一种气枪阵列震源及观测系统的制作方法

本实用新型涉及地震勘探技术领域，具体是一种气枪阵列震源及观测系统。

背景技术：

根据地震勘探理论，横向采样间隔(亦称道间距，下同)决定横向分辨率，由采样定理可知，横向连续信号一旦进行离散采样，会产生不可恢复的频域范围，该频带区域的有关信息无法完全恢复，而该频带区域的信息经采样后会变成另一频域的新信息，这便是空间假频。由此可知，对某一具体研究对象，要保证其不失真必须依赖于采样间距、该信号本身的频带宽度和信号频带外的高频信息的能量大小，若横向采样能保证不可恢复频带区域位于信号频宽之外，且信号频带外的干扰能量很小，则信号完全可以恢复。

地震信号的横向采样虽己满足采样定理，但仍然存在能量很弱的假频信息，由于地震信号有限带宽外的干扰能量一般均很小，故地震剖面的成像精度，取决于道间距本身和地下构造及勘探精度，因此，应设法避开有效频带内的信号存在的空间假频，使有效信号不致失真，伊尔马滋对空间假频问题进行了深入的分析，指出空间假频的产生与地层倾角、区域速度和道间距有关，并给出如下的具体计算公式：

fmax＝v/(4Δx sinθ)

式中，fmax为横向不产生空间假频的最高频率；v为区域速度，Δx为道间距，θ为地层倾角。可见，道间距越小，横向可记录的最高有效频率越高，对横向分辨率的提高越有利。

而常规海上三维地震勘探气枪阵列组合系统，主要采用常规气枪震源激发，由12.5米的道间距拖缆接收，气枪震源间距为50米，拖缆间距为100米。其中的常规气枪震源，由多个子阵列组合而成，子阵列长度为16-18米，气枪吊点达到7组，单个震源总宽度为30米左右，总容量一般为3000-4000立方英寸，激发声波主频率在60Hz左右,经过地层传播和衰减，从海底目标体反射记录的信号主频往往低于40Hz。其中的接收信号拖缆，两道之间距离为12.5米，即道间距为12.5米，由此纵向面元尺寸最小为6.25米；拖缆之间的横向距离为100米，根据面元大小计算公式，横向面元尺寸最小为25米。由此进行的三维地震勘探，地下反射面元的划分一般为6.25×25米(纵向面元尺寸×横向面元尺寸)。

而在海域天然气水合物地震勘探中，发育区的水合物赋存形态往往为分散状、斑块状、断层状及薄层状，极少有连续性非常好的厚层状，海域天然气水合物的赋存形态多样，且矿体体积大小不一，分散存在。由于常规三维地震勘探组合系统，经过衰减后的气枪震源主频往往低于40Hz，同时地下反射面元最小尺寸仅能达到6.25×25米，无法满足海域天然气水合物地震勘探对横向和纵向分辨率的要求。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种气枪阵列震源，其能够解决海域天然气水合物地震勘探对横向和纵向分辨率要求高的问题。

本实用新型的技术方案为：一种气枪阵列震源，包括从上至下依次设置的A、B和C三组气枪，A、B和C三组气枪并列设置，所述气枪阵列震源的总容量为545立方英寸，A和C组气枪均包括从左至右依次设置的三个气枪，三个气枪的容量分别为80、120和50立方英寸，A组气枪的相邻气枪之间的横向间距为2.75米，C组气枪的相邻气枪之间的横向间距为2.75米；A和C组的气枪在相同纵列上采用相同容量的单枪，且A和C组的气枪在相同纵列上的纵向间距为0.8米；B组气枪由一个容量为45立方英寸的气枪组成。

进一步地，所述A和C组气枪的总长度均为5.5米，B组气枪的总长度为8.25米。

进一步地，所述三组气枪所组成的气枪阵列震源的气枪的沉放深度均为3米,气枪阵列震源的主频率为90-100Hz。

一种观测系统，包括拖缆、三维地震船以及通过炮缆与三维地震船连接的若干个本实用新型的气枪阵列震源，炮缆内部设有气管和通讯缆线，气管用于给气枪提供高压气体，通讯缆线用于控制气枪阵列震源中的气枪的开闭；拖缆与三维地震船连接，拖缆上设有用于维持拖缆之间保持间距的鸵鸟，拖缆排列长度为3km，拖缆之间的间距为50米。

