煤矿采区地震勘探不同检波器接收试验与分析

地震勘探面临诸多挑战,地震成果的不确定性与多解性、短周期与高预期的矛盾、高生产率与低信噪比的矛盾等急待解决,其中开展宽频带采集已成为拓宽频带宽度、提高分辨能力的基础。全数字高密度三维地震勘探通过数字检波器单点接收,高密度采样的方式来实现地震勘探的宽方位角、小面元和高覆盖次数,因此,地震检波器作为野外数据采集过程中最为关键的采集前端设备,其性能的好坏及所采集的数据质量的优劣直接关系到后续的处理与解释等环节。为了对比数字检波器与模拟检波器的实际采集效果,并探讨在野外实际数据采集中数字与模拟检波器性能之间的不同,采用低、中、高不同固有频率的模拟检波器、单点数字检波器与室内数字检波器组合6种检波器进行接收试验,对不同类型检波器的地震记录进行频谱、信噪比等分析,发现数字检波器接收地震信号的频宽和信噪比优于模拟检波器,并且数字检波器室内组合之后频带宽度和信噪比均变大;在低、中、高固有频率的模拟检波器中,低频模拟检波器的频宽和信噪比效果好于中、高频模拟检波器;当高密度采集时,叠加达到一定次数时,剖面信噪比变化不大,因此,可以根据不同深度目的层信号选择合适的叠加次数。      

叠前去噪技术在煤矿采区全数字高密度三维地震中的应用

高密度三维地震采用数字检波器单点接收,数字检波器灵敏度高,对信号采取宽频接收,使得更多弱背景噪声和有效信号一起被记录下来。因此,全数字高密度三维地震资料单炮信噪比偏低,需要在叠前采用针对性去噪技术以提高处理效果。以淮北矿区全数字高密度三维地震数据为例,讨论了高密度空间采样的充分性以及高密度三维地震数据中面波、异常振幅与多次波等主要干扰波的特点,结合高密度三维地震数据宽方位、宽频带、高密度等特点,针对性地压制面波、异常振幅与多次波。在纵测线和非纵测线方向上对面波进行十字排列分析,根据面波空间分布规律设计锥形滤波器进行滤除;通过计算多个地震道的包络并设定阈值自动识别后进行单道压制以处理异常振幅。应用抛物Radon变换把CMP道集变换到τ-ρ域剔除多次波。原始数据经过处理后,有效信号得以保留,信噪比得到较大提升,取得了良好的效果,对今后的全数字高密度三维地震数据处理工作有借鉴意义。      

浅谈煤田地震勘探中影响纵向分辨率的主要因素

针对野外数据采集参数对分辨率的影响,对资料处理过程中静校正、反褶积、速度分析、Q补偿及谱白化等几个重要模块原理进行分析,指出在高速岩层中数据采集,应采用小药量激发,小道距,小排列,全三维,不组合、单点数字检波器接收。高密度多点采集,能够充分保护有效地质信息的高频成份,在更大范围内满足高分辨地震勘探的要求。资料处理过程中,在保证同相叠加和高信噪比的前提下,采用提高分辨率的模块以弥补地震波在传播过程中损失的高频成份。实践证明通过高保真、宽频带数据采集和高信噪比前提下的高分辨率数据处理,完全能够为矿井采掘提供高精度地震勘探资料。     

宽频宽方位处理技术在淮北矿区全数字高密度地震勘探中的应用

与常规三维地震勘探相比,全数字高密度地震勘探采用高横纵比、宽方位观测系统,使用单点数字检波器接收。宽方位地震勘探有利于高陡构造和复杂断块成像,但存在各向异性问题,而单点数字检波器地震信号频带宽、保幅性好、噪声强。为了充分发挥全数字高密度地震资料优势,克服其缺点,必须将宽频、宽方位处理技术运用到煤炭高密度三维地震数据处理中,以提升数据处理效果。以淮北矿区全数字高密度地震资料为基础,针对淮北矿区地质构造复杂特点,以叠前保幅去噪、振幅补偿、OVT处理技术以及全方位角偏移成像技术为重点,开展了煤炭全数字高密度地震资料的宽频、宽方位处理技术研究。结果表明:保幅去噪在几乎不损伤有效信号的前提下实现了对噪声的有效压制,振幅补偿恢复了地震信号高低频能量的损失,宽方位处理不仅消除了各向异性影响,改善了成像效果,还获得了丰富的叠前数据。宽频宽方位处理技术是全数字高密度地震资料处理的必要手段,其处理成果比常规处理成果频带更宽,对复杂构造成像更好,分辨率更高,能够实现煤田复杂地质条件地震资料精细成像。      

