可控震源地震勘探中的参数选择

在可控震源地震勘探野外施工过程中,不同的地质条件需要设置不同的激发参数,如何选择合适的激发参数便成了野外施工所必须关注的问题。笔者介绍了可控震源的震源台数、扫频大小、振动次数、扫描长度、扫描斜坡、振动幅度参数对地震记录质量的影响,并通过在九里山的激发试验,研究如何正确选择激发参数,以最大限度地提高可控震源地震勘探分辨率及地震记录的信噪比。     

可控震源记录中的脉冲噪声分析

噪声分析一直是地震资料信噪比得以改善的重要基础方法。可控震源向地下输入瞬时低能量信号, 易受到可控震源系统内部以及背景中的瞬时脉冲噪声(如电噪声、震动噪声等)的干扰。用于提取有效信号的相关检测方法将脉冲噪声的干扰范围扩大, 严重影响了对可控震源有效信号的提取。为了从理论上分析脉冲噪声对可控震源相关记录的干扰, 通过仿真实验, 系统分析了单点脉冲和多点脉冲噪声对相关记录中可控震源信号的干扰程度和特点。结果表明, 可控震源相关记录中的信号主要受脉冲噪声强度、所在时间位置以及可控震源非相关记录脉冲点数比例三方面因素影响, 脉冲噪声所占记录的比例大于2.5%且平均强度高于100时, 相关检测后的可控震源信号会完全被噪声淹没。     

大吨位可控震源在西部巨厚砾石区地震勘探中的应用

在潜水位较深、巨厚砾石覆盖区,如何提高激发效果是煤田地震勘探面临的最大难题。通过对炸药震源及中小吨位、大吨位可控震源的对比,认为可控震源具有激发精确可控、效率高等优势;而大吨位可控震源又具有能量大、技术参数可控、震源一致性高等优点,尤其适合在中国西部地区巨厚砾石区的地震勘探。甘肃某勘探区震源的试验对比与煤田勘探效果说明,在反射品质较差的巨厚砾石区,只有使用大吨位可控震源,才能取得高品质的地震资料。     

戈壁地区不同震源激发效果的对比分析

以新疆哈密地区某煤田的三维地震勘探为例,选择同一区域、相同观测系统,分别采用炸药震源和可控震源激发,对其原始单炮记录和成果剖面进行了对比分析。结果发现:戈壁地区地震激发时炸药震源和可控震源在控制资料质量方面各有优势;原始单炮记录上,炸药震源原始单炮高频信号的频带较宽,而可控震源压制环境噪声效果更好;时间剖面上,可控震源的浅层反射波层次丰富、分辨率高于炸药震源,对尖灭点以及断层的显示更为清晰。      

基于非周期伪随机序列的可控震源信号调制技术

从便于寻优的角度出发,给出了三元非周期伪随机序列的一种定义,提出了基于非周期伪随机序列的可控震源信号调制方法。该方法与二元m[CD*2]序列调制方法相比,不存在地震数据资源的浪费问题。三元非周期伪随机序列通常比相同长度的二元非周期伪随机序列具有更小的边峰主峰比。地震数值模拟结果表明,将具有较小边峰主峰比的三元非周期伪随机序列调制生成的信号作为地震勘探中可控震源的发射信号,其地震响应剖面的相关噪声要比相同长度的二元非周期伪随机序列调制情形有明显的减弱。     

可控震源在地震勘探激发条件复杂地区的应用

甘肃张掖平山湖矿区浅表层地震勘探地质条件复杂。利用可控震源激发,从能量、信噪比、频率等方面对试验资料进行定量分析,确定适合该区可控震源施工参数:震动台次、扫描长度、扫描频率、震源出力;针对可控震源地震资料特征,着重研究弱化初至前干扰、采取提高初至波信噪比等方法,使得单炮初至更加容易识别;同时,采用反褶积增宽频带,从而提高地震剖面分辨率,取得了较好的地质效果。      

羌塘盆地油气二维地震勘探进展综述

本文详细讨论了羌塘盆地二十多年来二维地震勘探所取得的进展。羌塘盆地除发育背景干扰外,还发育多种面波散射、线性干扰、折射波和多次折射波;检波器大组合能压制背景和面波散射干扰,但不能压制速度较高的线性干扰、折射波和多次折射波。最佳激发因素为常规可控震源振动台次3台1次,驱动幅度70%,扫描频率6～84Hz,扫描长度18s;低频可控震源振动台次2台1次,驱动幅度60%,扫描频率1. 5～84Hz,扫描长度16s;大吨位可控震源振动台次2台1次,驱动幅度70%,扫描频率6～84Hz,扫描长度16s。炸药震源为单井高速层下7m激发,最浅井深18m,药量18kg;组合方式激发为2口井×15m×12kg或3口井×12m×8kg。尽管可控震源单炮的能量、信噪比、频谱及子波一致性与炸药震源相比较并不占优,但可控震源激发在高密度高覆盖采集条件下仍能获得等同于或明显优于井炮激发质量的地震剖面资料。从"环保、安全、经济、高效"上考虑,羌塘盆地宜采用可控震源和井炮联合的宽线高密度高覆盖采集方案,3L3S或2L3S,960次以上覆盖为可控震源最佳观测系统;2L3S,360次左右覆盖为井炮震源最佳观测系统。北羌塘坳陷构造稳定,容易获取高品质地震资料,南羌塘坳陷构造过于复杂,资料信噪比低,可能不太适合开展地震勘探工作。文章最后还讨论了冻土层静校正和激发接收方面存在的问题及解决方案。     

