[發明專利]一種高頻海洋聲導波頻散分析裝置及方法

有效

• 申請號: 202011104174.4
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112285768B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 王元;游慶瑜;郝天珧;胡耀星;趙春蕾;張妍;徐錫強
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01V1/24
• 分類號: G01V1/24;G01V1/38;G01V1/18;G01V1/50
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 王冠宇

本發明公開了一種高頻海洋聲導波頻散分析裝置及方法，屬于海洋地震勘探技術領域。方法實現包括如下步驟。首先是利用多道水聽器在海水中開展人工源聲導波數據采集。其次開展海洋聲導波數據預處理，包括共炮點道集提取、道均衡與帶通濾波等。然后利用線性傾斜疊加法進行頻散能量成像，從頻散譜的極值中提取頻散曲線。最后構建頻散曲線目標函數，利用遺傳算法開展頻散曲線反演。裝置基于上述方法實現。通過本發明的頻散分析技術，解決海洋地質工程調查、海洋地球物理調查中的海底淺部松軟沉積層剪切波速度成像難題。

技術領域

本發明涉及屬于海洋地震勘探技術領域，具體涉及一種高頻海洋聲導波頻散分析裝置及方法。主要應用于海洋地質工程調查，同時應用于海洋地球物理調查。

背景技術

海洋地震探測技術作為一種核心地球物理探測技術，被廣泛應用于海洋地質調查、海洋能源與資源勘查、海洋災害預警評價與海洋國防安全中。地震波按照波的傳播特性分為體波(body-wave)和面波(interface-wave)兩種。海洋體波探測技術發展成熟，特別是海洋油氣資源地震勘探技術日臻成熟，但海洋面波探測技術同樣具有巨大潛力，發展緩慢、技術成熟度低。

在海洋中存在三種海洋面波，一種是天然地震類型的超低頻海洋面波，因該頻帶范圍的海洋面波受海水層影響較小，被命名為與陸地面波同名的瑞雷波(Rayleigh-wave)；第二種是能量集中與海水與海底界面之間的中低頻海洋面波，被稱為舒爾特波(Scholte-wave)；第三種是在海水中發生多次干涉的高頻聲波，被稱為聲導波(acoustic guidedwaves；Klein等,2005)。

盡管從21世紀初便著手對該技術的研究，但重點放在應用示范上，未提出整套的技術探測體系。目前仍未具體開展海洋聲導波用于海洋淺部沉積層剪切波速度成像技術的研究，整套技術體系處于空白狀態。

因此本發明提出了一套完整的基于人工源海底聲導波波垂向分量數據，開展海底淺部沉積層剪切波速度分析的頻散分析技術，涵蓋了海洋聲導波多道聲波數據采集、海洋聲導波數據預處理、海洋聲導波頻散能量成像、海洋聲導波頻散曲線反演。該套方法技術經濟成本低、可行性高，將會成為海洋地質工程、海洋地球物理調查中的一把新“利劍”。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高頻海洋聲導波頻散分析方法，以解我國近海淺海區、港灣區的松軟沉積層剪切波成像難題，通過海洋聲導波數據采集、共炮點聲導波道集預處理、頻散能量成像與頻散曲線反演，實現海底淺部沉積層剪切波速度成像。相當于原有的海洋鉆井探測手段，這種間接評價手段會大大降低大面積淺部沉積層地質普查的成本，為快速高效實現區域海洋地質工程調查提供可能。

具體的，高頻海洋聲導波頻散分析方法，所述方法包括以下步驟：

步驟101：基于多道水聽計海洋地震探測設備，設計海洋聲導波地震數據采集系統；按照海洋聲導波地震數據采集系統完成海上施工，包括多道水聽計投放、氣槍投放、氣槍放炮、多道水聽計回收、氣槍回收；

步驟102：將原始采集的多道水聽計數據轉換為SU或SEGY格式，提供單個氣槍放炮點的共炮點道集，進行道均衡、帶通濾波處理；

步驟103：讀取垂向分量的海洋聲導波共炮點數據，利用線性傾斜疊加法進行頻散能量成像；從頻散能量譜圖中，按照能量振幅極大值，提取多階海洋聲導波頻散曲線；

步驟104：建立描述頻散曲線與海洋地球物理模型變量的目標函數，通過遺傳算法迭代求解該目標函數，獲得最優模型；

步驟105：保存并輸出最優反演模型為海底淺部沉積層剪切波速度結構結果。