摘要：海洋OBN资料的速度建模与陆上资料速度建模的技术思路有很多相似之处，但一个较大的区别在于陆上资料存在低降速带的影响，需对近地表速度进行精细的刻画，以减少浅层速度异常给深层成像带来的影响；海洋资料虽然省去了风化层的干扰，但海水速度的空间变化同样值得研究。在浅水地区，海水速度随空间的变化量都相对较小，而对于深水区以及水深变化剧烈的区域，海水速度的变化就必须加以考虑。本文分别介绍了时间域和深度域水速处理的不同方案，并着重介绍了深度域水体速度模型构建的三种常用方式，同时总结了OBN资料速度建模时判定水速模型是否准确的标准。利用野外测量数据开展水体速度建模的方法，更加接近于实际，其构建的水速模型是随空间变化的。最后通过应用实例表明该方法的有效性和实用性。
关键词：OBN；速度建模；水速变化；声速剖面
1引言
海底节点（OceanBottomNode，简称OBN）采集的地震数据具有宽方位、长偏移距和丰富的低频信息等拖缆数据无法比拟的优势，逐渐取代海洋拖缆勘探成为海洋勘探行业的重要发展趋势，可以为油田开发提供更高精度成果资料，因此对处理技术的精细程度要求更高，尤其是深度偏移建模。陆上资料往往涉及速度横向剧烈变化的近地表问题，海洋资料虽然不受复杂低降速带的影响，但水体速度的变化严重影响资料品质，处理中必须首先进行水体速度建模。海洋OBN采集的施工周期比较长，往往持续数月甚至更久，一方面受潮汐影响水层厚度发生变化，另一方面受海水的温度、盐度等因素变化影响水速也回发生变化，进而引起地震波场变化，导致震源和接收器之间的射线路径不同影响地下成像。时间域的静校正处理只能解决水速随时间的变化量，而水速在空间上的变化需要通过精细的深度域速度建模来解决。本文首先分析了影响水速变化的因素，并介绍了如何在时间域对水速变化进行校正，最大程度上减少水速变化带来的成像问题；然后着重分析了深度域开展水速建模的三种方案以及相关的质控方法；最后通过实际资料应用证明了用野外测量的声速资料开展深度速度建模的可行性和可靠性。
2水速变化因素分析
海水速度的变化与温度、深度（压强）和含盐度等因素有关。在浅水区中，海水速度沿横向和垂向的变化都很小，水体厚度变化也不大，因此可以假定海水的声波速度为常数。而在深水区中海水的速度沿着垂直方向有较大的变化，因此在深水油气勘探中必须要考虑海水速度随深度等因素的变化。从计算海水速度常用的经验公式[1]来看：C=1449.2+4.6-0.055T^2+0.000029T^3+(1.34-0.01T)(S-35)+0.016Z海水速度变化与温度T、含盐度S以及深度Z（压强）密切相关。尽管在同一海域，不同深度以及不同位置处的海水速度都会存在差异；随着季节的更迭同一位置处的水速也会变化。因此在持续数月的野外采集过程中，经常会遇到相邻的两条航线由于采集时间的不同，水温随季节发生了变化，从而使得水速发生变化，导致相邻采集线束出现时差。通过野外实测的水速，我们已经了解到海水速度随深度和空间位置都在变化，图1展示了不同海域的水速随深度变化的趋势，可以看出由浅到深的水速不呈现单一的正梯度或者负梯度变化，且在不同的海域存在差异。值得一提的是，这仅是某一时间点的一个特定位置处水速变化趋势，随着季节等多种因素的变化，这一趋势也会出现细微的差别。在开展水速校正前，应先确保完成潮汐校正，解决由于水层厚度变化引起的时差问题，以减少在后续水速校正和建模中的误差。根据理想水速计算的海底反射时间与实际记录的初至时间之差，可以对不同偏移距数据开展水速校正。而理想水速可以是工区内统计的常速水速，也可以是一个随深度变化的函数。通过声速剖面或不同水深处记录的平均水速，可以拟合出水速随深度变化的曲线，作为水速校正的理想水速。
3深度域水速建模
对于海洋资料的速度建模，没有了由风化层导致的速度横向剧烈变化，困扰陆地资料建模的一系列近地表问题就不存在了，但要获得可靠的成像，依然要对水体速度进行精确的建模。在前期的时间域处理过程中，我们将水温变化当作“水体静校正”来处理，通过水速校正技术消除了不同采集时间对海水速度变化的影响，而不同深度、不同位置等其他因素对水速变化的影响，则通过深度域速度建模来解决。
3.1水体速度建模