复杂地表单点检波器成像处理技术探讨

常规地震资料采集常采用检波器组合方式,检波器组合可以部分压制随机干扰,增加采集原始资料信噪比。但在高陡复杂探区由于受到接收地表一致性、检波器本身的器械稳定性误差等因素影响,检波器组合接收方式存在地震资料采样保真度不够、初至时间不准确等问题,且由于精细勘探需要,地震资料采集往往采用小道距接收方式增加炮道密度。大规模的高密度采集组合方式导致人力、设备投入往往较大,增加项目施工难度和成本。以塔里木盆地KP地区单点高精度检波器地震勘探试验为例,针对单检单炮记录噪声更重的特征,采用分步、分域的反向滤波非规则噪声压制保幅去噪手段,根据山地单检采集与复杂地表共生的特点,采用了基于人工分解的CMP小圆滑面成像技术等室内处理针对性措施,在单检接收地震资料成像处理中取得了较好的效果。     

相同条件下数字检波器与模拟检波器的三维地震勘探效果对比分析

文献资料表明,全数字高密度三维地震勘探技术能够提高地震波的纵、横向分辨率,进而提高煤田地震勘探成果的精度。但模拟检波器与数字检波器(高密度)的勘探效果的对比,往往是在不同采集时期、不同覆盖次数、不同面元网格下进行的,这种对比因时间、空间、激发及接收条件存在差异则不具备科学性。针对这一问题,采用相同的激发、接收条件及相同的处理流程和参数,对模拟检波器与数字检波器进行地震数据采集和处理,以比较两者之间的勘探效果。实际资料表明:在相同条件下,数字检波器比模拟检波器采集的单炮记录频率响应宽、动态范围大;采用相同的处理流程与参数,时间剖面上,数字检波器比模拟检波器具有较强的弱小信号分辨能力,而且能有效拓宽目的层反射波频带和提高主频;数字检波器采集的资料包含较多的低频有效信息,有利于岩性分析。     

检波器组合对高分辨率地震勘探的影响

基于检波器组合各点为平面简谐波同相叠加的假设,地震勘探野外施工多将检波器组合作为压制噪音提高原始资料信噪比的一种主要手段,但实际野外地震地质因素难以满足假设条件,导致由多个检波器组合叠加的地震信号存在一定程度的畸变,进而影响到信号的振幅和频率。通过对组合基距及组内距的计算,论证了检波器组合对信号频率及振幅的影响程度。实际资料分析证明,检波器组合在噪音压制的同时也会损伤到有效信号,尤其高频信息成份;过大的检波器组合基距,不仅会降低原始资料信噪比,甚至还会降低原始资料频率。据此提出在高信噪比地区,采集地震数据宜采用较小检波器组合基距,以提高原始资料的分辨率。     

高密度地震勘探的激发和接收技术探讨

可控震源作为一种高效、低耗、无污染的激发方式,在低频和高频端具有更宽的扫描频率,比传统炸药震源更适合高密度地震勘探。另外,由于新型可控震源的面世,使地表开阔地区的多台或单台震源在加密炮点网格作业方式时的生产效率比常规炸药激发方式提高一个数量级以上。在接收技术方面,最新的428XL系统具有很高的带道能力,其加速度数字检波器与常规地震检波器相比不但重量轻、体积小,而且在0-800Hz频带范围内没有振幅和相位畸变,动态范围更大,有利于提高地震资料的分辨率与保真度。国内多块高密度勘探实践证明:采用多台或单台可控震源高密度激发,单点数字检波器进行高密度接收,在炮点和检波点两个方面同时进行加密空间采样作业方式具有明显的优势。     

鄂尔多斯盆地低信噪比复杂地区检波器组合方法分析

在鄂尔多斯盆地西北部,低信噪比复杂地区存在严重的随机干扰,这导致该区地震资料信噪比很低。在不提高覆盖次数情况下,针对该区造成地震资料信噪比低的严重随机干扰问题,开展检波器组合压制随机干扰的方法研究。研究了随机干扰对动静校正量准确求取的影响,检波器组合对干扰波的压制作用,组内高差和组合基距对地震采集资料高频的影响,对比分析检波器组内距对随机干扰的衰减效果。研究结果表明:在盆地低信噪比复杂地区,野外检波器组合重点压制严重的随机干扰波,提高地震资料信噪比;小于1 m的检波器组内高差对该区地震采集资料110 Hz以下高频成分影响有限,小于13 m组合基距对中、深目的层地震资料70 Hz以内频率影响有限;理论计算和试验资料综合确定的随机干扰半径为1.7~2.0 m,大于随机干扰半径的检波器组合内距能有效压制随机干扰波,其中组内距3 m比较稳定;以上参数确定的检波器组合接收方法压制随机干扰波后,所得到的地震单炮记录相比单点接收、高覆盖次数压制随机干扰波所得到的资料在70 Hz有限频带内更能提高信噪比、频率,而且成本相对低。该结果在鄂尔多斯盆地低信噪比复杂地区地震勘探野外采集中具有指导作用。      

