初至波二次定位技术在海底电缆采集质控中的研究及应用

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【摘要】海底电缆采集在我国近浅海勘探所占的市场越来越大，而采集过程中对电缆位置进行质控是野外质控流程中必不可少的环节。笔者根据多年一线工作的经验，总结出一套运用初至波二次定位技术进行电缆位置质控的流程。本文分析初至波二次定位的技术原理，并展示该技术在实际生产应用的效果，希望有助于野外质控工作人员根据该方法快速有效地对电缆的位置情况进行质控。

【关键词】海底电缆 线性动校正 初至波二次定位 野外质控 圆圆定位

1 概况

随着我国近浅海区域勘探开发程度的不断加深，新老油气田都需要更先进的高精度勘探技术。海底电缆多波多分量采集因其可解决岩性勘探、烟囱成像、陡倾角界面成像、裂缝识别等问题，在浅海尤其是障碍物较多的浅海区域正在蓬勃发展。

目前，海底电缆施工时先综合参照前绘坐标、海流和潮汐等因素把电缆铺放于海底，然后对铺于海底的电缆进行声纳定位，并将电缆定位结果应用于该Patch或者Swath的整个响炮期间。但采集工作少则持续数小时多则数天，电缆若在海底遇到强水流、拖网或者仪器记录船溜锚，均会造成电缆的拖动。这就需要现场质控人员及时进行电缆位置的质控，以便在发现电缆拖动后及时进行重新定位甚至是重新收放电缆。

在生产中固定在电缆上用于声纳定位的声纳应答器间距一般大于道间距，那么没有固定应答器的检波点的定位坐标只能通过插值得到。这在检波器沿电缆方向和垂直电缆方向上均没有较大偏差的情况下比较合理，但如果是那些没有固定应答器的检波点发生了较大偏移而其相邻的有应答器的检波点没有偏移的情况下，即使重新做声纳定位也无法得出无应答器的检波点的真实坐标。对于这种情况，只能用初至波二次定位技术重新定位出每个检波点的坐标，这也是初至波二次定位技术在海底电缆采集质控中必不可少的原因。

2 方法原理

2.1 初至波二次定位的技术原理

海底电缆采集的炮点坐标是响炮期间实时记录的，是准确可靠的。如果已知地震波在水中的传播速度和各道的初至，就能计算出同一检波点分别与周围数个炮点的距离（偏移距），那么以炮点为圆心以各相应偏移距为圆半径就能计算出各炮点对应的检波点坐标，再通过最小二乘法或者平均值法计算出相对准确可靠的检波点坐标。这就是圆圆相交定位法的原理，示意图如图1所示。

由于 f的非线性，所以不能像线性最小二乘法那样用求多元函数极值的办法来得到参数估计值，而需要采用复杂的优化算法来求解，如高斯迭代法或搜索法。搜索法原理就是按一定的规则选择若干可能的坐标点，分别计算它们的目标函数值并比较大小；选出使目标函数值最小的坐标点，同时舍弃其他的坐标点；然后按规则补充新的坐标点，再与原来留下的坐标点进行比较，选出使目标函数达到最小的坐标点。如此继续进行，直到选不出更好的坐标点为止，也就是求出的检波点期望输出坐标（rx，ry）。

3 应用实例

中国海油在我国近浅海区域已广泛进行海底电缆采集，文中所述初至波二次定位技术在实际生产中得到应用，并取得了很好的效果。该技术为海底电缆采集时的电缆位置质控提供了有力的技术保障，也提高了整个船队的作业时效。

某工区采集时，通过近偏移距线性动校正的结果判断，某些检波点发生了较大偏移，如图2所示，某些检波点处线性动校正同相轴不平。重新对有偏移的电缆做声纳定位后，用新的定位坐标做处理后，线性动校正显示仍然有部分检波点处同相轴不平，这些检波点就是那些没有固定声纳应答器的检波点。初至波二次定位技术可以解决这一问题，图3是用该定位技术得出的检波点坐标进行处理的结果，线性动校正显示每个检波点处的同相轴都能拉平。

图4是分别用声纳定位和初至波定位的结果与前绘坐标的对比情况。结果显示，声纳定位结果由于插值作用显得比较平滑，这也决定了该方法无法得出每个检波点的准确坐标，而初至波定位因其有充足的数据，可以得出比声纳定位更准确可靠的定位坐标。

4 结论

文中阐述了初至波二次定位的技术原理，从理论上分析了该技术应用的必要性，并通过生产案例展示了该技术的有效性和必要性。因此，初至波二次定位技术已成为了海底电缆采集现场质控工作中必不可少的技术。

参考文献

[1] 杨正华，常军.海底电缆地震中二次定位法的探讨[J].石油物探，2002 ，41（3）：330-333

[2] 韩立强，常稳. 海底电缆初至波二次定位技术的应用[J].石油物探， 2003 ，42（4）：501-512