冷泉羽状流地震波场频谱特征与气含量关系研究

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.145

现代地质 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (01): 172-181.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.145

冷泉羽状流地震波场频谱特征与气含量关系研究

刘一林¹(), 李灿苹¹(), 勾丽敏², 汪洪涛³, 曾宪军⁴, 陈凤英¹, 郭子豪¹, 田鑫裕¹

1. 广东海洋大学电子与信息工程学院,广东湛江 524088
2. 中国地质大学(北京) 海洋学院,北京 100083
3. 中油测井天津分公司解释评价中心,天津 300457
4. 广州海洋地质调查局,广东广州 510075

收稿日期:2021-08-16 修回日期:2021-10-11 出版日期:2022-02-10 发布日期:2022-03-08
通讯作者: 李灿苹
作者简介:李灿苹,女,副教授,1977年出生,地球探测与信息技术专业,主要从事海洋天然气水合物和羽状流地震勘探研究。Email: canpinglihydx@163.com。
刘一林,男,硕士研究生,1995年出生,海洋技术专业,主要从事海洋天然气水合物和羽状流地震勘探研究。Email: 568518629@qq.com。
基金资助:
国家重点研发计划资助项目“天然气水合物勘查开发技术联合研究”(2018YFE0208200);广东海洋大学“创新强校工程”特色创新项目(230419096);湛江市创新创业团队引育“领航计划”项目(211207157080994);国家自然科学基金项目(41306050)

Study on the Relationship Between Spectral Characteristics of Seismic Wave Field and Gas Content of Plume in Cold Seepage

LIU Yilin¹(), LI Canping¹(), GOU Limin², WANG Hongtao³, ZENG Xianjun⁴, CHEN Fengying¹, GUO Zihao¹, TIAN Xinyu¹

1. School of Electronics and Information Engineering, Guangdong Ocean University, Zhanjiang, Guangdong 524088, China
2. School of Ocean Sciences, China University of Geosciences,Beijing 100083,China
3. The Interpretation and Evaluation Center of CNLC Tianjin Branch, Tianjin 300457,China
4. Guangzhou Marine Geological Survey, Guangzhou, Guangdong 510075, China

Received:2021-08-16 Revised:2021-10-11 Online:2022-02-10 Published:2022-03-08
Contact: LI Canping

摘要/Abstract

摘要：

为深入研究羽状流地震响应特征以及羽状流气含量反演,利用实际羽状流地震偏移剖面中单道和多道地震数据,首先进行地震波时域波形特征分析以及地震波场频谱特征分析,羽状流时域波形呈现出散射波动特征,其频谱较宽,表现出开叉较多的散射波频谱特征。然后通过已有气含量与振幅属性关系模型反演气含量,提取羽状流地震频谱参量。最后进行羽状流地震频谱参量与气含量的相关性分析,结果表明:气含量改变时会引起各频谱参量的变化,羽状流各频谱参量(除优势频宽)均与气含量呈现出较好的正相关关系,其中总能量和有限带宽能量的相关性曲线拟合程度最佳;主频和振幅谱最大值分布较散,但其拟合结果仍然呈现正相关趋势;优势频宽与气含量表现出负相关趋势。以上获得的羽状流地震信号时域波形特征、地震波场频谱特征及频谱参量与气含量的关系,为羽状流的地震探测以及气含量反演奠定了基础。

关键词: 冷泉, 羽状流, 地震频谱分析, 气含量, 相关性分析

Abstract:

To study the seismic response characteristics of plume and inversion of gas content in plume, we used the single- and multi-channel seismic data in seismic migration profile of the actual plume to firstly analyze the time-domain seismic waveform characteristics and the seismic wave field spectral characteristics. The plume time-domain waveform shows scattering features and wide spectrum, showing the characteristics of scattering wave with more forks. Gas content was inversed through the existing relation model of gas content and amplitude attribute, and the plume seismic spectral parameters were extracted. Finally, the correlation between the plume seismic spectral parameters and gas content was analyzed. The results show that the gas content variation would change each of the spectral parameter, and all the spectral parameters (except dominant bandwidth) are positively correlated with the gas content, and the correlation curves of total energy and limited bandwidth energy have the best fitting. Distribution of the dominant frequency and the maximum amplitude spectrum is scattered, but the fitting results still show a positive correlation trend. Negative correlation is presented between the dominant bandwidth and the gas content. The time-domain waveform characteristics, seismic wave field spectral characteristics, and the relationship between seismic signal spectral parameters and plume gas content strengthens the foundation for seismic detection and gas content inversion of plume.

Key words: cold seepage, plume, seismic spectral analysis, gas content, correlation analysis

中图分类号:

刘一林, 李灿苹, 勾丽敏, 汪洪涛, 曾宪军, 陈凤英, 郭子豪, 田鑫裕. 冷泉羽状流地震波场频谱特征与气含量关系研究[J]. 现代地质, 2022, 36(01): 172-181.

LIU Yilin, LI Canping, GOU Limin, WANG Hongtao, ZENG Xianjun, CHEN Fengying, GUO Zihao, TIAN Xinyu. Study on the Relationship Between Spectral Characteristics of Seismic Wave Field and Gas Content of Plume in Cold Seepage[J]. Geoscience, 2022, 36(01): 172-181.

图/表 7

图1 琼东南盆地的地理位置和地震研究区(黑色矩形)(据文献[35])

Fig.1 Geographic location of the Qiongdongnan Basin and seismic survey area (black rectangle) (after reference[35])

图2 我国南海某测区气泡羽状流地震偏移剖面(地震偏移剖面数据由中国地质大学(北京)刘学伟教授提供)

Fig.2 Seismic migration profile of bubble plume in the survey area of South China Sea (data provided by Liu Xuewei (CUGB))

图3 CDP2550道和CDP2750道地震信号及其频谱

Fig.3 Seismic signal and spectra of the CDP2550 and CDP2750 trace

图4 第100道地震信号频谱参量与气含量的相关性

Fig.4 Correlations between spectral parameters and gas content of the seismic signal from the 100th trace

图5 第200道地震信号频谱参量与气含量的相关性

Fig.5 Correlations between spectral parameters and gas content of the seismic signal from the 200th trace

图6 plume_42模块三维时域波形(a)和三维频谱(b)

Fig.6 3D-time domain waveform (a) and 3D-spectra (b) of plume_42 module

图7 各模块地震信号频谱参量与气含量的相关性

Fig.7 Correlations between spectral parameters and gas content of seismic signals for each module

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冷泉羽状流地震波场频谱特征与气含量关系研究

Study on the Relationship Between Spectral Characteristics of Seismic Wave Field and Gas Content of Plume in Cold Seepage

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