淮南矿区高精度三维地震勘探技术应用

淮南矿业集团于2007年首次将全数字高密度三维地震勘探技术引入煤炭领域,并成功推广应用;由于常规三维地震区块受采动塌陷影响,不具备再次施工高密度三维地震的条件,2012年开始,淮南矿业集团对常规三维地震区块的原始采集数据进行二次精细处理、解释。高密度三维地震勘探和三维地震资料二次处理解释都有效提高了地震资料的信噪比和横向、纵向分辨率,达到了高精度三维地震探测的目的。通过煤矿大量揭露资料对比分析:高密度全数字三维地震勘探技术对于识别小断层、查找陷落柱、刻画灰岩地层裂隙等方面效果显著;常规三维地震资料进行二次精细处理、解释能明显改善下部煤层的成像效果。高精度三维地震勘探技术具有广阔的推广应用前景。      

煤炭高密度空间采样地震勘探方法研究及应用效果

高密度空间采样地震勘探技术在野外采用单点激发、单点接收,可有效避免野外组合时差对高频的影响及组合产生的接收各向异性问题,并有利于室内对规则干扰进行压制。通过开展高密度空间采样试验,对高密度勘探技术中空间采样密度与分辨率的关系,高密度激发技术、静校正、高保真室内组合方法、噪声压制方法及三维去噪最小数据集抽取方法等关键技术进行了总结。以HNDJ区的高密度地震勘探项目为例,高密度地震勘探获得的新剖面,其各煤层的反射特征都比过去普通三维资料有明显提高,特别是Td波。对该区的高密度空间采样数据利用多种地震属性对断层进行识别,新发现6～8m的断层2条,尤其2m断距的断层显示的也非常清晰,实例表明高密度空间采样地震勘探技术,可提高地震勘探的成像精度。     

GeoMUST技术及其在提高地震资料信噪比和分辨率中的应用

地震勘探方法中的信噪比和分辨率是矛盾的对立统一体,常规地震资料处理流程很难在提高信噪比的同时提高分辨率,本文基于中国近海某工区数据,提出一种新的处理技术,在地质导向下采用多种方法将提高信噪比和提高分辨率分开进行处理,在处理的过程中互不干扰;再采用最优加权叠加技术将多处理流程得到的各自结果叠加起来,该技术简称为GeoMUST技术。合成记录处理试算和实际资料处理结果表明该技术可以兼顾信噪比和分辨率以及保真度。     

垦东地区海陆过渡带地震采集技术应用

分析了垦东地区海陆过渡带勘探的难点,针对地震波激发和接收条件差、干扰波发育等特点,在海陆过渡带地震波的激发、接收以及测量等方面进行研究:优选了气枪震源和炸药震源激发参数;改进了检波器及检波器固定方法,从而提高了检波器与地表的耦合效果;对检波器进行实时定位监测。采用上述措施,提高了地震采集资料的信噪比和分辨率,顺利完成了该区的地震采集任务。     

原始地震道校正组合技术

全数字化地震数据采集设备和计算机地震数据处理系统能力的提高,使室内以提高高频地震信号信噪比为目标的处理技术得以实现。原始地震道校正组合技术在减少高频信号损失、提高信噪比方面效果明显。对比模拟野外检波器组合实验与地震道校正组合可知,随着组合道数的增加,高频干扰波能量明显减少,但模拟野外检波器组合却存在有效波高频振幅值下降的问题;相反,地震道校正组合即可有效降低高频干扰又能保证反射波明显增强。实例表明地震道校正组合技术在识别小断层和小间距煤层方面效果显著。     

SI数据采集系统简介

经过20多年的实践,煤炭系统已能较好地实现落差≥5m断层、煤层5m起伏的二、三维地震勘探.受大道距（10～20m）、多组合、高频（60Hz、100Hz）检波器的幅频响应、狭长的束状观测系统、炮检方位角变化引起频率降低等因素的影响,极大地约束了分辨率的进一步提高.SI地震数据采集系统,以小道距、不组合、单点宽频数字检波器接收,无采集站的宽频带、高密度、高保真度、高精度的数据采集方法等独有特点,可在更大范围内提高垂向、横向分辨率,探测落差≤5m的断层、控制直径≤15m陷落柱等微小地质构造,适应煤矿回采的要求.     

