本發(fā)明涉及一種海上地震勘探方法，尤其涉及一種海上拖纜寬頻寬方位地震勘探方法。

背景技術(shù)：

深水勘探是海上地震勘探的重要方向之一，但由于深水海底崎嶇以及中深層地質(zhì)條件復(fù)雜等諸多因素，造成了中深層地震資料采集的低信噪比和低分辨率。要解決這個(gè)問(wèn)題，除了在地震資料處理中采用特定的技術(shù)提高信噪比和分辨率以外，在地震資料采集中獲得高信噪比和高分辨率的原始地震數(shù)據(jù)更加重要。海洋高分辨率三維地震采集數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞受諸多因素的影響，但最為關(guān)鍵的是震源系統(tǒng)和接收系統(tǒng)，震源組合及其沉放深度決定了地震子波的頻帶，接收系統(tǒng)決定了記錄地震信號(hào)的有效頻帶和振幅、相位特征以及反射目的層覆蓋的范圍，而且震源系統(tǒng)和接收系統(tǒng)是相互聯(lián)系和相互制約的。

目前，海上地震勘探中應(yīng)用最廣泛的震源系統(tǒng)是氣槍陣列，它具有成本低、清潔環(huán)保、性能穩(wěn)定、高度可控性、可重復(fù)等優(yōu)點(diǎn)；但是，海面虛反射作用使得氣槍陣列子波的頻譜存在陷波，在陷波點(diǎn)上能量低，導(dǎo)致震源沉放深度越淺，激發(fā)的子波高頻成分豐富，但低頻成分受到限制，而震源沉放深度越深，激發(fā)的子波低頻成分豐富，但高頻成分受到限制。

目前，海上接收系統(tǒng)通常采用單船窄方位單拖纜或多拖纜作業(yè)，拖纜是等深度沉放，受海水面虛反射的影響，存在陷波特性，使得地震記錄的頻帶變窄，降低了地震剖面的分辨率；而且拖纜沉放深度不同，其陷波作用也不同，不同深度的拖纜有不同的頻率信息，深度較淺的拖纜接收到的高頻信息較豐富，低頻信息不足，深度較大的拖纜接收到的高頻信息不足，低頻信息較豐富。而且由于是單震源作業(yè)，盡管是多纜接收，海上三維地震勘探仍然類(lèi)似于陸上寬線二維地震，采集的方位角很窄，其橫縱比較小，采集的資料無(wú)法反映地下各向異性所需的寬方位信息，也不利于復(fù)雜構(gòu)造成像和裂隙儲(chǔ)層描述。

因此，有必要提出一套既能實(shí)現(xiàn)低頻和高頻激發(fā)又能使得拖纜能同時(shí)接收到低頻和高頻信息，而且能采集到地下各向異性所需的寬方位信息的海上地震勘探方法，針對(duì)性解決目前海上地震勘探方法頻帶窄、觀測(cè)系統(tǒng)橫縱比小的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種多點(diǎn)位變深度激發(fā)、立體曲面多纜接收的海上拖纜寬頻寬方位地震勘探方法，實(shí)現(xiàn)寬頻帶激發(fā)、寬頻帶寬方位接收，真正獲得寬頻寬方位地震記錄，提高復(fù)雜裂隙介質(zhì)的偏移成像質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)地震資料的空間和時(shí)間分辨率提升。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種海上拖纜寬頻寬方位地震勘探方法，包括以下步驟：

1)基于前期海上地震勘探目標(biāo)靶區(qū)的地質(zhì)層位及巖石速度和密度數(shù)據(jù)，通過(guò)內(nèi)插和外推方法將已知地層面、斷層面上的深度數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值和外推，并基于網(wǎng)格剖分技術(shù)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)格化，在此基礎(chǔ)上填充速度體和密度體，建立適合目標(biāo)靶區(qū)地層結(jié)構(gòu)的三維地震地質(zhì)模型，該地質(zhì)模型包括目的層在內(nèi)的若干地質(zhì)層位；

2)根據(jù)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型，以寬方位觀測(cè)系統(tǒng)各屬性參數(shù)的均衡性以及采集腳印的情況為判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)寬方位觀測(cè)系統(tǒng)的類(lèi)型和拖纜橫縱比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到適合目標(biāo)靶區(qū)的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和拖纜橫縱比；其中，寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型是指炮點(diǎn)數(shù)和接收線數(shù)或拖纜數(shù)及其相對(duì)位置關(guān)系；拖纜橫縱比是指橫向方向的最大炮檢距與縱向方向的最大炮檢距之比；

