[發明專利]氣槍節流作用系數和氣體釋放效率參數獲取方法及系統

有效

• 申請號: 202110966655.4
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113655519B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 王建花;張金淼;王艷冬;盧雙疆;劉志鵬;牛聰;凌云;王清振
• 申請（專利權）人: 中海石油（中國）有限公司;中海石油（中國）有限公司北京研究中心
• 主分類號: G01V1/137
• 分類號: G01V1/137;G01V1/30;G01V1/28;G06F17/15
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發明涉及一種氣槍節流作用系數和氣體釋放效率參數獲取方法及系統，其包括：測量海水及氣槍裝置的基本參數，根據基本參數獲得實測氣槍遠場子波，基本參數包括：海水溫度、海水密度、氣槍的工作壓強、氣槍的容積、氣槍的沉放深度和海水中的聲波速度；根據基本參數，構建模擬氣槍遠場子波；通過模擬遠場子波與實測遠場子波的能量相對誤差，建立粒子群優化算法適應度函數，獲取最優的節流常數、節流指數和氣體釋放效率。本發明能計算并調整氣槍節流作用系數和氣體釋放效率，準確模擬氣槍激發子波。本發明可廣泛應用于油氣地球物理勘探中的地震資料采集領域。

技術領域

本發明涉及油氣地球物理勘探中的地震資料采集領域，尤其涉及一種氣槍節流作用系數和氣體釋放效率參數獲取方法及系統。

背景技術

海上地震勘探以氣槍作為主要震源，氣槍在海面下某一深度按照一定的方式進行激發，產生地震子波，從而探測海水以下地層的構造情況。

為了增大氣槍激發所產生地震波的能量、提高信噪比，海上地震勘探中通常將多支氣槍進行組合激發，也就是氣槍陣列。不同的氣槍陣列組合形式，所產生的地震子波也不同；為了獲得一種高品質的氣槍陣列子波，如較高的峰峰值和氣泡比，就要對不同的氣槍陣列設計方案進行子波模擬，而陣列子波的模擬是以準確模擬單個氣槍子波為前提的。

Ziolkowski(1970)提出了氣槍子波模擬的經典數學模型，但是其所模擬的子波主脈沖峰值過大、氣泡脈沖衰減緩慢，導致與實測的氣槍子波差異較大，因而不能應用于海上地震勘探野外生產工作。MacGillivray(2000)通過改變熱傳遞系數、節流常數、節流指數和氣體釋放效率來改善氣槍子波模擬的精確程度。李國發等(2010)年以Ziolkowski模型為基礎，綜合考慮了槍口節流作用、氣泡與周圍流體的熱傳遞作用及流體粘度氣泡振動的影響，改進Ziolkowski模擬，所模擬的子波與實測子波的一致性較高。

氣槍激發時，腔體中的高壓氣體并非瞬間釋放到周圍流體中，氣體的釋放速度要受到槍口節流作用的影響，這種影響由氣槍的節流作用系數表示，其由節流常數和節流指數兩個參數計算得到。在氣槍激發后，所有的高壓氣體并非完全釋放，會有部分氣體殘留在腔體中，氣槍所釋放的氣體與激發前氣槍中的全部氣體之比稱為氣體釋放效率。氣槍的節流作用系數和氣體釋放效率是氣槍子波模擬模型中兩個十分重要的參數，決定于氣槍的機械結構，并且對氣槍子波形態有著顯著影響。

目前生產中，氣槍子波模擬和氣槍陣列設計通常都是基于國外氣槍子波模擬軟件完成，軟件模擬的氣槍子波代表了新生產的氣槍在靜水環境(平靜的湖泊)中激發的子波。然而在氣槍的實際生產使用中，由于多次反復的快速充氣和高壓釋放氣體，加速了氣槍內部機械結構的磨損和老化，導致氣槍子波模擬中節流作用系數和氣體釋放效率發生變化，進而影響了氣槍子波的形態。為了更準確的模擬氣槍子波，氣槍使用過程中，需要經常對節流作用系數和氣體釋放效率作調整和更新。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種氣槍節流作用系數和氣體釋放效率參數獲取方法及系統，其能計算并調整氣槍節流作用系數和氣體釋放效率，準確模擬氣槍激發子波。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種氣槍節流作用系數和氣體釋放效率參數獲取方法，其包括：

測量海水及氣槍裝置的基本參數，根據所述基本參數獲得實測氣槍遠場子波；基本參數包括：海水溫度、海水密度、氣槍的工作壓強、氣槍的容積、氣槍的沉放深度和海水中的聲波速度；

根據所述基本參數，構建模擬氣槍遠場子波；

通過所述模擬遠場子波與所述實測遠場子波的能量相對誤差，建立粒子群優化算法適應度函數，獲取最優的節流常數、節流指數和氣體釋放效率。