涌区,表明岩石层地幔强烈减薄甚至缺失;台湾东部－吕宋－菲律宾北部的低速异常与地震、火山活动以及岩浆作用紧密相关,揭示了西太平洋岛弧俯冲带的活动特征;南海东北部的洋－陆边界清晰,南海东部和菲律宾海西部较高的速度代表了海洋岩石层地幔的性质.Pn波各向异性反映出区域性构造应力状态及岩石层地幔的变形痕迹：华南地区的各向异性较小,说明这一构造稳定地区的岩石层地幔变形程度较弱;南海北部的快波方向与地壳浅表层构造的伸展方向一致,主要反映了中、新生代以来的大陆边缘张裂和剪切作用对岩石层地幔结构的影响;琉球－台湾－吕宋岛弧两侧各向异性十分强烈,平行于海沟的快波方向表明菲律宾海板块和欧亚大陆的相互作用导致俯冲板块前缘的岩石层地幔强烈变形;台湾东南海域快波方向的变化可能与欧亚大陆和菲律宾海板块俯冲机制的转换以及岩石层被撕裂有关.     

表层火成岩覆盖地区的表层结构调查

在地震勘探中,近地表的不均匀性给激发、接收和静校正等带来很大的困难.WX地区浅表层分布有多期火成岩,对地震勘探造成很大的影响,本文实际工作从发分析了各种地震表层结构调查方法,并对小折射、井中激发地表接收微测井和地表激发井中接收的微测井等常用方法,进行了同点对比试验.选择了最合适的表层结构调查方法,辅以钻井岩性描述,建立了工区的详细准确的表层岩性变化模型,指导地震野外采集方法设计,并求取模型静校正量.取得了较好的地震资料.     

基于烃渗漏理论的油气异常地球物理判别系统的关键技术研究

烃渗漏效应会在近地表形成磁性蚀变带,因而可以根据磁性蚀变带产生的磁异常寻找油气异常区.为了减少利用磁力资料识别油气渗漏异常的不确定性和多解性,满足多种地学资料集成管理和综合分析的需要,有必要建立一个集数据管理、实时处理、综合评价和制图功能为一体的判别系统.本文对建立判别系统的关键技术进行了讨论.该系统以ArcGIS为二次开发平台,在继承ArcGIS现有功能的基础上,开发了常规位场数据处理方法模块和基于图像处理和分析技术的重磁异常信号增强和特征提取等功能模块,用于实现近地表油气渗漏异常的地球物理检测与判别,能够为油气有利区的确定提供技术支持,有利于提高地球物理数据处理和解释的效率.     

环渤海地区前新生代油气资源的综合地质、地球物理研究

本文介绍了中国科学院知识创新工程重大项目“环渤海（湾）地区前新生代海相油气资源研究”的综合地质地球物理研究思路和取得的一些认识.环渤海地区前新生代油气的探测目标以古潜山油气藏为主,主要存在拉张、挤压、走滑、负反转与重力滑动等五种构造样式,不同地区的构造样式及其组合特点并不相同.利用重磁数据结合其它地质地球物理资料圈绘出研究区前新生界残留盆地和残余厚度的宏观分布.研究区中生界（包括上古生界）残余厚度存在两条增厚带,厚度超过5 km.其他为一些特点不一的增厚中心.渤中地区为残余厚度的缺失区,向四周残余厚度逐渐加大.下古生界（包括部分元古界）残余厚度的增厚中心多数成块、带状分布,很多地区已遭受剥蚀.这些残余厚度的增厚中心往往与前新生代油气藏的位置吻合较好.本文介绍了地震三维高精度叠加技术和最佳偏移孔径技术等方法在前新生代残留盆地油气研究中的发展,提高了古潜山地区地震资料的信噪比和分辨率,保证三维叠前偏移的振幅保真.在储层预测研究方面,本文在储层多种参数提取的基础上,实现了反假频储层预测方法.它主要应用于研究区中深层低渗透油藏裂缝密集带研究,实例表明其厚度预测和预测精度都有明显改善.最后,在钻井、地球物理资料基础上,结合研究区石油地质特征等,给出了环渤海地区8个前新生代油气潜力有利区.     

日本海重力场与深部构造研究

本文根据已有的日本海区域重力场和莫霍界面分布资料和由地震Ｐ波速度层析模型转换的密度分布及其重力异常场资料作对比。分析和讨论了两者在日本海的重力异常场、深部地壳构造特征和日本海的扩张中心上的异同。并提出和探讨从日本海纵跨本州岛到太平洋的佐渡－伊豆高重力异常带。     

徐闻地区综合地球物理勘探方法应用研究

徐闻地区位于北部湾盆地向雷州半岛的延伸部分,具有较好的油气勘探前景.2003年至今,江苏油田在徐闻地区先后开展了重力、大地电磁测深、二维地震和三维地震,以及钻探、VSP和试油测试等油气勘探工作.徐闻地区存在比较特殊的地表与地下地质条件.工区跨越半岛陆上和浅海水域,浅表层多套火成岩覆盖(出露),深层构造破碎、地震反射成像困难.因此,开展了具有针对性的综合地球物理方法(重力、大地电磁测深和地震)研究与勘探实践,克服了单一地球物理方法的局限性,获得了较好的数据资料,减少了多解性并为该地区的油气发现奠定基础.     

苏门答腊俯冲带地区壳内密度结构研究

俯冲带上覆板片密度特征是认识俯冲及其引发深部岩浆过程的一个窗口.本文以苏门答腊俯冲带空间重力异常数据为基础,在2.5D密度结构剖面约束下,通过3D密度反演,获得了研究区3D密度结构分布.反演结果表明,俯冲板片角度和下倾极限深度均从研究区西北向东南方向逐渐增加;研究区上覆板片下地壳存在低密度异常,主要集中在东南部,分布范围也随深度而增加.分析认为这有可能是俯冲引发的洋壳脱水对上覆板片下地壳侵染所造成.此外,研究区东南部存在的地幔板片撕裂可能是造成该区下地壳低密度异常最为显著的另一个原因.3D密度切片揭示出下地壳密度异常具有沿NE方向延伸迹象,推断应与印澳板块在苏门答腊地区的斜向俯冲作用有关.本文还对研究区的地震分布特征进行了讨论.大部分的浅源地震集中在下倾极限附近,为脆性破裂或摩擦滑移所引发.震源深度大于200 km的地震基本分布在研究区中部和东南部,震源深度从西北向东南方向逐渐加大,这从另一角度为研究区东南部地幔存在板片撕裂的观点提供了佐证.