提高海上单道反射地震记录信噪比和分辨率的方法技术

海上浅层单道反射地震的数据不需要水平叠加处理,该方法在更容易获得较好的保真度、较高分辨率剖面的同时,要求有高信噪比的地震记录为基础。通过对野外数据采集过程中噪声干扰情况的分析,合理地选择激发震源、检波器因素及仪器参数,不仅能够得到频带较宽、主频较高的高分辨率地震时间剖面,而且能够压制部分随机噪声;在资料处理流程中,采用有效的方法技术对数据进行信噪分离,削弱多次及绕射等干扰波的影响,可进一步提高单道地震记录的信噪比和分辨率。     

厚黄土区地震勘探数据采集试验

宁中煤田九龙川矿井,属陇东黄土高原,黄土厚深度达270m。为提高该区地震勘探资料质量,进行了数据采集试验:首先进行低降速带调查及微测井,确定该区速度分层及深度;然后根据潜水位深度及硬土层深度,分别进行了单井不同深度、单井不同药量、多井组合、组合井不同药量等激发方式的试验,以及不同频率的检波器及同一频率检波器组合接收方式的试验。最终确定了该区的数据采集参数为单井深度为12m、6井组合、药量2kg的激发方式及60Hz检波器3串2并组合接收方式。通过在该区的地震勘探数据采集参数试验,发现10Hz检波器组合接收的地震资料,叠加后的剖面分辨率在局部地段甚至优于60Hz,但60Hz检波器采集的数据整体信噪比较高。     

起伏地表检波器组合响应

在地形条件复杂、干扰波发育的地区,检波器组合接收可以大大提高资料的信噪比。这种组合就是用多个检波器同时接收地震波作为一个地震道的输入,它主要是利用有效波和干扰波传播方向的不同来压制干扰波。根据检波器组合响应的基本原理,将传统的水平面上检波器组合理论推广到起伏地表条件下,主要讨论了起伏地表检波器面积组合的响应情况,并对比了检波器组合滤波后有效波和干扰波的响应。通过分析可知,在地表倾斜的地区,随着倾斜程度的增大,沿上倾方向传来的干扰波压制程度增大,沿下倾方向传来干扰波压制程度减小。用反演方法对检波器组内距进行了优化,在已知检波器组合方向特性的情况下,得到与之匹配的组内距。数值计算表明,检波器组合滤波后的地震资料,有效波的响应明显高于干扰波的响应,信噪比得到很大提高。     

黄土塬区煤田三维采区地震勘探采集技术在王家岭矿区的应用

王家岭矿区属黄土塬地貌,各种干扰波十分发育,地震波吸收、衰减严重,主要煤层埋藏浅、层数多、小构造发育,常规煤田地震采集方法获得的地震资料信噪比和分辨率较低,难以达到采区地震勘探的“三高”要求。针对王家岭矿区实际特点,在精细调查浅表层黄土速度分层结构的基础上,综合采用逐点设计井深、震／检联合组合、低频检波器接收、大偏移距／高覆盖观测系统等关键采集技术,有效提高了地震资料信噪比与分辨率,获得了连续性较好的下组煤层反射波,为精细构造识别与岩性研究奠定了基础。     

检波器数量对组合压噪能力的影响

根据组合压噪的有关理论,在其他因素不变的情况下,采用数量越多的检波器,组合压制干扰波的效果越好。这使得人们认为在施工中应该采用尽量多的检波器以提高资料的信噪比。但是通过分析组合中检波器数量对规则干扰波,随机干扰波以及耦合高频微震衰减的影响证明:在其他因素不变的情况下,线性等灵敏度组合增加到"γ_max+3"个检波器以后(其中γ_max=组合基距/最小干扰波视波长), 组合对于规则干扰波的衰减能力不再随着检波器数量的增加而显著提高。在组合基距确定的情况下,检波器数量越多,对随机干扰的衰减越明显(包括在组内距小于随机干扰相关半径的情况下);但是增加到一定数量后,衰减效果不再出现明显变化。检波器数量的多少对衰减耦合高频微震没有明显作用。同时指出,确定组合中合理的检波器数量要与组合的摆放形式相结合;组合图形不合理的情况下,增加检波器数量不会显著提高组合的压噪能力;灵敏度分布不合理,是导致组合压噪能力降低的重要原因。在线性等灵敏度组合的基础上,利用玫瑰图进行分析,可以确定工区面积组合(包括道间混波后)中使用的合理的检波器数量。