南海深水区中尺度涡对地震波影响之研究

深水油气资源勘探面临着与浅海地区不同的科学难题之一- - 复杂多变的深水海洋动力环境影响着地震波的传播。本项目以南海深水区典型的中尺度结构- - 中尺度涡为研究对象，提出了建立三维中尺度涡的水声模型，从机理上探讨中尺度涡对地震波振幅、相位及其走时的影响；通过构建高分辨率海洋环境参数估算平台，建立起针对目标海域的地震波混合模型。本项目的特色和创新之处就在于将海洋声学和海洋地震勘探学相结合，揭示深水海洋动力环境对地震波传播特性及其地震响应的影响，旨在提高深水海域地震数据资料处理精度。

本项目以南海深水区中尺度涡为例研究了水体非均匀性对地震成像的影响。我们提出了将波动方程、抛物型方程与地震数值模拟方法相结合，基于南海实测温盐数据，通过模拟地震波场和合成地震记录，对不同形状的地层进行反演成像，获得了中尺度涡对目标地层成像深度影响的规律，给出了深度误差与偏移速度、传播时间的定量关系。研究发现，静态非均匀海水只影响目标地层成像的深度，而冷涡和暖涡会使得目标地层成像发生畸变。项目组还比较了地震波传过中尺度涡和静止水体的所用时间，发现二者相差几十毫秒，与此对应的目标地层成像深度就会产生几十米甚至上百米的误差，这一误差对确定打井深度来说或许是致命的。为了进一步研究了造成目标地层成像畸变的机理，项目组将PE方法与地震数值模拟方法相结合，得到了地震成像畸变率随水深、震源频率变化规律，揭示出水体温度梯度>0.01是产生地震成像畸变的必要条件。由此可以认为当水体温度梯度大于该值时就必须考虑水体非均匀性的影响，这一结论可以推广到任意非均匀水体。为了剔除这一影响达到提高地震成像精度的目的，项目组详细分析了地形畸变率和时间扰动率与声速差的依赖关系，提出了由抛物型方程得到声压差决定成像畸变的方法。该方法的特点是计算效率高，操作性强，有望用于将来的实际工程中。.项目按计划执行，并且已有五篇文章发表，四篇被SCI收录，一篇被EI收录。