压制鬼波的理论方法与应用研究

在海洋地震勘探中，拖缆沉放深度越大，地震记录主频带内陷波点个数越多，这就是鬼波效应。由于零频率陷波点始终存在，鬼波始终压制了地震记录的低频分量，同时由于地震波在传播过程中高频成分被吸收衰减，因而深层、高速层下地震成像受到严重影响。我国海域前新生代沉积盆地埋深大，后期改造强烈，碳酸盐岩或火山岩高速层下地震成像质量差，很难开展地质解释，研究压制鬼波保护地震记录低频成分的地震勘探理论方法具有重要意义。本项申请研究压制鬼波的双检拖缆与上下拖缆地震勘探方法，以南黄海中古生界地震勘探为例，建立南黄海中古生界地震勘探地质模型，通过双检拖缆与上下拖缆模拟采集，分析两种地震采集方法压制鬼波的有效性以及对高速层下成像的影响。研究利用双检拖缆和上下拖缆地震数据合成上行波的方法，对模拟数据和实际地震数据进行分析，并与常规拖缆地震采集结果进行比较，证实这两种地震方法在南黄海中古生界油气勘探中的有效性。

在海洋地震勘探中，检波器总是沉放在海面下一定深度，由于海面的自由边界效应，检波器记录到的信息不仅包含来自海底及海底下地层的反射上行波，同时记录了上行波经海面反射的下行波，即鬼波。鬼波对反射上行波具有陷波效应，陷波点频率f=nv/2d,其中，n=0，1,2,3…，v为海水中地震波传播速度，d为检波器沉放深度。检波器沉放深度越大，地震主频带内陷波点越多，但是地震记录中低频分量压制程度越低；反之，检波器沉放深度越小，地震主频带内陷波点越少甚至没有陷波点，但是地震记录中低频分量压制程度越高。另外，由于零频率陷波点始终存在，鬼波始终压制了地震记录中的低频分量，同时由于地震波在传播过程中高频成分被吸收衰减，所以，鬼波不仅严重影响了深层地震成像质量，并且陷波效应使得地震记录得频带变窄，因此，研究压制鬼波的地震采集处理方法与技术，不仅可提高深层地震成像质量，同时可拓宽地震频带，为后续地震参数反演提供高质量地震数据具有十分重要应用价值。本项研究首先提出了适应海洋地震勘探弹性波传播模拟与成像的声弹耦合方程，用于海洋上下缆、拖缆双检以及海底电缆模拟采集；其次，以南黄海中、古生界地震勘探为例，建立了弹性波传播模型，开展了上下缆、拖缆双检和海底电缆模拟采集，为上下缆和拖缆双检采集方法压制鬼波研究提供了模拟数据；再次，具体研究了上下拖缆与拖缆双检地震采集压制鬼波的地震数据处理方法，详细分析了上下缆地震采集压制鬼波的影响因素，为上下拖缆的实际应用提供了重要参考。根据国际上在压制鬼波方面最新的研究进展，研究了变深度缆地震采集压制鬼波地震数据处理方法，提出了一种镜像数据生成的方法，该方法不必通过叠前镜像偏移生成镜像数据，这样可避免叠前成像产生的假象对后续联合反褶积获取反射系数的影响，初步的数值试验验证了该方法的正确性。最后，用本项研究提出的方法对南黄海模拟地震数据和实际地震数据进行了处理，验证了该方法在南黄海中、古生界地震成像处理中的正确性与有效性。