地震勘探中速度信号转化为加速度信号的分析及应用

目前,广泛应用在地震勘探中的检波器类型主要是速度型检波器和加速度型检波器,分别接收振动的速度信息和加速度信息,不同类型的检波器接收的地震资料具有不同的响应特征.在滩浅海地震勘探中,不同的地表区域使用不同类型的检波器接收,滩上使用速度检波器接收、海中使用加速度检波器和速度检波器组成的"双检"检波器接收,所以存在着两类检波器资料的拼接、融合处理问题.本文在理论上通过速度检波器和加速度检波器机电转化原理不同,跟踪不同物理量说明了两种信号之间的关系,并通过理论分析、实际的地震数据资料分析和证明了速度信号通过微分计算转化为加速度信号的可行性和正确性,并进行了相应的对比和验证.在滩浅海以及浅海地震勘探中应用加速度检波器和速度检波器联合采集后,应用这种转换方法进行资料的拼接处理和融合处理,得到的地震剖面质量得到了很好的提升.     

地震勘探中加速度信号转化为速度信号的分析及应用

陆上地震勘探中多采用速度型检波器接收,随着单点高密度地震勘探的开展,加速度型检波器也被日趋广泛的应用.这两种检波器接收的地震信号具有不同的响应特征,在地震勘探中经常会遇到这样的情况:两个相邻区块分别应用速度型检波器和加速度型检波器接收,需要将这两个区块的地震资料进行连片处理,两类检波器接收资料如何处理拼接?本文在理论上分析了加速度检波器测量的加速度信号和速度检波器测量的速度信号之间的数学关系;并通过数值数据模拟分析、实际的地震数据资料分析证明了加速度信号通过积分计算以及去除积分误差后转化为速度信号的可行性和正确性,并进行了相应的对比和验证.在不同类型检波器接收地震资料的拼接处理过程中应用这种转换方法进行资料处理,得到一致性很好的地震剖面.     

速度、加速度检波器及其获取信息的研究(英文)

本文从两种类型的地震检波器(10hz动圈式速度检波器和压电加速度检波器)及其检测介质的两种运动动参数(速度和加速度)入手,测试和对比分析了它们的频率响应函数,指出了二者的差异。又对两种检波器进行了冲击振动试验和结果对比,分析了其响应信号的特征和携带信息的能力。并于某地区在可比条件下进行了地震数据采集对比试验,对用两种检波器采集得到的单炮资料和叠加时间剖面进行了对比分析。结果表明,加速度信号更能满足当前和今后地震勘探对地震信号的高信噪比、高精度、高分辨率和大信息量的要求。     

速度、加速度检波器在超深层地震勘探中应用效果分析——以川南赤水地区为例

川南地区重要产气层之一的震旦系灯影组埋深约9000 m,以往多期地震勘探未能取得高品质资料,原因之一就是灯影组反射信息频率较低,而常规检波器(六串两并20DX-10 Hz速度型检波器)在低频段衰减严重,未能完整接收到地震反射信息.为得到深层高品质的资料,在川南赤水地区开展了不同类型检波器试验研究工作,首先研究了3种检波器(20 DX-10 Hz速度型检波器、自然频率5 Hz速度型检波器、单点陆用压电加速度检波器)的幅频特征,分析了不同检波器对低频信号接收能力的差异;对比测试了3种检波器对主频为25 Hz的雷克子波的波形、频率响应;结合实际地震资料,分析了加速度型检波器的实际地震资料在加速度域和速度域的频率特征;最后将加速度检波器地震资料转换至速度域,与其他两种速度型检波器地震资料对比分析得到以下认识:(1)加速度检波器具有宽频带特性,对提高分辨率较为有利,适用于勘探目的层相对较浅地区的高分辨率勘探.(2)加速度检波器地震资料在加速度域、速度域两种不同域的资料差别较大,前者积分转换虽然提高了低频段响应但频带变窄,不利于提高分辨率,生产中使用原始域数据更为合适.(3)野外实际资料表明,低频速度型检波器在保持常规20DX-10 Hz的勘探效果的基础上提高了低频段的响应,与加速度检波器转域后的低频效果接近,频带比加速度检波器转域后要宽,更加适合超深层地震勘探.     