3)利用拖纜船布設(shè)多條帶有水聽(tīng)器的拖纜,多條拖纜上的水聽(tīng)器沉放深度按照立體曲面形態(tài)布設(shè),每條拖纜上的水聽(tīng)器沉放深度按照曲線形態(tài)布設(shè)，進(jìn)行立體曲面拖纜參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到優(yōu)選的立體曲面纜形和拖纜參數(shù)；

4)寬方位觀測(cè)系統(tǒng)包括相隔一段距離平行布置的多條震源船以及拖纜船上的震源，每條船上配備多套氣槍陣列震源，每套氣槍陣列震源的空間位置不同，組成多點(diǎn)位變深度震源；進(jìn)行多點(diǎn)位變深度隨機(jī)延時(shí)激發(fā)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)選出每一次激發(fā)時(shí)多個(gè)震源各自激發(fā)的延遲時(shí)間，得到不同激發(fā)點(diǎn)激發(fā)時(shí)對(duì)應(yīng)各同步源激發(fā)延遲時(shí)間序列分布；

5)基于步驟2)優(yōu)選出的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)和拖纜橫縱比，步驟3)優(yōu)選出的立體曲面纜形及其參數(shù)，以及步驟4)優(yōu)選出的多點(diǎn)位同步源激發(fā)延遲時(shí)間，在目標(biāo)靶區(qū)進(jìn)行多點(diǎn)位變深度隨機(jī)延時(shí)激發(fā)立體曲面纜接收的實(shí)際海上拖纜寬頻寬方位地震采集，每激發(fā)一次，獲得多點(diǎn)位變深度隨機(jī)延時(shí)激發(fā)的實(shí)際采集混合源炮集記錄；在規(guī)定的炮數(shù)激發(fā)完后，獲得一系列混合源炮集記錄。

所述步驟2)中寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和拖纜橫縱比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體包括以下步驟：

①根據(jù)目標(biāo)靶區(qū)三維地震地質(zhì)模型的特點(diǎn)和勘探目的，通過(guò)改變炮點(diǎn)數(shù)和拖纜數(shù)及其相對(duì)位置關(guān)系，得到不同類(lèi)型的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)；分別計(jì)算不同類(lèi)型寬方位觀測(cè)系統(tǒng)的屬性參數(shù)，分析各屬性參數(shù)的均衡性，從中篩選出各屬性參數(shù)均衡性好的若干個(gè)寬方位觀測(cè)系統(tǒng)；同時(shí)設(shè)定若干個(gè)不同的拖纜橫縱比；

②針對(duì)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型，采用地震射線追蹤照明方法，分別計(jì)算由步驟①初步設(shè)計(jì)出的若干種寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和不同拖纜橫縱比組合下的目的層上的打擊次數(shù)、面元炮檢距、面元方位角、炮檢點(diǎn)的屬性分布圖；

③針對(duì)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型，采用地震波動(dòng)方程照明方法，分別計(jì)算由步驟①初步設(shè)計(jì)出的若干種寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和不同拖纜橫縱比組合下的目的層上的照明能量分布圖；

④根據(jù)步驟②獲得的各屬性分布圖和步驟③獲得的照明能量分布圖，分析各屬性參數(shù)的均衡性、照明能量強(qiáng)弱、采集腳印情況，優(yōu)選適用于目標(biāo)靶區(qū)的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型以及拖纜橫縱比，獲得具有較好均衡性的覆蓋次數(shù)、排列長(zhǎng)度、道間距、面元尺寸和其他屬性參數(shù)的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和拖纜橫縱比。

寬方位觀測(cè)系統(tǒng)各屬性參數(shù)的均衡性是指不同面元位置處同一屬性參數(shù)的相似程度，相似程度高即均衡性好；采集腳印是指炮檢點(diǎn)分布的差異帶來(lái)的不同面元位置處的地震波能量差異。

寬方位觀測(cè)系統(tǒng)的屬性參數(shù)包括航行方向、面元片數(shù)、面元尺寸、相鄰片之間的間隔、排列長(zhǎng)度、道間距、覆蓋次數(shù)、偏移孔徑、偏移距分布以及方位角分布。

