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1、第25卷第1期海洋技术Vol125,No112006年3月OCEANTECHNOLOGYMarch,2006海洋地震勘探直达波综合效应分析伍忠良,曾宪军,陆敬安(广州海洋地质调查局,广东广州510760)摘要: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
2、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。关键词:地震勘探;直达波;鬼波中图分类号:P315161文献标识码:A文章编号:100322029(2006)0120111204用,存在不同响应时间,其对应的几何长度用D表示。1理论分析112直达波与“鬼波”传播路径差设
3、震源和电缆沉放深度分别为d和d′,偏移距为O,直111滤波效应分析达波的传播路径分别为D1和D2,传播路径的时间差为地震接收道和震源都具有一定几何尺寸,不同地震系$D,如图2、图3所示。统对地震波的频率响应具有一定的差异,加上系统对地震根据几何关系,得出如下计算公式:波的滤波作用的不同,因而使地震波在接收上存在时间差,2222$D=(d+d′)+o-(d-d′)+o上述效应称为滤波效应。地震波传播在“时空”转换上存在[1]一定的对应关系,因此,滤波效应产生的时间差在几何图上表现为一定长度的D。图1为滤波效应
4、示意图,由于地震波最初以“模拟信号”的方式被地震系统接收,在转换成“数值信号”之前,受到“传播路径衰减”、“前放方式”、“系统模数转换方式”等因素的影响,对地震波产生滤波效应,使接收波形发生畸变,不同地震系统由于滤波效应的作图2直达波与“鬼波”传播路径示意图(1)图1滤波效应示意图图3直达波与“鬼波”传播路径示意图(2)收稿日期:2005209228113传播时间差基金项目:国家高技术研究发展计划(863)资助项目(2003AA611020ö01-1)设震源子波在海水中的传播速度为v,直达波、海面虚112海
5、洋技术第25卷反射传播路径的时间差为$t,当震源、电缆沉放深度不同表示与频率成正比的衰减量;k为斜率;k′表示衰减方程的[2](时,分两种情况进行分析如图2～3所示)。设震源沉放截距;k0表示不同震源子波在不同的介质中传播的衰减常深度为d,电缆沉放深度为d′。无论d≥d′,还是d≤d′,最终数。将$t用偏移距O和缆、源沉放深度表示,设最终幅值比表达式均为:为Adr′,则存在如下关系:(d+d′)2+o2-(d-d′)2+o2Adr′=AdB-Adr=$t=(1)v21+2R0cos(2Pf$t)+R020l
6、g-Adr=114震源子波与鬼波合成1+ûR0û设震源子波的持续时间为T,当$t≤T,“震源子波”与1+2R20cos(2Pf$t)+R020lg-“鬼波”产生合成效果。下面对其合成效果进行理论推导。1+ûR0û(1)地震子波通用表达式k2O+$D-ûkûf-k′=020lg2+∞j2Pftg(t)=G(f)edf(2)1+2R2∫-∞20lg0cos(2Pf$t)+R0-1+ûR0ûjU(t)G(f)=A(f)e22)-(22G(f)ej2Pft=A(f)ej2PftejU(t)=A(f)ej[2Pft+
7、U(t)]k020lg2O+(d+d′)+od-d′)+o)-2上面三个表达式的含义为:根据傅立叶(Fourier)变换ûkûf-k′(6)理论,任何一个非周期的脉冲振动g(t)均可以用频率f的(6)振幅比的相对值AdrR函数表示,其中t表示时间,f表示频率,G(f)称为频谱,一振幅的相对强弱关系用AdrR表示,一般舍去常数项,然般表示成复变函数的形式。其物理意义为:任何一个非周期后使MAX(Adr′)=0振动g(t)是由无限多个不同频率、不同振幅的谐和振动G22)-(22(j2Pft而k020lg2O+(
8、d+d′)+od-d′)+o)≈f)e之和构成。其中A(f)表示每一个谐和振动分量的2振幅,称之为振幅谱;U(t)为每一个谐和振动分量的初始相k020lgO为一常数位,称之为相位谱。21+2R0cos(2Pf$t)+R0则,AdrR≈20lg-ûkûf+k″(2)直达波与“鬼波”合成1+ûR0û设R0为反射界面(水面)的反射系数,S1,S2为沿路径k″为待定常数。D1,D2传播的在频率f处的谐和振动分量。S为S1