速度型与加速度型检波器的信噪比比较

在石油勘探中,动圈式速度型检波器以及MEMS加速度型检波器是当前野外采集施工中应用最为广泛的两类检波器.两类检波器采集数据的信噪比存在差异,往往前者较后者稍高.作者在分析了两种典型检波器工作原理、野外采集阶段有效信号与噪声的比较特征以及不同信噪比计算方法的基础上,模拟、分析了两种典型检波器数据信噪比存在较大差异的表现以及原因.认为地震数据用加速度表征后,时域的视觉信噪比降低了,但是数据所代表机械振动中信号与噪声的物理能量对比并没有随着表征量纲的差异而改变;也就是说,数据背后的“物理信噪比”并没有改变-无论采用何种量纲进行表征.加速度表征地震数据的视觉信噪比降低是由于地震信号的低频端较高频端具有更高的“物理信噪比”导致的.速度、加速度两种类型检波器的信噪比比较应该在同一个域内进行.     

海陆两栖地区地震勘探新型检波器的研制及应用效果

本文分析了海陆两栖地带地震勘探中同时使 用的速度检波器和加速度检波器存在的差异及其对 地震信号的影响;在此基础上,设计研制出了陆用 压电检波器,并对其性能特点进行了分析;通过试 验资料分析,消除了海陆两种不同机理的检波器资 料的相位差的问题,陆用压电检波器和水中压电检 波器记录信号的频带和能量达到一致,提高了地震 资料的分辨率;实现了海陆地区可以同时采用相同 机理的检波器进行地震信号的接收,解决了滩海地 区速度检波器和加速度检波器长期混用的问题。     

MSH法直接将地球勘探测线转化为深度,密度剖面

根据运动学中的动量守恒定律、分析地震勘探过程中地震波在地下介质中的传播过程,利用反射能量、透射能量与人射能量的计算公式和检波器转化的电信号与地下密度界面反射地震波波动能量的等效原理,推导出直接求层速度和层密度公式。利用某一反射界面直接测得的波速或依据钻孔资料求得的平均速度,在计算机上就可直接计算出各地震测线物性层的埋深和密度（速度、波阻抗）,由此地质工作人员依据已知地质柱状剖面（钻孔资料）可进一步     

光栅Bragg地震检波器的传感特性研究(英文)

针对目前石油地震勘探的瓶颈—检波器性能差的问题,设计了一种新型光纤Bragg光栅（FBG）地震检波器,阐述了其工作原理,并从理论上给出了检波器的响应函数等参数。由于FBG的传感优势,这种新型地震检波器动态范围可达94dB,灵敏度高,重量轻,造价低,是理想的新一代地震勘探信号采集单元。     

模拟与数字检波器记录精度对比及其对信噪比的影响

动圈式模拟检波器与MEMS数字检波器是当前地震勘探野外采集中非常具有代表性的两种检波器,前者的典型代表是20DX,是无源检波器;后者的典型代表是法国Sercel公司生产的DSU系列,是有源检波器.在经由地震仪采集地震信号的时候,20DX产生的模拟电信号由A/D转换器完成模数转换,由地震仪记录到磁带上;DSU系列则借助检波器自身的ASIC芯片完成模数转换.由于以上转换过程以及其他参与信号采集的元器件不同,二者的动态范围是有差异的.同时,因为20DX检波器是速度检波器,DSU系列是加速度检波器,所以容易使得人们在判定其由A/D转换器记录位数以及本底噪声定义的瞬时动态范围对数据信噪比的影响时产生混淆.基于模拟数据以及实际试验资料,验证了DSU系列加速度检波器在记录地震数据时,并没有信噪比方面的优势.     

陆用压电单点检波器研发与应用

目前地震勘探中广泛使用动圈式检波器组合接收地震数据,动圈检波器动态范围只有60 dB、灵敏度低、响应频率范围窄,不能同时检测深层低频地震信号和分辨率所需要的高频信号,使得24位地震仪器120 dB动态范围的指标不能真正发挥作用.检波器组合造成的叠加效应也会在一定程度上降低频率、模糊地震反射特征,已经不能满足当前高精度勘探开发的需求.研究团队经过多年技术攻关,先后攻克了压电陶瓷一致性与抗冲击能力差、低频响应差、电池长期供电等技术难关,自主研发了陆用压电单点检波器,具有频带宽、动态范围大、灵敏度高、兼容性好等优势,技术指标达到或接近了DSU、GAC等国外数字检波器的水平.在实验室测试及多个区块对比实验的基础上,实现了产品定型与工业化生产,在胜利油田东风港三维首次使用了陆用压电检波器进行地震生产,取得了良好的应用效果,对推动东部老油区单点高密度地震技术的进步具有积极的示范作用.     