所述步驟3)中立體曲面拖纜參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法為：首先，根據(jù)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型和由步驟2)優(yōu)選的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)，初步給出若干個(gè)不同的立體曲面拖纜形態(tài)，包括水聽(tīng)器沉放深度、波動(dòng)式起伏的幅度和波長(zhǎng)；然后，在由步驟2)優(yōu)選的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)及給定的某一立體曲面拖纜情形下計(jì)算目的層上的三維脈沖響應(yīng)的理論疊加平均振幅譜和基于三維波動(dòng)方程正演模擬技術(shù)計(jì)算得到的炮集記錄的疊加平均振幅譜；最后，根據(jù)這些振幅譜曲線的形態(tài)、光滑程度以及高、低頻能量大小來(lái)評(píng)價(jià)同一寬方位觀測(cè)系統(tǒng)而不同的立體曲面纜下接收到的地震記錄的寬頻特征，振幅譜曲線的形態(tài)越寬、光滑程度越高、高低頻能量都強(qiáng)，對(duì)應(yīng)振幅譜的頻帶越就寬，寬頻特征越好；從中優(yōu)選出寬頻特征最好的振幅譜對(duì)應(yīng)的立體曲面纜形參數(shù)。

其中，脈沖響應(yīng)的理論疊加平均振幅譜的計(jì)算公式為：

$G_n\left(f\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\left|G({\stackrel{\→}{X}}_j,f)\right|$

正演模擬的炮集記錄的疊加平均振幅譜的計(jì)算公式為：

$A_n\left(f\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\left|A({\stackrel{\→}{X}}_j,f)\right|$

式中，n為每炮接收的總道數(shù)，G_n(f)為脈沖響應(yīng)疊加平均頻譜，A_n(f)為正演模擬結(jié)果疊加平均頻譜，為接收點(diǎn)位置為處的鬼波濾波算子的脈沖響應(yīng)頻譜，為接收點(diǎn)位置為處的地震記錄頻譜，f為頻率。

所述步驟4)具體包括以下步驟：

I、基于多震源同步源激發(fā)延遲時(shí)間必須隨機(jī)且大于一倍子波延續(xù)度的準(zhǔn)則，隨機(jī)產(chǎn)生若干組延遲時(shí)間，每組均給定了與多點(diǎn)位數(shù)相等的震源各自激發(fā)的延遲時(shí)間；

II、針對(duì)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型，采用步驟2)優(yōu)選出的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型以及步驟3)優(yōu)選出的立體曲面纜形和拖纜參數(shù)，采用波動(dòng)方程有限差分法正演模擬技術(shù)，分別模擬多組多點(diǎn)位震源按照步驟I給定的各自激發(fā)的延遲時(shí)間激發(fā)下的混合源炮集記錄；同時(shí)，模擬出多點(diǎn)位震源單獨(dú)零延遲激發(fā)得到的炮集記錄，作為混合源炮集記錄分離效果對(duì)比的參照；

III、采用混合源炮集記錄分離技術(shù)獲得多組多個(gè)不同點(diǎn)位激發(fā)的炮集記錄，計(jì)算各點(diǎn)位處分離的炮集記錄與步驟II產(chǎn)生的各點(diǎn)位震源單獨(dú)零延遲激發(fā)得到的炮集記錄之間的均方差，均方差越小，說(shuō)明分離效果越好，選擇均方差最小的那組所對(duì)應(yīng)的多點(diǎn)位同步源激發(fā)延遲時(shí)間。

其中，多點(diǎn)位震源激發(fā)的波動(dòng)方程如下：

$\frac{1}{V^2\left(\stackrel{\→}{X}\right)}\frac{{\∂}^{2}u\left(\stackrel{\→}{X}\right)}{\∂t^2}={\▿}^{2}u\left(\stackrel{\→}{X}\right)+S(t,{\stackrel{\→}{X}}_0)\stackrel{\→}{\mathrm{\Γ}}\left({\stackrel{\→}{X}}_0\right)$