上海城市水网地区电火花震源地震探测隐伏断裂的应用探索

人工地震勘探是目前公认最为有效的城市地区隐伏断裂探测手段之一,但其受限于激发震源和城市高干扰环境背景,在高度城市化区域往往难以获取良好的地震勘探资料。文章通过利用上海市城市水网发育的优势,在大治河水域开展大功率电火花震源激发方式的地震探测,对电火花震源激发能量、放电水深、不同震源的地震成像效果等对比试验,获得了上海地区内河水域（大治河东段）最佳地震勘探激发参数,确认了在城市水网开展电火花震源激发地震勘探方式的有效性。与其他常规激发方式相比,电火花激发地震勘探资料具有较高的信噪比,并且可以达到较深的勘探深度,对城市地区隐伏断裂探测具有良好效果。      

可控震源地震勘探的数值模拟

用可控震源激发的线性扫频（Chirp）信号模拟了二维地震勘探,采用相关处理技术把反射Chirp地震信号转化为脉冲地震信号形成了相关地震剖面,把相关地震剖面与脉冲震源产生的合成地震记录剖面进行了对比。相关地震剖面同相轴波形的最大绝对值出现的位置反映了界面的真实位置信息。相关地震剖面比脉冲震源产生的合成地震记录剖面具有更高的分辨率。对震源扫频信号进行适当地锥化处理可以部分地压制相关地震剖面中反射地震信号的旁瓣。     

沿海滩涂区浅层地震不同类型激发震源适用性分析

受复杂地表地质条件影响,沿海滩涂区地质调查程度较低,限制了相关地质调查方法技术的发展水平。浅层地震勘探技术在沿海滩涂地质调查中作用显著,但其勘探设备在沿海滩涂的适用性问题制约了地震探测数据采集工作,尤其体现在激发震源的适用性问题上。文中针对沿海滩涂复杂的地表地质条件,在满足探测要求的前提下,以提高地震记录分辨率和信噪比、提高施工效率为目的,选取了轻便灵活的夯击震源、锤击震源、落锤震源和电火花震源开展高精度地震探测激发震源适用性对比分析试验研究,通过对比分析不同震源激发的地震记录得出结论:电火花震源激发得到的单炮记录反射波频率高、频带宽、同相轴连续性好、探测深度深、信噪比高、受风噪干扰影响小,且可有效提高浅层地震数据采集施工效率。实际应用效果表明,电火花震源在沿海滩涂潮间带区浅层地震探测中的适用性较好。     

鄂尔多斯盆地南部黄土塬区三维地震激发关键技术研究

鄂尔多斯盆地南部黄土塬区是中国特有的地形地貌,巨厚黄土层弱弹性介质地震激发能量下传问题是地震数据采集的难题。中石化华北分公司经过多年的攻关与试验,对影响黄土塬地震资料品质的主要因素进行了深入分析,形成了一套黄土塬区激发关键技术——选取合理的激发点位、尽可能减少干燥疏松黄土对地震有效信息的吸收与衰减、选择合理的激发药型和激发参数增加子波的能量及拓展子波频带宽度、利用组合效应压制部分侧面干扰等。鄂尔多斯盆地南部黄土塬区三维地震采集关键技术的突破,结束了黄土塬区地震数据采集只能进行沿沟、谷进行二维弯线勘探的历史,使黄土塬区三维地震勘探成为可能。     

辽西深反射地震勘探采集试验

深反射地震勘探是目前研究和分析地下深部构造最有效的方法之一。为了查明辽西地区深部构造信息,在该地区布设一条16.9 km的深反射地震剖面。由于该地区的地震地质资料有限,为了能够获取深部地层的地震反射信号,开展了辽西地区的深反射地震勘探采集参数试验。本次地震采集参数试验采用炸药震源、428XL地震仪和SG-10低频检波器,固定采集参数为：采样间隔1 ms、道间距20 m、记录长度15 s。采集参数试验主要针对激发因素（激发深度、药量、组合井激发）和接收因素（组合低频检波器）进行了较为全面的试验工作。依据采集的地震记录确定所研究的主要目的层为6.5 s反射信号,通过对不同激发因素和接受因素单炮记录中目的层信号能量及信噪比的比较,确定适合于该地区的最佳激发参数和接收参数为：井深15 m、药量12 kg;井组合采用单井和三井组合相结合;检波器组合采用点组合方式。研究结果表明,在辽西地区,通过增加激发深度、增加药量、采用组合井激发和组合低频检波器、延长记录时间等措施可以获得地下更深部的反射信息。     