进一步地，所述气枪阵列震源形成的反射面元尺寸为12.5×3.125米。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供一种较优的气枪阵列震源及观测系统，通过设置合理的气枪子阵列、气枪容量和组合间距，提高了地震资料的纵向和横向分辨率。

附图说明

图1为本实用新型的气枪阵列震源组合配置示意图；

图2为本实用新型的气枪震源组合子波特性图；

图3为本实用新型的气枪震源组合子波频谱图；

图4为本实用新型的基于高分辨率震源小道距电缆的三维地震水下布展示意图；

其中，图中的A、B和C表示三组气枪，1-第一气枪、2-第二气枪、3-第三气枪、4-第四气枪、5-第五气枪、6-第六气枪、7-第七气枪、8-三维地震船、9-气枪阵列震源、10-反射面元。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

如图1至3所示，一种气枪阵列震源，包括若干个子阵列，子阵列的个数通常为三子阵、四子阵和六子阵，每个子阵列包括若干个气枪，同一个子阵列的气枪采用不同容量的单枪组成，使得每个子阵列为调谐组合，调谐组合气枪的间距为2.75米，气枪中心的阵列总长度为8.25米；

如图1所示，本实施例中，气枪阵列震源为单子阵列，单子阵列由三组气枪组成，图中组气枪是平行排列方式，三组气枪从上至下依次设置，分别对应为A、B和C组气枪，A、B和C组气枪并列设置，气枪阵列震源的总容量为545立方英寸；其中，A组气枪包括从左至右依次设置的第一气枪1、第二气枪2和第三气枪3，C组气枪包括从左至右依次设置的第七气枪7、第六气枪6和第五气枪5，第一气枪1、第二气枪2和第三气枪3对应的容量分别为80、120和50立方英寸，第七气枪7、第六气枪6和第五气枪5对应的容量分别为80、120和50立方英寸，A和C组的在水平面上的各个气枪的容量是不一样的，也即A和C气枪在水平面上的各个气枪为调谐组合，A组气枪的相邻气枪之间的横向间距为2.75米，C组气枪的相邻气枪之间的横向间距为2.75米，A和C组的气枪在相同纵向上采用相同容量的单枪，即A和C组的气枪在纵向上为相干组合，且A和C组的气枪在相同纵向上的纵向间距为0.8米，比如图1中的A组的第一气枪1和C组的第七气枪7在相同纵向上，气枪的容量均为80立方英寸，因此第一气枪1和第七气枪7为相干组合，第一气枪1和第七气枪7的纵向间距为0.8米，这里的横向即是指图1中的X轴方向，纵向即是指图1中的Y轴方向，A和C组气枪的总长度均为5.5米，B组气枪由一个容量为45立方英寸的第四气枪4组成，B组气枪的总长度为8.25米；以上气枪的沉放深度均为3米,气枪阵列震源的主频率为90-100Hz,使得频带宽度得到拓宽；

如图2和3所示，通过以上对气枪震源进行相干组合和调谐组合，优选4个吊点、7支气枪、阵列总容量为545立方英寸的气枪阵列震源，其输出特性优于海域天然气水合物资源地震勘探的信号主频和激发能量要求。

通过以上方式的设置，提高了地震资料的纵向和横向分辨率。

如图4所示，本实用新型还涉及一种采用本实施例的气枪阵列震源的观测系统，包括拖缆、三维地震船8以及通过炮缆与三维地震船8连接的若干个气枪阵列震源9，气枪阵列震源9采用本实施例中的气枪阵列震源9，炮缆内部设有气管和通讯缆线，气管用于给气枪提供高压气体，通讯缆线用于控制气枪阵列震源中的气枪的开闭；拖缆与三维地震船8连接，拖缆上还设有用于维持拖缆之间保持间距的鸵鸟，拖缆排列长度为3km，所谓拖缆排列长度是指该拖缆由若干段电缆连接成的整条拖缆总长度，比如由20条150米长的单段电缆连接成3km的拖缆，该拖缆排列长度即为3km，拖缆之间的间距为50米，气枪阵列震源9形成的反射面元10尺寸为12.5×3.125米。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。