T-CI 321-2024 深海宽频地震采集技术规范

CCSE90/992024-04-08发布中国国际科技促进会发布IT/CI321-2024 12规范性引用文件 13术语及定义 14深海变深度拖缆地震采集装备 35宽频激发技术 46采集参数优化设计 57采集系统整体性能评价 5T/CI321-2024本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国石油大学（华东）提出。本文件由中国国际科技促进会标准化工作委员会归口。本文件主要起草单位：中国石油大学（华东）、中国地质大学（武汉）、中海油田服务股份有限公司物探事业部、中海油研究总院有限责任公司、中国科学院地质与地球物理研究所。本文件主要起草人：符力耘、顾汉明、麻志国、叶云飞、刘春成、魏伟、李卿卿、阮福明、焦振华。本文件为首次发布。1T/CI321-2024深海宽频地震采集技术规范本文件规定了深海变深度拖缆地震采集装备的主要构成、技术要求和性能指标；深海变深度拖缆三维采集参数优化设计和采集系统整体性能评价的技术规范、技术参数和技术指标。拟制订的标准包括规范性引用文件、术语和定义。本文件适用于海洋地质、资源、环境调查中拖缆式海上三维地震地质采集工作，其他目的的拖缆式海上三维地震地质测量工作可参照使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T24261.1石油海上数字地震采集拖缆系统第1部分：水听器技术条件GB/T24261.2石油海上数字地震采集拖缆系统第2部分：水听器拖缆技术条件GB/T24261.3石油海上数字地震采集拖缆系统第3部分：中央记录系统SY/T5391石油地震数据采集系统通用技术规范SY/T6843海上石油勘探充油充胶电缆技术规范3术语及定义下列术语和定义适用于本文件。3.1深海deepsea深海（或称深水通常由深海相关行业根据行业特点和技术水平做出定义。海洋油气勘探定义水深从300m至1500m的海洋为深海，1500m以深为超深海。3.2固体缆solidstreamer一种海洋拖缆，由电缆内芯、浮力层和电缆外护套组成，浮力层充填的固体塑料泡沫密度均一、浮力稳定，使拖缆能沉放于更大的深度并保持稳定；并对电缆噪声起抑制作用，明显优于常规充填液体或凝胶体的电缆。2T/CI321-20243.3沉放深度streamerdepth指拖缆距海平面的距离。3.4鬼波ghostwave又称虚反射，是指水中激发或来自深部的上行波，经海平面反射，水听器接收到的声波信号。3.5倍频程octave指在滤波特性曲线上，频率或波长之比为2或1/2的两个频率或波长之间的间隔。3.6宽频broadband本标准宽频指可达5个倍频程地震信号。3.7等深度缆flatstreamer拖缆上各水听器沉放深度相同。3.8变深度缆variable-depthstreamer拖缆上各水听器沉放深度不同。3.9犁式缆plough-typestreamer拖缆按照一定比例分为两段，第一段上各水听器沉放深度从近震源位置线性递增到某一深度，第二段上的水听器都按照该深度沉放。直斜缆slantedstreamer拖缆上各水听器沉放深度从近震源位置线性递增到拖缆末端深度。3.103T/CI321-2024弧形缆arcstreamer拖缆上各水听器沉放深度从近震源位置开始按照抛物线递增到拖缆末端深度。3.11鬼波算子平均脉冲响应谱averageimpulseresponsespectrumofghostoperator鬼波算子的道集平均振幅谱，即式中，n为每炮接收道数，t1,j、t2,j分别为第j道接收点位置处接收到的目的层一次反射波和鬼波的走时，f是频率。3.12反射波道集平均振幅谱averageamplitudespectrumofreflectedwaves基于波动方程正演模拟方法，按照观测系统及对应变深度缆参数，模拟采集区三维地震地质模型的炮集记录（含鬼波对所有记录到目的层反射波（含鬼波）的振幅谱求和取平均，即式中，Aj(f)是炮集记录中第j道上目的层反射波（含鬼波）的振幅谱。3.13AVP属性amplitudeversusray-parameter指道集内地震波振幅随射线参数的变化。4深海变深度拖缆地震采集装备4.1拖缆采集系统要求拖缆采集系统共性的构成、功能及技术要求应复合常规海上地震平缆采集技术规范GB/T24261.1~3和SY/T6843的相关规定。针对变深度拖缆，要求采用固体电缆替换常规进口油电缆或胶电缆（最大沉放深度为22m），要求具有良好的低频响应特性和抗干扰性能，应具备以下技术指标。a)水下设备最大工作深度不小于70m，b)水听器的工作频率范围不小于2~800Hz，c)最高采样率不小于4ksps。4T/CI321-20244.2震源控制系统要求主要功能是有效控制高分辨、大容量、富低频的梯形立体组合气枪震源，应具备以下技术性能。a)震源激发频率范围不小于6~400Hz，b)近场采样率不小于4ksps，c)同步控制精度不小于0.1ms。4.3拖缆控制系统要求主要功能是对水下拖缆的深度、缆型、缆间距进行稳定性控制和定位，要求进行缆上深度鸟挂接间距和翼板角度测试，确保水听器沉放深度的准确性和稳定性。拖缆控制系统应具备以下技术性能。