海底地震仪数据多次波速度反演及成像方法研究

In recent years, using the ocean bottom seismometer (OBS) technique to explore the gas hydrate resource is widely used by many countries of the world. At present researchers mainly do the research on the primary reflections of OBS data, but because of the special shot-receiver geometry, there is no illumination to the ocean bottom using the primary reflections and the illumination area is ver y narrow to the near ocean bottom layers, this reduces the high resolution exploration effects of OBS technique seriously. According to this problem, we plan to do the research on the P wave velocity inversion method to the multiples of OBS vertical component data, so we can achieve wider P wave velocity model, and we will do the research on the S wave velocity inversion method to the OBS horizontal component data, so we can achieve the S wave velocity model, the detailed research content includes: how to calculate the seismic reflection wave's travel time,how to analyze the errors of the calculated and the pratical travel time, how to adjust the velocity-depth model and so on. Also we plan to do the research on the method of imaging the 2D and 3D OBS data's multiples using the reverse time prestack depth migration technique, so we can widen the image region and improve the image quality of OBS data, the detailed research content includes: how to construct the geometry of OBS and shots in order to image the multiples, how to choose the finite difference calculation format and the boundary conditions, how to control the calculation efficiency and stability and so on.The combination of the research on the migration technique and the velocity inversion technique we plan to do can improve the exploration accuracy of the gas hydrate.

近年来使用海底地震仪（OBS）技术探测海洋天然气水合物资源被世界各国广泛采用，目前对OBS数据的研究主要应用其一次反射波信息，由于OBS勘探时特殊的炮检点观测系统分布，使得数据中一次反射波的照明范围很窄，严重影响了该技术的高分辨率勘探效果。本课题拟对OBS数据垂直分量中的一阶多次波进行纵波速度反演方法研究，对水平分量数据进行横波速度反演方法研究，以获取范围较广的纵波速度及横波速度模型，具体包括如何正演计算地震波旅行时、分析正演与实际地震波旅行时间的误差、调整速度-深度模型等相关问题。拟采用激发时间成像条件逆时法叠前深度偏移技术，对OBS数据中的一阶多次波进行成像方法研究，以扩大OBS数据的成像范围，提高成像质量，具体包括如何构建偏移多次波的观测系统、延拓计算时差分格式、边界条件的选择、计算的效率及稳定性等问题。课题拟开展的速度反演技术与成像技术相结合，能够提高天然气水合物识别的成功率。

近年来，海底地震仪（OBS）技术已被世界各国广泛用于探测海洋天然气水合物资源。对于OBS数据，目前主要采用其一次反射波信息进行研究，但由于OBS勘探时特殊的炮检点观测系统分布，数据中一次反射波的照明范围很窄，因而OBS技术的高分辨率勘探效果得不到充分利用。针对上述问题，本项目开展了三方面的研究工作： OBS数据纵横波速度反演研究、OBS数据多次波成像技术研究及OBS数据约束改善拖缆资料成像质量研究。主要成果及科学意义如下：（1）建立了一套射线追踪法反演纵横波速度的技术流程，其中包含将OBS数据与拖缆数据相结合来构建用于反演的初始速度-深度模型、正演计算地震波旅行时、分析正演与实际地震波旅行时误差、调整速度-深度模型等相关技术；并对实际OBS垂直分量和水平分量数据进行了纵横波速度反演，获得了纵波速度-深度模型和横波速度-深度模型。由于天然气水合物的存在会使纵横波速度增加，游离气的存在会使纵横波速度降低，所以反演出的纵横波速度信息能够有效指示天然气水合物及其下方游离气的存在。此外反演得到的速度还可以作为后续OBS数据偏移成像的速度模型，因此开展的纵横波速度反演研究对于海域天然气水合物勘探具有重要的理论及实际意义。（2）开发了一套采用激发时间成像条件进行叠前逆时深度偏移的程序，其中包含多次波偏移成像时观测系统的建立、延拓计算时差分格式的选择、边界条件的确定、计算效率及稳定性的控制等技术。通过该程序对OBS数据中的一阶多次波进行了成像方法研究，并对模型数据及实际OBS数据进行了偏移成像处理，结果表明OBS数据中多次波的成像范围较一次反射波的成像范围明显加宽，并且成像质量明显提高，成像质量优于拖缆资料。偏移成像剖面上的BSR同相轴及空白带十分明显，能够有效指示天然气水合物的存在。（3）另外项目还提出了采用由OBS数据反演得到的速度对拖缆数据的偏移速度模型加以约束的思想，并且应用到了实际资料处理中，结果表明约束后拖缆数据的成像质量有明显改善。. 在项目的支持下，截至目前，负责人第一作者发表国际SCI论文3篇；培养硕士研究生10名，已毕业4名。综上所述，项目完成了预定目标，圆满地完成了项目任务。