微型检波一体化三分量地震仪及其应用

讨论了一种微型便携式地震仪的设计思路,该仪器具有本安防爆,重量轻、低功耗、高精度、高采样率等特点,内置三分量检波器,采集数据原位数字化且原位存储,能极大限度地抵抗外界干扰,提高采集信号的信噪比,实现了地震勘探检波一体化的理想采集条件。该仪器适用于恶劣环境条件下的高精度浅层多波勘探,如岩土体强度的原位测试、残余煤厚探测与工程检测等。通过实际应用证明该仪器应用范围广阔。      

提高地震勘探采集数据分辨率的有效方法

高分辨率地震勘探是进一步提高解决地质问题能力的有效手段,其本身是一项“系统工程”。本文着重介绍通过改进地震仪及检波器的性能,获得高分辨率地震采集数据的方法原理及实际应用效果     

槽波地震勘探研究进展

槽波地震勘探技术经过长期发展与完善，在探测煤层内部构造发育、煤层厚度变化、夹矸分布形态等方面均取得了较为可靠的效果。为全面系统地了解槽波地震勘探技术，促进槽波地震勘探技术的发展，回顾了槽波地震勘探技术现状。首先，简述槽波地震勘探的原理；然后，依据槽波地震勘探的流程，按照震源激发、信号采集、预处理、信号提取、数据处理与分析的步骤，对相关技术的工作原理及方法进行分类整理，并对不同震源激发形式、信号提取方式以及数据处理技术做了对比分析；最后，系统总结了槽波地震勘探技术在煤厚分析、夹矸判别、构造识别等方面的工作和应用现状。目前，煤矿井下槽波地震勘探技术存在一定的局限性，探测精度等难以满足地质探测需求，今后，开发槽波雷达提高槽波地震勘探的精度是一个很好的发展方向。      

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。      

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。     

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。     

钻孔槽波地震勘探的研究

槽波地震勘探通常是在一条或几条巷道中进行。本文讨论了利用钻孔进行槽波地震勘探的方法、实现装置及资料的分析与解释。该方法切实可行,拓宽了槽波地震勘探的应用范围,对煤矿利用槽波探测小构造有实用价值。      

基于MEMS与LwIP的煤矿三分量地震数据采集系统

针对当前煤矿地震数据采集传输系统中数据传输实时性差,数据传输量有限的问题,以及数据采集需要满足多波宽频的要求,设计了基于MEMS与LwIP的煤矿三分量全波地震数据采集系统。该系统由MEMS三分量检波器、数据采集单元、高性能防爆路由器、高性能嵌入式主机及采集控制软件、主机监控软件构成。采用MEMS加速度芯片VS1002作为检波器芯体,利用其高灵敏度、宽频带响应等特点;主机监控软件完成对全波采集单元监控、管理及简单的数据处理功能;全波数据采集单元实现了三分量地震信号的数据拾取、转换、存储和数据输出;系统采用分布式控制方式,可实现系统的灵活组合与拆分,提高了采集信号的质量,增强了在煤矿中的适用范围。实验结果表明:与常规地震采集系统相比,本系统具有抗干扰力强,响应频带宽的特点,可在恶劣环境条件下捕捉到频带较宽的地震信号。      

嵌入式Linux技术在遥测数字地震电源站中的应用

高精度遥测数字地震仪作为新一代地震勘探仪器,对我国油气资源的地震勘探开发起着极其重要的作用。嵌入式Linux技术是一种基于嵌入式微处理器的高性能、低功耗的嵌入式系统解决方案,为研制新型遥测数字地震电源站提供了一条新途径。介绍了应用PPC405高性能嵌入式微处理器及FPGA芯片构建的双层堆叠式电源站硬件系统,并在该硬件构架上完成了U Boot、嵌入式Linux内核、JFFS2文件系统的移植及电源站相关驱动程序和应用程序的开发,实现了遥测数字地震电源站的数据传输和网络交互功能。     

欧美应用地球物理现状——多波地震勘探

随着多道遥测地震仪和三分量数字检波器的问世及数字处理和资料解释技术的进步，众多欧美大学、研究所及油气公司的地球物理学者针对多波地震勘探理论、资料处理模块、纵波对比试验等开展了大量的研究工作。目前深层横波震源技术尚不成熟，大量的多波技术研究仍然是针对转换波。为保证纵波资料质量，一些项目将传统检波器获得的纵波资料与三分量获得的纵波资料进行对比，即用三分量数字检波器采集的同时，仍用传统纵波检波器进行采集。此外，与三维三分量地震勘探相配套的三维多波VSP技术等也处于研究之中。     

浅层高分辨率反射地震试验研究：以雄安新区第四系为例

雄安新区城市规划建设对地下空间的高精度勘探提出了高要求,作为具有高分辨率的地面物探方法,反射波地震勘探技术具有良好应用前景。本文探究了厚覆盖区条件下的高精度有效反射地震探测技术,并利用反射纵波技术在雄安新区进行提高浅层分辨率的地震勘探方法试验。根据实际探测目标,通过对比分析不同检波器、震源类型、道距大小及接收排列长度等不同采集因素试验效果,探究已有条件下适宜的震源类型和最佳采集参数。结合实际资料处理和分层解释,试验研究表明,采用高频检波器、选择可控震源激发效果最佳,针对试验目标,结合小道距、适当排列接收等措施,可有效提高厚覆盖区50~300 m深度内反射纵波地震勘探的纵向分辨率,试验获得了丰富的有效波组信息,为内部地层精细划分和解释提供了依据。该方法可为类似环境下城市地下空间的精细探测提供有益参考借鉴。     

槽波地震法特殊观测系统设计的探讨

系统地总结了该观测系统设计的原则、类型、方法及其独特的应用。      

新型煤矿井下单分量无缆地震仪研制

槽波地震勘探技术具有探测范围广、准确率高的特点,在煤层地质构造的精细化勘探中作用越来越重要,但当前地震勘探装备多数体积笨重、施工布设大量线缆,效率低下,施工成本较高,严重制约了煤矿井下高精度槽波地震勘探技术的发展。针对上述问题,借鉴节点式地震仪的设计理念,将动圈检波器与采集控制电路、时间精度保持电路以及电源电路一同集成在一个完整的腔体中,省去大线传输,观测系统灵活、无约束,解决煤矿井下复杂工况环境下多道数地震数据采集的问题。并设计授时同步装置,通过GPS授时与温补晶振相结合的时钟机制,解决各个采集单元间的时间同步性问题,实现采集系统的小型化、轻量化、高集成度化。经过实验室及现场测试,各项性能指标均满足设计要求。      

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。      

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。     

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。     

宁夏石槽村井田地震勘探难点及对策

宁夏石槽村井田地震勘探区,地表为风成垄状及新月形流动沙丘．其疏松的沙丘对地震波能量及频率吸收衰减强烈,噪声干扰强,严重降低了资料的信噪比及分辨率,且起伏的沙丘引起的静校正问题也较突出。对此提出了以提高煤层反射波信噪比为主要目的,以提高小断层识别能力为目标的勘探方法．如：高覆盖次数、高频激发、组合检波器面积接收等野外数据采集技术,以及动校正、静校正、子波一致性处理、叠前串联反褶积处理、子波压缩等一系列地震资料处理技术。与原详查成果比较,该区三维地震勘探新发现断层15条,背向斜3个。地震勘探成果表明,针对该沙漠区采取的一系列技术措施,可获得较好的勘探效果。     

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。