式中，為三維介質(zhì)速度；為地震波場(chǎng)；為激發(fā)點(diǎn)處的震源子波；為多震源混合矩陣算子；為第K個(gè)震源在位置處的延遲激發(fā)時(shí)間。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明通過(guò)多點(diǎn)位變深度激發(fā)方法，能同時(shí)增加激發(fā)子波的低頻和高頻成分，拓展激發(fā)子波的頻帶寬度，提高了地震資料的分辨率。2、本發(fā)明通過(guò)按立體曲面布設(shè)多條拖纜上的水聽(tīng)器沉放深度，使得在一個(gè)炮集中既有低頻成分豐富的記錄道,又有高頻成分豐富的記錄道,而且各記錄道的陷波頻率具有多樣性，有利于通過(guò)專(zhuān)門(mén)的處理算法有效壓制鬼波，拓寬了地震記錄頻帶。3、本發(fā)明通過(guò)多點(diǎn)位激發(fā)、多纜長(zhǎng)排列多航次接收，擴(kuò)大了采集的方位角，提高了橫縱比，從而能夠更全面的反映地下構(gòu)造，更有利于壓制噪聲、衰減多次波、建立各向異性速度模型和分析裂縫形態(tài)，克服了常規(guī)窄方位采集記錄的橫向覆蓋次數(shù)低、方位角窄的缺陷。4、本發(fā)明能夠一次性根本解決海上地震勘探頻帶窄和觀測(cè)系統(tǒng)橫縱比小的問(wèn)題，可以廣泛應(yīng)用于深水海底崎嶇以及中深層復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)域的海上地震勘探。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖；

圖2是多點(diǎn)位激發(fā)寬方位采集航行方式示意圖；

圖3是多點(diǎn)位激發(fā)寬方位采集拖纜排列平面示意圖；

圖4是多點(diǎn)位變深度激發(fā)寬方位立體曲面纜(起伏曲面)接收三維空間立體示意圖；

圖5是多點(diǎn)位變深度激發(fā)寬方位立體曲面纜(弧形曲面)接收三維空間立體示意圖；

圖6是多點(diǎn)位變深度激發(fā)立體曲面纜接收單次航行平面示意圖；

圖7是多點(diǎn)位變深度激發(fā)立體曲面纜接收單次航行三維空間立體示意圖；

圖8是多點(diǎn)位變深度隨機(jī)延時(shí)激發(fā)寬頻寬方位采集的炮集記錄示意圖；

圖9是多點(diǎn)位激發(fā)的隨機(jī)延遲時(shí)間序列分布圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明的一種海上拖纜寬頻寬方位地震勘探方法，包括以下步驟：

1)基于前期海上地震勘探目標(biāo)靶區(qū)的地質(zhì)層位及巖石速度和密度數(shù)據(jù)，通過(guò)內(nèi)插和外推方法將已知地層面、斷層面上的深度數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值和外推，并基于網(wǎng)格剖分技術(shù)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)格化，在此基礎(chǔ)上填充速度體和密度體，從而建立適合目標(biāo)靶區(qū)地層結(jié)構(gòu)的三維地震地質(zhì)模型，該地質(zhì)模型包括目的層在內(nèi)的若干地質(zhì)層位。

2)根據(jù)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型，以寬方位觀測(cè)系統(tǒng)各屬性參數(shù)的均衡性以及采集腳印的情況為判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)寬方位觀測(cè)系統(tǒng)的類(lèi)型和拖纜橫縱比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到適合目標(biāo)靶區(qū)的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和拖纜橫縱比。其中，寬方位觀測(cè)系統(tǒng)各屬性參數(shù)的均衡性是指不同面元位置處同一屬性參數(shù)的相似程度；采集腳印是指炮檢點(diǎn)分布的差異帶來(lái)的不同面元位置處的地震波能量差異；寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型是指炮點(diǎn)數(shù)和接收線數(shù)或拖纜數(shù)及其相對(duì)位置關(guān)系；拖纜橫縱比是指橫向方向的最大炮檢距與縱向方向的最大炮檢距之比。

寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和拖纜橫縱比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體包括以下步驟：

①根據(jù)目標(biāo)靶區(qū)三維地震地質(zhì)模型的特點(diǎn)和勘探目的，初步設(shè)計(jì)出若干種寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和若干個(gè)不同的拖纜橫縱比：通過(guò)改變炮點(diǎn)數(shù)和接收線數(shù)(也稱(chēng)拖纜數(shù))及其相對(duì)位置關(guān)系，得到不同類(lèi)型的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)；分別計(jì)算不同類(lèi)型寬方位觀測(cè)系統(tǒng)的屬性參數(shù)，分析各屬性參數(shù)的均衡性，從中篩選出各屬性參數(shù)均衡性較好的若干個(gè)寬方位觀測(cè)系統(tǒng)。同時(shí)也設(shè)定若干個(gè)不同的拖纜橫縱比。寬方位觀測(cè)系統(tǒng)的屬性參數(shù)包括：航行方向、面元片數(shù)、面元尺寸、相鄰片之間的間隔、排列長(zhǎng)度、道間距、覆蓋次數(shù)、偏移孔徑、偏移距分布、方位角分布等。