MSH法直接将地震勘控测线转化为深度、密度剖面

根据运动学中的动量守恒定律、分析地震勘探过程中地震波在地下介质中的传播过程,利用反射能量、透射能量与入射能量的计算公式和检波器转化的电信号与地下密度界面反射地震波波动能量的等效原理,推导出直接求层速度和层密度公式.利用某一反射界面直接测得的波速或依据钻孔资料求得的平均速度,在计算机上就可直接计算出各地震测线物性层的埋深和密度(速度、波阻抗),由此地质工作人员依据已知地质柱状剖面(钻孔资料)可进一步将深度、密度(速度、波阻抗)剖面解释成深度岩性地质剖面,为解释油气层、计算油气储量、各种地质构造提供更为可靠的物探依据.     

滩浅海两栖地区油气地震勘探激发接收技术研究

针对海陆两栖地区地震勘探激发、接收中存在的问题,通过改造炸药震源的装药结构和起爆方式,研制出了一种新型激发震源,提高了激发信号的品质,减小了与气枪震源之闻的信号差异;在接收技术上,研制了新型压电检波器以代替常规的沼泽机电检波器,提高了接收地震信号的频率,实现了水陆相同感应机理的检波器同时接收地震信号,消除了两种不同检波器造成的信号差异;通过对两种新技术的试验分析,认为明显提高了地震资料的分辨率和信噪比,促进了海陆两栖地区地震勘探技术的发展．     

光纤布拉格光栅地震检波器的实验研究

光纤布拉格光栅(FBG)是一种新型的传感元件,具有分辨率高、精度高、抗电磁干扰能力强、频带宽等优点.本文以光纤布拉格光栅为敏感元件,设计并制作了一种地震检波器,建立了地震检波器的力学模型,并推导出地震检波器固有频率和灵敏度的理论公式.理论分析了影响地震检波器动态特性的因素,并进行实验对该FBG地震检波器的性能进行研究,实验结果表明:该FBG地震检波器在5～55Hz的振动频率范围内,具有良好的线性响应,而且输出稳定、灵敏度高,适用于地震勘探.     

海域天然气水合物勘测的地球物理方法

到目前为止,已经探明的天然气水合物储量要远小于预测的水合物储量.这种现状不同程度地反映出我们对天然气水合物赋存规律认识不足,和对天然气水合物勘探方法认识不足.本文根据作者多次参加水合物地球物理调查国际航次的认识及文献资料,综述了海域天然气水合物勘探方面一些有效的地球物理技术方法,以利于我国海域天然气水合物的勘探工作以及勘探方法的创新.本文指出,地震勘探是目前进行天然气水合物勘探最常用、也是最重要的方法.地震方法主要包括传统的单道、多道地震方法、高分辨地震方法、深拖多道地震探测方法、海底地震仪方法、多道-多分量海底地震电缆方法、海底地震检波器方法等.此外,根据水合物发育区特有的海底地形地貌特征和水体异常特征,根据水合物发育所需要的温度-压力场特征、电磁特征和含水合物地层的剪切模量特征发展的多波束方法、旁扫声纳方法、海底热流探测方法、海底电磁方法以及海底重力测量方法等都在海域天然气水合物勘探中有着很好的效果.     

微震研究与应用进展

随着地震观测台站密度的不断增加以及地震检测技术的快速发展,微震研究受到了地震学界的广泛关注。与发震周期较长的大地震相比,微震复发周期短、发生频次高,可以获得更高分辨率的地壳内部介质物性和应力状态等变化信息。微震在许多领域具有广泛的应用,如研究断层几何形态、前震与地震成核的关系、余震时空演化特征及余震触发机理、远程动态触发现象、重复地震、诱发地震以及非火山震颤信号的检测等。高精度的微震定位结果可以揭示断裂带的精细几何形态和深部活动过程,促进对断层特性和地震物理过程的深入认识。本文简要总结了国内外微震研究的主要进展,包括微震检测的主要方法和微震在多个领域的研究实例,并对微震在地震科学中的应用前景进行了展望。     