a)拖缆控制系统对采集拖缆定深能力不小于70m，b)深度控制精度不大于±0.5m，c)航向测量精度不大于0.5°,d)最大声学测量距离不小于1200m。5宽频激发技术5.1气枪阵列要求要求优化设计气枪阵列的阵列长度、子阵列数目、子阵列扩展宽度、子阵列挂点数目、相邻挂点间距、震源容量等，实现由低频、中频到高频的组合激发，有效削弱气泡效应，确保宽频激发。5.2阵列组合设计要求要求阵列组合优化设计，主要包括但不限于相干组合、调谐组合、立体阵列组合，确保宽频激发。5.3子阵列沉放深度要求要求优化设计各气枪子阵的沉放深度和顺序激发的延迟时间，有效抑制虚反射效应。5.4震源子波模拟要求要求采集前进行多种组合方式的震源子波数值模拟，有效抑制海面虚反射、削弱气泡效应、突出低频能量优势等。根据《空气枪震源设计指南》进行子波模拟，震源深度6m，子波振幅频谱值大于-6dB对应的低频小于6Hz，陷波能量大于-20dB，频带要求达到5个倍频程，以满足犁式缆采集的震源信号条件。6采集参数优化设计5T/CI321-2024共性的拖缆采集参数（例如缆长、缆间隔、道间距、炮间距、炮线距、面元大小、覆盖次数等）应复合常规海上地震拖缆技术规范GB/T24261.1~3和SY/T6843的相关规定。要求针对犁式缆，分析论证最小/最大沉放深度、倾斜度、斜缆/平缆分配比例等参数，获得最优宽频特性，要求分析复杂深水环境对犁式缆宽频特性的影响。技术规范流程及要求如下。a)根据区内或周边前期勘探成果建立待采集区三维粘弹性地震地质模型，包括海水深度、崎岖海底地形数据、海底淤泥沉积厚度及Q值、地下各地层速度和密度等，要去反映地下大致的构造特征；b)根据海上拖缆采集6000m缆长的设备配置，设定最小/最大沉放深度和斜缆/平缆分配比例等缆形控制参数的可变化范围和变化步长，采用震源宽频子波设计获得的模拟远场子波，要求计算频率范围不小于0~200Hz；c)开展三维粘弹性波动方程正演模拟，得到每组犁式缆形参数下的地震炮集记录，计算目的层鬼波算子平均脉冲响应谱和反射波道集平均振幅谱，基于频谱形态、光滑程度、高/低频能量、频带宽度等参数及其变化趋势，优选最优宽频特征对应的犁式缆形参数，要求频宽达到5个倍频程；d)分析崎岖海底地形和海底淤泥对犁式缆宽频特性的影响，通过与犁式缆理想宽频谱互相关，确定崎岖海底和海底淤泥对宽频特性的破坏程度，为数据处理阶段，鬼波压制处理技术流程设计提供依据；e)南海深水区犁式缆地震采集数值模拟表明，最佳缆形参数为：最大沉放深度50~70m,斜缆/平缆分配比例4000m:2000m或4500m:1500m。7采集系统整体性能评价宽频数据的保幅特性对油气储层预测至关重要，目前国外宽频地震勘探在数据采集阶段缺乏地震保幅特性的分析评价手段，本技术规范从采集系统的整体均衡性和深水环境崎岖海底对保幅的影响进行定量评估。技术规范流程及要求如下。7.1观测系统均衡性根据地震采集观测系统设计理论的最新进展，通过引入炮检距、方位角和覆盖次数的分布均匀系数以及炮检覆盖均匀系数等参数，实现定量分析观测系统整体均衡性。a)炮检距、方位角和覆盖次数的非均匀系数：定义面元内炮检距分布的非均匀性为：(Xi-Xi-1-(Xmax-Xmin)(N-1))2(N-1)。其中，Xi为第i道的炮检距。当σ2越小时，炮检6T/CI321-2024距分布越均匀。同理，炮检方位角和覆盖次数的非均匀系数也可以用上述类似的方式来定义。常规勘探要求这些非均匀系数达到1.0以下，深海宽频勘探要求非均匀系数达到0.5以下。b)炮检覆盖非均匀系数:定义观测系统的炮检覆盖非均匀系数为势函数：,其中xi表示当前面元，xk(i,s)代表当前面元内的炮检距。该势函数越小，炮检覆盖非均匀系数就越小，观测系统越合理。常规勘探要求炮检覆盖非均匀系数达到1.0以下，深海宽频勘探要求该非均匀系数达到0.5以下。7.2观测系统采集脚印规则化的地震观测系统普遍存在采集脚印对采集系统保幅特性的影响。利用采集设计模板或观测系统SPS数据，可计算满覆盖区域的振幅权系数，其分布特征反映采集脚印的强弱，一般而言，周期越大，变化越剧烈，采集脚印的影响越大。定义每一个炮检对对应的波响应（下行、反射、上行）权系数为：式中α1为反射界面上层介质的等效速度，p和q分别为水平慢度和垂直慢度，p为密度。该系数考虑了目的层深度、界面的反射系数、上覆地层速度等因素。对每个面元上的所有权系数分别进行累加求和，可得到目的层的模拟振幅水平切片，实现采集脚印的定量分析。7.3复杂海底对观测系统的影响分析深海环境普遍发育崎岖海底，不仅影响犁式缆宽频特性，还影响整个采集系统的保幅特性，主要体现在对面元覆盖率、炮检距、方位角均衡性、采集脚印等影响，为此需要定量评估崎岖海底的复杂性及其影响。a)崎岖海底统计特征：采用如下三个统计参数（均方根高、相关长度和倾角谱）来定量描述海底的复杂程度。均方根高反映海底平均高度相关长度反映海底崎岖程度；α(r)=〈h(r,)h(r,+r)〉/σ2，式中，h(r,)h(r,+r)表示自相关，σ2为归一化因子；倾角谱为海底地形角度变化的概率密度分布，即：式中，θ为角度点的值；M为角度点的个数；dθ为角度离散间隔；ΔM为区间(0~0+dθ)内的离散点总数；q(θ)为单位角度区间(指角度在值附近的单位区