动态参数控制的气枪子波数值模拟与方向性反褶积方法研究

Due to the inherent flaws of air-gun array source, airgun signature is obviously directivity-dependent. The directivity of airgun signature not only undermines its potential advantage that it can be numerically simulated in seismic exploration, but also reduces the ability of deconvolution to enhance seismic resolution, and increases the potential risks of reservoir prediction using AVO technology. Therefore, in this research, the static parameters controlling the bubble oscillation will be corrected to dynamic parameters related with the bubble oscillation to refine the theory of free bubble oscillation and improve the accuracy of the airgun signature simulation. And the manifestation characteristics, influencing factors and potential risks of air-gun signature directivity in seismic data processing and seismic inversion will be experimentally analyzed in depth. On these basis, the directivity-dependent deconvolution filters will be designed using air-gun firing parameters, the spatial positions of source and receiver, and the velocity model, and applied to non-stationary seismic record in time-frequency domain. With the elimination of directivity difference,the potential advantage that air-gun signature can be simulated will be given full play, and new theory and breakthrough in offshore seismic exploration can be found and established.

源于阵列激发方式的固有缺陷，气枪震源子波具有明显的方向性特征。气枪子波的方向性不仅消弱了其可模拟性在地震勘探中的潜在优势，也降低了利用反褶积技术提高地震资料分辨率的实际效果，增加了利用AVO技术进行储层预测的风险。为此，本课题拟将控制气泡振动过程的静态参数修正为与气泡振动过程相关联的动态参数，完善自由气泡振荡理论，提高气枪子波模拟精度。并就气枪子波的方向性在地震资料处理和地震反演中的表现形式、影响要素和潜在风险进行系统的实验分析。在此基础上，利用气枪激发参数、炮点和检波点的空间位置和速度模型，计算与方向性有关的反褶积算子，在时频域实现非稳态地震记录方向性反褶积。消除气枪子波方向性的影响，充分发挥气枪子波可模拟性的潜在优势，为海上地震勘探寻找新的理论支撑和突破方向。

与单枪相比，气枪阵列所激发的子波具有能量强，气泡比高等优点，因此，海上地震勘探多采用气枪阵列进行激发。由于气枪阵列具有一定的长度和宽度，加之海水虚反射的影响，气枪阵列子波具有明显的方向性效应。阵列子波的方向性破坏了地震子波一致性，改变了反射振幅随入射角和方位角的函数关系，降低了利用AVO 技术进行储层预测的精度。为此，本课题开展了动态参数控制的气枪子波数值模拟与方向性反褶积方法研究。首先，本课题将海水压力、海水温度和流体粘度等控制气泡振动过程的关键参数由静态参数修改为与气泡振动过程同步变化的动态参数，完善了自由气泡振荡理论，提高了气枪子波模拟精度。然后，推导了阵列子波的频谱与出射角和方位角的函数关系，对阵列子波的方向性效应进行了定量分析。在此基础上，将阵列子波的方向性效应看作与出射角和方位角有关的非稳态滤波过程，基于速度模型计算方向性滤波算子，采用非稳态反演理论实现了气枪阵列子波方向性反褶积。为消除噪声干扰对方向性反褶积的影响，从地震数据本身估算信号预测算子，以正则化方式引入到多道反褶积系统的目标函数，实现了反射结构约束的多道反褶积，提高了方向性反褶积的稳定性和适应性。本课题的研究成果在海上地震勘探优化设计、高分辨率地震数据处理等领域具有较大的应用价值。