②針對(duì)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型，采用地震射線追蹤照明方法，分別計(jì)算由步驟①初步設(shè)計(jì)出的若干種寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和不同拖纜橫縱比組合下的目的層上的打擊次數(shù)、面元炮檢距、面元方位角、炮檢點(diǎn)等屬性分布圖。

③針對(duì)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型，采用地震波動(dòng)方程照明方法，分別計(jì)算由步驟①初步設(shè)計(jì)出的若干種寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和不同拖纜橫縱比組合下的目的層上的照明能量分布圖。

④根據(jù)步驟②獲得的各屬性分布圖和步驟③獲得的照明能量分布圖，分析各屬性參數(shù)的均衡性、照明能量強(qiáng)弱、采集腳印情況，優(yōu)選適用于目標(biāo)靶區(qū)的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型以及拖纜橫縱比，獲得具有較好均衡性的覆蓋次數(shù)、排列長(zhǎng)度、道間距、面元尺寸等屬性參數(shù)的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和拖纜橫縱比。

3)進(jìn)行立體曲面拖纜參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到優(yōu)選的立體曲面纜形和拖纜參數(shù)。利用拖纜船布設(shè)多條帶有水聽(tīng)器的拖纜(接收線),多條拖纜上的水聽(tīng)器沉放深度按照立體曲面形態(tài)布設(shè),每條拖纜上的水聽(tīng)器沉放深度按照曲線形態(tài)布設(shè)。

立體曲面拖纜參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括以下步驟：首先，根據(jù)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型和由步驟2)優(yōu)選的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)，初步給出若干個(gè)(不妨設(shè)m個(gè))不同的立體曲面拖纜形態(tài)，包括水聽(tīng)器沉放深度、波動(dòng)式起伏的幅度和波長(zhǎng)；其次，在由步驟2)優(yōu)選的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)及給定的某一立體曲面拖纜情形下，計(jì)算目的層上三維脈沖響應(yīng)的理論疊加平均振幅譜和基于三維波動(dòng)方程正演模擬技術(shù)計(jì)算得到的炮集記錄的疊加平均振幅譜，m個(gè)立體曲面拖纜形態(tài)就有對(duì)應(yīng)2m個(gè)疊加平均振幅譜，根據(jù)這些振幅譜曲線的形態(tài)、光滑程度以及高、低頻能量大小等指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)同一寬方位觀測(cè)系統(tǒng)而不同的立體曲面纜下接收到的地震記錄的寬頻特征，寬頻特征好的振幅譜指其曲線形態(tài)寬、光滑程度高、高低頻能量都強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的振幅譜的頻帶也就寬，從而可以選擇寬頻特征較好的振幅譜對(duì)應(yīng)的立體曲面纜形參數(shù)。其中，振幅譜的頻帶是指地震波有效信號(hào)能量對(duì)應(yīng)的最高頻率與最低頻率之差。

其中，脈沖響應(yīng)的理論疊加平均振幅譜的計(jì)算公式為：

$G_n\left(f\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\left|G({\stackrel{\→}{X}}_j,f)\right|---\left(1\right)$

正演模擬的炮集記錄的疊加平均振幅譜的計(jì)算公式為：

$A_n\left(f\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\left|A({\stackrel{\→}{X}}_j,f)\right|---\left(2\right)$

式中，n為每炮接收的總道數(shù)，G_n(f)為脈沖響應(yīng)疊加平均頻譜，A_n(f)為正演模擬結(jié)果疊加平均頻譜，為接收點(diǎn)位置為處的鬼波濾波算子的脈沖響應(yīng)頻譜，為接收點(diǎn)位置為處的地震記錄頻譜，f為頻率。

