浅海环境下气枪震源激发的优化研究【毕业论文+开题报告+文献综述】

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1、本科毕业论文开题报告海洋科学浅海环境下气枪震源激发的优化研究一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义气枪震源因其卓越性能（如绿色环保、可重复性好、可控性强、子波可测等）而被广泛应用于海洋地震勘探[1]。近年来，气枪震源也逐渐被用于长炮检距、深穿透的区域尺度地下深部结构探测，包括利用海上气枪激发、陆上信号接收的科学尝试[2-7]和陆上水库的大容量气枪震源激发实验[8-10]。但气枪震源性能受激发条件和激发环境的影响很大，前人通过理论分析、数值模拟和现场实验对气枪震源的激发过程及规律进行了一系列研究，取得了

2、大量研究成果。对水体中气泡振荡的研究可以追溯到著名的Rayleigh方程，Rayleigh对水下球形气泡的动力学问题进行了定量分析。在此基础上，Keller和Kolodner[11]建立了水中爆炸自由气泡振荡理论，为后人进行气枪理论模型及子波模拟的研究奠定了基础。其中Ziolkowski[12]提出的常规气枪近场声波压力场的计算方法，成为计算气枪压力波场的经典。各种气枪模型不仅在形式上有所不同，而且在精度上也存在差别，主要是因为对气泡振荡的阻尼机制所持观点不同。近年来国内外对于气枪子波模拟开展了一系列的工作，通过

3、对气泡在振荡过程中的衰减及阻尼机制的研究，使得理论模型与气枪实测子波更加接近[13,14,15]。Langhammer和Landro[16]通过数值模拟实验并配以1.6立方英寸小气枪在水箱中的激发实验，研究了水温、粘滞系数等外界条件对气泡比、气泡周期、子波振幅及衰减等气枪激发信号特征的影响。罗桂纯等人[17]则在激发子波的基础上对气枪的主要激发模式进行了分析研究，讨论了各种激发模式在激发时间、气枪间距、频率、分辨率等方面的差异。人们通过理论分析和数值模拟的方法研究气枪激发过程及激发条件影响的同时，也进行了现场实验

4、研究，但主要针对深海激发环境下的气枪震源激发。如Mayne和Quay[18]通过深海气枪激发实验对300立方英寸和1000立方英寸的气枪震源激发波形特征进行了研究，讨论了气枪沉放深度等因素对其激发波形的影响，并指出沉放深度对压力脉冲振幅影响不大等规律，为了减小水底反射的影响，他们选择了432米深的深海水区作为实验基地。Dragoset[19]研究了容量范围为10至500立方英寸的气枪震源在水下3至10米深度激发时激发信号与气枪容量、工作压力和沉放深度等参数之间的经验公式与具体关系，实验过程中记录气枪信号的水听器位

5、于气枪源下方300米的深水处。因此，在以上研究过程中，气枪震源均被作为单独的信号激发系统进行研究。但近海水域水深较浅、水体相对比较小，不同形状的水底和边界面引起的气枪信号反射效果比较强烈，气枪震源在浅水区激发具有更加复杂的激发环境，其激发特性及近场波传播规律也因此更加复杂，这些激发环境因素决定了浅水区域的气枪激发信号特征不是仅由气枪本身所单独决定，而是气枪震源和浅水激发环境共同作用的结果。因此，必须将气枪震源和浅水激发环境作为一个激发系统进行研究，综合考虑气枪震源与水域的相互作用、耦合等诸多问题，这是以前学者较少

6、涉及到的。在国内，陈浩林等曾在浅海区域进行气枪震源激发试验，他们将实验地点选在水深30米、海底地形较为平坦的渤海湾海域，所用气枪为30支小容量气枪组成的阵列，总容量为2430立方英寸。但他们未正式给出提高气枪震源激发特性和激发效果的研究结果，且研究方法尚采用深海环境下气枪震源单独激发的研究方法，未系统考虑气枪与浅水环境的相互作用效果。同时在气枪容量上，为了获得高信噪比的记录结果，通常需要采用大容量的气枪震源来提高激发信号的能量。但长期以来，小容量气枪因激发信号具有更高主频，可以获得更高分辨率而成为主要发展对象与研

7、究内容。至今为止，气枪震源激发特性研究中所用气枪（单支）最大容量为1000立方英寸[18]。目前，气枪厂家所给出的气枪性能参数中单枪最大容量也只有1000立方英寸。要使气枪震源激发信号传播几十至几百公里的距离以及足够深度，大容量气枪因具有高能量和低主频的特点而逐渐受到青睐[8,20]。近年来，我国努力提高海洋油气开发能力，海洋油气业继续保持快速增长势头。浅海区域有丰富的油气资源，但浅海区域的地震勘探方法一直是一个难题。它不仅表现在地表条件复杂，而且地震勘探方法具备陆地勘探和海洋勘探的两重性。因此，浅海区域勘探难度

8、大，勘探程度相对于陆上勘探程度低，其发展前景十分广阔。经过多年的滩浅海地震勘探技术研究，形成了一定的专门应用于浅海的地震勘探技术。研究讨论浅海环境下气枪震源激发的优化，将有助于海洋石油勘探。综上所述，要提高气枪震源在近海浅水区进行区域尺度地质等探测的效果，必须先对浅水环境下气枪震源的激发特性与近场波传播规律进行全面、准确的研究，这也是本论文的选题依据和意义所在。二、研究的