青藏高原冻土区天然气水合物地层的岩石物理分析

为了获得青藏高原冻土区天然气水合物地层的物性特征,采用岩石物理方法进行分析.首先,对青藏高原冻土区DK-1、DK-3和DK-4三个井孔制作了速度密度交会图,并比较了不同岩性水合物地层的差异.其次,基于DK-1和DK-4含水合物粉砂岩层段的测井数据,提取了水合物地层骨架的物性参数,包括纵波速度、横波速度、密度、体积模量和剪切模量.最后,依据水合物地层各主要成分的物性参数,建立了基于K-T方程的岩石物理模型和区分填充模式的岩石物理模型,将两类模型的速度曲线分别与实际地层数据进行了对比,并分析了模型与实际地层的近似程度,发现填充模式Ⅱ的水合物岩石物理模型更符合实际情况.冻土区水合物地层具有速度大、密度小的特征,砂岩水合物地层相比泥岩地层在速度和密度方面更具规律性,DK-4井孔165.80~166.35 m层段中水合物作为岩石骨架的一部分更能反映其物性特征.     

土的动剪切模量非线性特性对地震动的影响研究

通过一维等效线性化方法研究土的动剪切模量非线性特性对土层地震反应的影响,主要分析动剪切模量比与剪应变关系曲线以及最大动剪切模量对反应谱特征周期和地表加速度峰值的影响。结果表明,对于小震和中震,土的动剪切模量比和最大动剪切模量对反应谱特征周期略有影响,对地表加速度峰值影响并不明显;但对于大震,对反应谱特征周期和地表加速度峰值影响较大,随着动剪切模量比和最大动剪切模量的增大,反应谱特征周期减小,地表加速度峰值增大,土层越厚其影响越大。二者对比结果表明,强震下土的动剪切模量比与剪应变关系曲线对地震动的影响程度要比最大动剪切模量对地震动的影响大得多,说明强震下土的动剪切模量比与剪应变关系曲线对土层地震反应会产生更显著影响。     

跨安宁河断裂带浅孔综合地球物理测井成果分析

利用综合地球物理测井技术测得跨川西安宁河断裂带冕宁—西昌段两个钻孔的电阻率、声波速度、自然电位、自然伽马等4种综合测井曲线,并结合钻孔取芯资料得到了钻孔周围所钻遇岩土层的综合物性参数．本文得到的综合测井解释成果客观真实地反映了安宁河断裂带东、西两盘的介质物性和岩性特征,揭示了断层东、西两盘地层的纵波速度变化、视电阻率值等物性变化特征,为研究安宁河断裂带的物质组成、介质物性、断层结构及其活动状态提供了基础资料．综合地球物理测井技术有望成为监测活动断裂带附近介质物性参数动态变化的一种新手段．      

基于两级尺度粗化的裂缝-多孔隙介质地震响应分析方法

实际地震勘探中,储层物性参数的差异是导致地震波响应特征发生变化的根本原因,而建立储层物性参数与地震响应特征之间的联系,需要跨越微观孔隙尺度、介观测井尺度以及宏观地震尺度等三个不同尺度空间.本文基于已知井的岩石物理实验数据和测井数据,利用复杂多孔隙介质理论将微观尺度孔隙岩石粗化到介观测井尺度,利用Backus平均理论将介观测井尺度的模型进一步粗化到宏观地震尺度,最终,得到地震尺度裂缝-多孔隙介质模型.其数值计算结果与测井数据和地震数据的对比表明：基于两级尺度粗化算法的裂缝多孔隙介质模型在给定参数下是有效的,且基于该模型的地震响应特征分析方法能够对储层的地震响应特征随物性参数的变化进行分析.     

流体饱和砂岩在高压下的物性参数

一、引言 岩石在高围压下的物性参数,包括岩石的体应变、裂纹孔隙度、密度、纵波速度、横波速度和波阻抗等,对石油地球物理勘探和其它许多地球物理学分支都具有十分重要的意义。当前岩性地震和油储地震的发展,为划分地下地层及油气层提供了可能性。由于地下地层构造和岩石物理性质都是未知因素,从而引起解释的不确定性。所以,在实验室内模拟地层环境,测量岩石的物性参数,具有重要参考价值。