4)多點(diǎn)位變深度隨機(jī)延時(shí)激發(fā)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)：多點(diǎn)位變深度隨機(jī)延時(shí)激發(fā)技術(shù)用來(lái)為海上拖纜寬頻寬方位地震采集提供震源，寬方位觀測(cè)系統(tǒng)包括相隔一段距離平行布置的多條震源船以及拖纜船上的震源，每條船上配備多套氣槍陣列震源，通常兩套；每套氣槍陣列震源的空間位置不同，也即水平位置和沉放深度不同，由此組成多點(diǎn)位變深度震源。每個(gè)點(diǎn)位處的震源按照不同的延遲時(shí)間進(jìn)行激發(fā)，每激發(fā)一次，所有拖纜進(jìn)行采集，得到一個(gè)混合源炮集記錄。多點(diǎn)位變深度隨機(jī)延時(shí)激發(fā)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)就是優(yōu)選出每一次激發(fā)時(shí)多個(gè)震源各自激發(fā)的延遲時(shí)間，得到不同激發(fā)點(diǎn)激發(fā)時(shí)對(duì)應(yīng)各同步源激發(fā)延遲時(shí)間序列分布。具體包括以下步驟：

I、基于多震源同步源激發(fā)延遲時(shí)間必須隨機(jī)且大于一倍子波延續(xù)度的準(zhǔn)則，隨機(jī)產(chǎn)生若干組(不妨設(shè)L組)延遲時(shí)間，每組均給定了與多點(diǎn)位數(shù)(也即震源數(shù)，不妨設(shè)K個(gè))相等的震源各自激發(fā)的延遲時(shí)間，如果目標(biāo)靶區(qū)需要激發(fā)M炮，則需要設(shè)L×K×M個(gè)延遲時(shí)間。

II、針對(duì)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型，采用步驟2)優(yōu)選出的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型以及步驟3)優(yōu)選出的立體曲面纜形和拖纜參數(shù)，采用波動(dòng)方程有限差分法正演模擬技術(shù)，分別模擬多組(L組)多點(diǎn)位震源按照步驟I給定的各自激發(fā)的延遲時(shí)間激發(fā)下的混合源炮集記錄，對(duì)一個(gè)目標(biāo)靶區(qū)就有L×M個(gè)混合源炮集記錄。同時(shí)，也模擬出多點(diǎn)位震源單獨(dú)零延遲激發(fā)得到的炮集記錄(K×M個(gè))，為下一步提供混合源炮集記錄分離效果對(duì)比的炮集記錄。其中，多點(diǎn)位震源激發(fā)的波動(dòng)方程如下：

$\frac{1}{V^2\left(\stackrel{\→}{X}\right)}\frac{{\∂}^{2}u\left(\stackrel{\→}{X}\right)}{\∂t^2}={\▿}^{2}u\left(\stackrel{\→}{X}\right)+S(t,{\stackrel{\→}{X}}_0)\stackrel{\→}{\mathrm{\Γ}}\left({\stackrel{\→}{X}}_0\right)---\left(3\right)$

式中，為三維介質(zhì)速度；為地震波場(chǎng)；為激發(fā)點(diǎn)處的震源子波；為多震源混合矩陣算子；為第K個(gè)震源在位置處的延遲激發(fā)時(shí)間。

III、采用混合源炮集記錄分離技術(shù)獲得L組K個(gè)不同點(diǎn)位激發(fā)的炮集記錄(共有L×K×M個(gè))，通過(guò)比較不同組的炮集記錄的分離效果，也即計(jì)算各點(diǎn)位處分離的炮集記錄與步驟II產(chǎn)生的各點(diǎn)位震源單獨(dú)零延遲激發(fā)得到的炮集記錄之間的均方差，均方差越小，說(shuō)明分離效果越好，選擇均方差最小的那組所對(duì)應(yīng)的多點(diǎn)位同步源激發(fā)延遲時(shí)間。

5)基于步驟2)優(yōu)選出的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)和拖纜橫縱比，步驟3)優(yōu)選出的立體曲面纜形及其參數(shù)，以及步驟4)優(yōu)選出的多點(diǎn)位同步源激發(fā)延遲時(shí)間，在目標(biāo)靶區(qū)進(jìn)行多點(diǎn)位變深度隨機(jī)延時(shí)激發(fā)立體曲面纜接收的實(shí)際海上拖纜寬頻寬方位地震采集，每激發(fā)一次，獲得多點(diǎn)位變深度隨機(jī)延時(shí)激發(fā)下的實(shí)際采集的混合源炮集記錄；在規(guī)定的炮數(shù)激發(fā)完后，獲得一系列混合源炮集記錄。