在深度域水体速度建模时，有多种方案可以选取。其中最简单的就是用不同的常数水速来进行扫描，通过海底的剩余沿层谱可以选出具有更优成像效果的海水速度，如图2所示，对于该资料选取水速1537m/s可以适应大部分区域的水速变化，但对于图中右边区域明显存在单一水速值不能使剩余沿层谱聚焦和拉平的效果。因此对于深水情况，特别是海底深度变化剧烈的地方，常数水速不能适合所有位置，这也会导致海底成像的深度发生偏差。为了更精确的构建水体速度模型，通过拾取控制线的海底剩余沿层谱，达到校平海底反射同相轴的效果即可，这时的水速模型是横向变化但垂向不变的，这一速度是等效的水层速度（图3c），在很多情况下其偏移结果等效于用实际水速偏移的结果[2]。但在实际的海水环境中，由于受到海水温度、盐度和压力等因素的影响，水的声波速度会出现明显的变化，同时深水区中海水速度差异会导致深层成像误差，因此在速度建模时，我们更倾向于构建一个接近于真实水体变化的模型（图3a），即在空间上变化的水速。随着海洋勘探的发展，海洋观测的仪器设备也得到了长足的进步，在多数勘探区域，人们已经可以通过声呐设备等对勘探水域的速度进行精确的测量[3]。声速剖面（SoundVelocityProfile,SVP）是指某一位置处声速随深度变化的水层切面，表示声速随深度的函数关系[4]。通过声速剖面等相关的水速资料，我们可以掌握勘探区域水速变化情况，并进一步刻画水速以开展精细的地震资料处理工作。在工区内利用声呐或多波束测量等方式可以对水速进行一定空间密度的深度采样，基于上述声速剖面即可建立复杂水体速度模型，在这一基础上再对水速进行适当调整则可完成水体速度模型的构建，这一方法构建的水速更加吻合真实情况。
3.2水速建模的判定准则
判定水体模型是否准确的条件非常多样，最基础的是查看偏移后的道集海底部分是否拉平。另一种方式是对比检查深度偏移的海底成像深度和其他方法所计算得到的海底深度（海底旁扫或节点深度测量等）是否存在误差。而对于OBN资料，还有另一种更为简单的方法，由于上行波和下行波偏移旅行时所走过的路径唯一差异在于，下行波在海水中多传播了一次（图4），虽然上行波的海底部分无法成像，但通过对比上行波场和下行波场深层的成像深度误差，也可以对海水速度是否准确进行有效的质控。图5展示了两种不同水速偏移后的上、下行波场成像深度对比，其中图5a和5b分别是水速不准时上行波偏移和下行波偏移结果对比，可以看出存在一定的深度误差，在此基础上对水体速度进行微调，再次用调整后速度分别进行上行波偏移和下行波偏移得到图5c和5d的结果，这时二者深度一致，也证明了海水速度的准确性。
4应用效果
在国外某OBN数据速度建模中，我们利用声速剖面数据进行水体速度建模。该工区水深变化较大，范围在60～980m之间，既有较为平缓的海底区域，也存在岛礁等导致海底变化剧烈的区域。OBN采集共用时13个月，时间跨度较大，采集的数据中海水速度变化也较大。野外采集时分别对海底旁扫和SVP数据进行了测量，因此可对水体速度进行精确的刻画，首先用常速扫描选取了常数水速1518m/s构建简单的水体速度模型（图6a），再利用SVP数据构建空变的水体速度模型（图6b），仔细对比两种不同方式建立的速度场，从其速度分布规律来看，用SVP构建的模型更接近于实际，接受度也更高。但值得注意的是，野外测量的SVP数据通常需要经过室内的平滑及速度修正处理才可真正用于建模。随后分别用两种水速模型对数据进行叠前深度偏移成像得到图6c和6d的结果。图6c是用常数水速偏移的结果，其偏移海底位置（红色曲线标出）与野外测量的海底旁扫数据（蓝色曲线）存在一定的误差，这些误差会在深层的成像中不断放大，图6d则是通过SVP数据构建并校正后的速度偏移的结果，其海底深度与测量的海底旁扫数据（蓝色曲线）吻合较好，证明图6b所示的海水速度模型是准确的。
5结论
本文介绍了深水OBN资料水速模型构建的方法和判定标准。通过野外测量的水速数据，可以构建水体速度模型用于深度域速度建模，实际资料证实该方法优于常数水速模型，其刻画的模型比沿层拾取的等效水速模型更加接近实际，也更加合理，具有良好的推广价值和应用前景。
作者：张苒 王伟 曾庆芹 汪策 胡鑫 单位：中国石油东方地球物理公司