高分辨率地震采集方法的研究

从弹性波动理论出发,结合实际的浅层激发条件,系统的讨论了炸药源激发子波的形成及近地表附近地震波的传播特征,研究了地震激发井深与炸药量的地震激发机制,并对实际试验资料进行了分析,提出了地震激发条件的选择方法。从爆炸动力学的角度出发推导了理论上的最佳激发井深,指出了选择并深应优先考虑信噪比,井深的选择对增加地震信号的反射能量是重要的,在理论研究的基础上进行了实地试验,试验结果与理论研究成果是一致的。     

震源及电缆沉放深度对海上地震资料的影响

通过对南海某工区不同采集参数采集的地震数据的分析,就海上拖缆地震勘探中震源及电缆的沉放深度对采集数据质量影响进行讨论,得出如下结果:震源沉放越浅,子波频带变宽,高频效果越好;电缆沉放深度越浅,频带越宽,分辨率越高,但受风浪影响的噪声比较大。这为地震资料采集和后续的地震资料处理提供了良好的依据。     

起伏地表地震波场定向照明方法

基于惠更斯-菲涅尔原理和组合震源理论,提出了起伏地表情况下地震波场定向照明分析方法。该方法根据地表起伏形态和给定的照明方向进行坐标系变换,在新坐标系中计算组合震源的激发延时并模拟起伏地表定向的地震波场,从而得出地震波场源-检定向照明度。简单的二维起伏速度模型和起伏的Marmousi模型数值试验验证了该方法的有效性,表明通过坐标变换进行地震波场定向照明分析在地表起伏的勘探区域具有较大的适用性和灵活性,可以用来分析地下复杂构造对照明能量分布的贡献。     

煤矿井下随掘地震震源特征及探测性能研究

煤矿智能化背景下,随掘地震已经成为掘进工作面安全掘进的地质保障关键技术之一,可实时、超前、精细探明掘进前方的隐蔽地质构造,如采空区、断层、陷落柱等,有效促进掘进生产安全高效。不同于广泛采用的反射槽波超前探测技术,随掘地震采用了掘进机掘进时震动信号作为激发源,替代了常规地震勘探中的炸药震源,具有震源绿色、安全、成本低、可重复、探掘同步等优点。由于掘进机震源在激发方式、能量、频率、带宽等方面与炸药震源差别较大,因此其探测性能受到很多关注。从随掘地震的震源机制、波场特征、传播距离、成像准确率等方面进行研究,详细分析其探测性能,认为随掘地震波场中槽波和横波发育,可利用槽波或横波进行超前探测;Y分量具有更好的信噪比优势,但在实际应用时考虑到反射面的走向,相同设备量情况下,Z分量更有优势;随掘地震的直达横波传播距离可达700 m以上,横波超前探测距离可达到300 m以上;随掘地震的直达槽波传播距离可达400 m 以上,槽波超前探测距离可达到170 m以上;常规掘进速度下,反射波叠加次数可达到16次,相比常规的一次探测,信噪比可提升4倍,有效提高了探测精度和准确度。后续将通过大量的随掘应用数据进一步修正随掘地震技术的性能参数。      

二维小波变换与中值滤波联合去噪方法研究

由于随机噪声是一种频带较宽的干扰波,因此依靠单一的去噪处理方式往往难以获得清晰反映目标体的地震信息。小波变换能够较好的去除高斯噪声,保留有效波中、高频成分,提高记录的信噪比,但去除脉冲噪声的效果却并不理想;中值滤波具有良好的边缘保持特性,虽低频去噪声效果有限,但去除脉冲噪声效果明显。因此可利用二维小波变换与中值滤波优势互补的方法,进行叠前去噪处理,达到去除宽频随机噪声的目的。首先运用二维小波变换的理论,采用自适应门限阀值方法进行去噪,同时结合中值滤波方法联合去噪。模型与实际数据的应用效果表明,联合去噪方法可有效压制噪声能量、保留高频有效信号、提高地震记录信噪比与分辨率。     

低爆速细长型震源药柱提高地震勘探分辨率

提高地震勘探分辨率是一个系统工程，必须在野外采集，资料处理等方面采取各种不同手段，达到提高分辨率的目的。采用低爆速细长型药柱震源，在提高地震勘探分辨率方面具有特殊的效果，在研究中发现，同时接收纵波和转换横波，与高爆速炸药相比，低爆速细长型震源药柱可以有效地拓宽频带（纵波频带达220Hz以上），提高目的层反射波的主频（纵波主频达120Hz以上），低爆速细长型震源药柱在地震勘探中的推广应用。必将有效地提地震勘探的分辨率。