下面以一個(gè)實(shí)施例，具體說(shuō)明本發(fā)明的一種海上拖纜寬頻寬方位地震勘探方法。

首先，基于對(duì)海上地震勘探目標(biāo)靶區(qū)的前期研究成果，建立適合目標(biāo)靶區(qū)地層結(jié)構(gòu)的三維地震地質(zhì)模型。

其次，如圖2和圖3所示，根據(jù)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型，初步設(shè)計(jì)觀測(cè)系統(tǒng)包括相隔一段距離平行布置的兩條激發(fā)船(A船和B船)以及一條拖纜船(C船)，每條船上配備兩套氣槍陣列震源，分別布置在各激發(fā)船的船尾兩側(cè)，并設(shè)定航行方向、采集拖纜(水聽(tīng)器)的排列方式、面元片數(shù)、面元尺寸、相鄰片之間的間隔、排列長(zhǎng)度、道距、覆蓋次數(shù)、偏移孔徑等采集參數(shù)，以及不同的拖纜橫縱比。采用地震射線法照明，計(jì)算給定觀測(cè)系統(tǒng)和不同拖纜橫縱比下目的層的覆蓋次數(shù)、面元炮檢距分布、面元方位角分布圖、炮檢點(diǎn)分布等屬性參數(shù)的分析圖件。采用地震波動(dòng)方程照明，計(jì)算指定觀測(cè)系統(tǒng)下的目的層上的照明能量。基于寬方位觀測(cè)系統(tǒng)的各屬性參數(shù)的均衡性以及采集腳印的程度，優(yōu)選適用于目標(biāo)靶區(qū)的觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型以及拖纜橫縱比，獲得具有較好均衡性的覆蓋次數(shù)、排列長(zhǎng)度、道距、面元尺寸等屬性參數(shù)的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型和拖纜橫縱比。

然后，如圖4和圖5所示，進(jìn)行水聽(tīng)器沉放深度的立體曲面布設(shè)的纜形優(yōu)化設(shè)計(jì)：根據(jù)目標(biāo)靶區(qū)的三維地震地質(zhì)模型和優(yōu)選的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)，分別給定立體曲面纜形及其參數(shù)(水聽(tīng)器沉放深度的波動(dòng)式起伏幅度和波長(zhǎng))，分別計(jì)算目的層上該觀測(cè)系統(tǒng)和排列參數(shù)下的三維脈沖響應(yīng)的理論疊加譜分析和基于三維波動(dòng)方程正演模擬技術(shù)計(jì)算得到的炮集記錄的疊加譜分析，通過(guò)不同纜形的寬頻特征對(duì)比分析，優(yōu)選立體曲面纜形及其參數(shù)。

再后，如圖6和圖7所示，每套氣槍陣列震源的沉放深度不同，其中A船(震源船)的左源沉放深度最淺，通常為3m；A船的右源沉放深度深一點(diǎn)，通常為6m。B船(震源船)的左源沉放深度更深一點(diǎn)，通常為9m；B船的右源沉放深度最深，通常為12m。C船(拖纜船上也配備氣槍陣列)的左源沉放深度深一點(diǎn)，通常為6m；C船的右源沉放深度更深一點(diǎn)，通常為9m。六個(gè)震源按照不同的延遲時(shí)間進(jìn)行激發(fā)，每激發(fā)一次，所有拖纜進(jìn)行采集，得到一個(gè)混合源炮集記錄，如圖8所示。多點(diǎn)位隨機(jī)激發(fā)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)就是優(yōu)選出每一次激發(fā)時(shí)六個(gè)震源各自激發(fā)的延遲時(shí)間，如圖9所示，給出了6次激發(fā)36個(gè)激發(fā)延遲時(shí)間序列分布。

最后，基于優(yōu)選出的寬方位觀測(cè)系統(tǒng)和拖纜橫縱比、立體曲面纜形及其參數(shù)，以及每一次激發(fā)時(shí)六個(gè)震源各自激發(fā)的延遲時(shí)間，在目標(biāo)靶區(qū)進(jìn)行多點(diǎn)位變深度隨機(jī)延時(shí)激發(fā)立體曲面纜接收的寬頻寬方位海上地震采集，不同深度的六個(gè)震源同時(shí)激發(fā)，每激發(fā)一次，獲得包含六個(gè)激發(fā)深度和激發(fā)延遲時(shí)間下的實(shí)際采集的混合源炮集記錄；在規(guī)定的炮數(shù)激發(fā)完后，獲得一系列混合源炮集記錄。

上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。