海洋油氣勘探儀器參數(shù)設(shè)計研究.pdf

1、石油被譽(yù)為現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的血液，近些年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速增長，石油在我國常規(guī)能源結(jié)構(gòu)中所占的比重越來越大，中國石油需求的缺口也越來越大，石油已經(jīng)威脅到了我國國家能源戰(zhàn)略安全?，F(xiàn)今我國陸上油田開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入中后期，而近海海域油氣資源相當(dāng)豐富，如何開發(fā)這些海上油氣資源已迫在眉睫。2001年，“863”國家高科技研究計劃就立項開始研究具有自主知識產(chǎn)權(quán)的海上油藏勘探設(shè)備。我們實驗室承擔(dān)了子課題時移地震數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)(簡稱TMSDARS)的研

2、究開發(fā)任務(wù)。在四年的研發(fā)實驗過程中，我們認(rèn)識到在地震儀器開發(fā)中，除了單純的電子設(shè)備和用戶界面之外，還有很多重要因素?？碧絻x器的參數(shù)必須與實際的地層結(jié)構(gòu)相配合。由于進(jìn)行海上油氣勘探需要花費(fèi)大量的時間和資金，因此勘探前參數(shù)的預(yù)規(guī)劃和在線修正就成為了必要。當(dāng)前，TMSDARS系統(tǒng)并沒有配套的預(yù)規(guī)劃軟件，用戶界面程序也沒有配備足夠的在線數(shù)據(jù)處理功能。本論文即是基于以上背景，將研究重點放在海上地震數(shù)據(jù)處理和儀器參數(shù)設(shè)計上。 預(yù)規(guī)劃軟件與在

3、線修正軟件具有若干共同點，兩者都需要對地質(zhì)模型和海上油氣勘探過程的理解。本文將先介紹這兩條，然后討論儀器參數(shù)與勘探分辨率的關(guān)系，接下去給出海上地震數(shù)據(jù)的基本處理算法和抗噪聲技術(shù)，再結(jié)合其復(fù)雜度討論如何選擇和應(yīng)用這些算法。最后給出將以上理論和算法結(jié)合入TMSDARS系統(tǒng)和單纜測試系統(tǒng)的軟件規(guī)劃方法。本文分為七章，各章的概要如下： 第零章導(dǎo)言本章是正篇論文的總領(lǐng)，首先介紹了開展此論文研究的背景和原因，然后評價了此項研究的亮點、介紹了

4、已經(jīng)完成的工作，最后給出了將來繼續(xù)研究的可能方向。 第一章海洋地震勘探簡介本章首先介紹了全球的石油產(chǎn)量和需求量，并特別討論了中國的石油供需；然后介紹了海上地震勘探的主要三個步驟，即數(shù)據(jù)采集、信號處理和解釋?？碧降闹饕悸肥牵合犬a(chǎn)生一個窄脈沖聲波信號，然后將接下去的一段時間內(nèi)的水壓分布信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。因為不同的地層結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致反射波的時間和幅度不同，所以根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以反推出地下結(jié)構(gòu)，而地質(zhì)專家將根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，推測油氣蘊(yùn)藏的可能

5、性與儲量。本章最后還簡要地介紹了本文的研究意義。 第二章地震勘探物理模型本章首先介紹了液體中和各項同性固體中的聲波傳播方程，然后根據(jù)水中無法存在P波的原理，將其作了簡化。對于單次反射，不同位置的檢波器上接收到的反射到達(dá)時間為雙曲線。如果使用均方根速度代替單一地層速度，這個雙曲線公式可以被推廣到多層反射。本章最后簡要介紹了正演和反演的思路，分別是根據(jù)地層結(jié)構(gòu)推導(dǎo)可能的壓力分布，和根據(jù)已經(jīng)獲得的壓力分布推導(dǎo)可能的地層結(jié)構(gòu)。

6、第三章地震勘探參數(shù)要求本章首先介紹了地震勘探的分辨率定義，即最終可以分辨的最小地下結(jié)構(gòu)的尺寸，包括垂直分辨率和水平分辨率。然后歸類介紹了地震勘探儀器的參數(shù)，包括：槍陣信號、檢波器物理模型、模擬電路頻率響應(yīng)、FIR/IIR濾波器、采樣率、信噪比、測量范圍、電纜的近段偏移和遠(yuǎn)端偏移、放炮時間間隔、采集時間等。接下來具體給出了實際使用的儀器參數(shù)，主要依據(jù)是2005年海試使用的時移地震數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)參數(shù)，以及與其配套其他儀器參數(shù)。最后討論了

7、儀器參數(shù)與分辨率的制約關(guān)系。 第四章從地震數(shù)據(jù)中提取與儀器參數(shù)相關(guān)的信息本章首先介紹了地震數(shù)據(jù)處理的基本流程，然后重點研究了如何從地震數(shù)據(jù)中提取信息的方法。為了研究反射信號的特性，使用了頻域和F-K域的分析與濾波。此外還給出了推導(dǎo)地層速度和厚度的方法。為了壓制噪聲，還討論了噪聲的分布特性以及對應(yīng)的噪聲壓制方法。本章和第三章中的數(shù)據(jù)和參數(shù)均來源2005年11月使用時移地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在南中國海進(jìn)行的海上試驗。 第五章儀器參

8、數(shù)規(guī)劃軟件設(shè)計本章首先給出了三個中國自主設(shè)計的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即時移地震數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)，單纜測試系統(tǒng)和深水石油高精度地震采集與記錄系統(tǒng)。然后討論了將第三章和第四章中各種算法結(jié)合到這些系統(tǒng)軟件中的可能性。最后，規(guī)劃了具體的算法實現(xiàn)軟件結(jié)構(gòu)，包括用戶界面、核心算法、日志和報告。 第六章總結(jié)與展望本章比較了國產(chǎn)系統(tǒng)與國外系統(tǒng)的參數(shù)，總結(jié)了本論文工作的創(chuàng)新點，介紹了本人在與此論文相關(guān)項目中的工作，并給出了將來可以進(jìn)一步改進(jìn)的方向。