高保真高分辨率遥测地震勘探采集系统研制及应用

矿产资源勘探尤其是金属矿勘探具有地质条件复杂、勘探深度大、分辨率要求高等特点.常规地震勘探技术与装备难以满足复杂地形高精度三维地震勘探需求.针对该技术难题,研发一套高保真、高分辨率轻便分布式混合遥测地震勘探系统迫在眉睫.鉴于此本文开发了信号高保真高分辨率数据采集技术、实时通讯及采集单元无址链接技术和多媒介混合遥测技术等一系列关键技术.成功研制出SE863单站单道分布式混合遥测地震数据采集系统,该系统由31位高分辨率采集单元链、集3 G/4 G无线通讯及有线通讯的交叉数据管理站、便携式主控站以及测控软件组成.支持二维、三维高密度地震反射波勘探、散射成像、天然源透射成像等地震数据采集工作.利用该套系统与428XL地震数据采集系统进行同步对比,并将该系统交付第三方使用完成了1 km²三维地震勘探实验,结果表明该系统设备轻便、性能稳定、分辨率高、数据质量好,是我国具有完全自主知识产权的高精度轻便分布式地震勘探技术装备,大大增强了我国地震勘探技术核心竞争力.     

地震散射波模拟成像方法在铜陵某矿区的应用

针对深部隐伏的金属矿床,以铜陵某矿区为例,应用散射波正演模拟技术,对金属矿地震数据野外采集中涉及的偏移距、覆盖次数、道间距等参数进行了不同炮记录的模拟对比,辅助指导非均匀地质体金属矿地震勘探野外数据采集的观测系统设计;针对该地区实际采集的地震数据,应用基于等效偏移距的共散射点成像方法,对金属矿地震数据进行了处理,通过与常规反射波法处理结果对比,散射成像效果较好,说明散射波技术在金属矿地震勘探中应用有一定的可行性和适用性.     

高分辨深反射地震探测采集处理关键技术综述

深反射地震勘探以其可靠性强和精度高的特点,一直作为深地探测的主要技术之一.其中分辨率又作为评价深反射地震勘探质量的关键指标之一,在理论研究及实际生产中都有着重要的意义.文章将深反射地震勘探中影响分辨率的主要因素划分为采集、地质、处理三方面,采集因素主要包括子波激发、空间采样率、接收及观测系统设计;地质因素则主要包括深部波阻抗变化、深部地质体尺度、浅部构造、吸收衰减等,针对以上因素人们提出了静校正、振幅恢复、反褶积、偏移等处理方法来提高深反射地震勘探的分辨率.本文阐述了影响深反射地震勘探分辨率的主要因素,并对提高深反射地震勘探分辨率的主要方法进行了总结与展望.     

基于ADS1281的单通道无缆存储式地震仪的设计

针对高精度地震数据采集的需求,设计并实现了一种单通道无缆存储式地震仪.为了提升系统在噪声,动态范围,功耗等方面的性能,该地震仪采用了32位模数转换芯片——ADS1281,结合STM32、GPS模块、SD卡等单元,可以实现32位地震数据采集以及自存储.该仪器采用单站单道,独立存储,集中回收的工作方式,以提高地震数据采集系统的数据可靠性以及整个采集系统的道数扩展能力.最后,通过测试实验验证了仪器的功能.     

基于ZigBee对地震勘探数据精度提高技术的方法研究

针对传统地震勘探方法不能准确获取高精度勘探数据,提出基于ZigBee对地震勘探数据精度提高技术的方法。采用全站仪极坐标法根据地震勘探地区地质和地表结构进行空间定位划区,利用地震勘探技术,通过分析地震波的传播方式及影响检测效果的地震分辨率因素,获取引入差分GPS定位模块的勘探仪器探测的地震数据;运用射线追踪技术,对地震数据中的破损数据进行检测追踪,采用专用检测设备提取破损数据,并对其修复处理;创建由MEMS加速度传感器和ZigBee模块构成的检测系统,并根据拓扑结构网络实现对地震勘探数据的质量检测,以提高地震勘探精度。根据仿真实验验证,该方法具有较高的地震勘探数据精度和有效性,可为相关工作提供较大的帮助。     

三维激发极化法反演研究及其在金属矿勘探中的应用

激发极化法在金属矿、硫化矿等资源勘探方面应用较广.随着勘探设备与计算机硬件的发展,所采集到的数据具有观测数据量大、布极方式多样等特点.针对实测数据的特点,我们研究完成了基于并行技术的激发极化法对数反演算法,该算法具有如下特点：（1）通过压缩存储技术和并行技术的集成实现了可以处理大数据特征的反演算法;（2）利用对数反演来约束每次计算得到新模型的电导率恒为正,充电率在0到1之间变化,从而保证反演的稳定性和可靠性.本文首先设计了两组对比模型进行试验,通过对不同区块数据采用不同加权的方式来减弱噪声对反演结果影响的效果;其次,采用并行技术提高了反演的计算速度,并利用理论模型分析了不同电极装置对反演分辨率的影响.最后,在甘肃某金属矿开发前景区利用激发极化法开展了中梯装置的采集工作,利用加权后的观测数据反演推断出了测区金属矿开发靶区的大致位置及分布特征.     

内蒙古准苏吉花铜钼矿区三分量地震试验研究

三分量地震技术在能源勘探中发挥了重要作用,并取得了明显的地质效果.在金属矿勘探中,三分量地震的效果如何,有助于解决什么样的地质问题,还未曾开展过这方面的试验研究.为探讨三分量地震技术在金属矿勘查中的探测效果,我们在对内蒙古准苏吉花铜钼矿区钻孔岩心标本进行密度和速度测试的基础上,开展了三分量地震试验研究.试验采用炸药震源激发,单个正交28 Hz三分量检波器接收,多次覆盖的工作方法.通过对三分量地震数据进行处理,获得了能够用于解释的纵波和转换波地震剖面.分析纵波和转换波地震剖面能够看出,纵波剖面上的波组特征更明显,转换波剖面上的信息量更大,把两者进行综合解释,有利于金属矿地震资料的解释.利用所获得岩矿石弹性参数和地质资料,对获得的试验地震剖面进行了解释,根据试验剖面上的地震波组特征,认为在该8勘探线地质剖面以外NE一侧,有可能寻找到深部隐伏金属矿.     

单点高密度地震勘探技术研究综述

常规组合采集方法存在组内干扰等缺点,不能满足高精度地震勘探的需要.为此,单点高密度地震勘探技术受到越来越广泛的关注.该技术采用点激发、点接收、小道距、大道数的采集方式,在室内进行数字组合等处理,与常规组合勘探相比可以提高施工效率;消除组内干扰;提高噪声压制的精度;输出多种组合数据;提高地震资料的分辨率和成像精度,改善油藏特征描述等,很好地适应日益复杂的勘探形势的需要.该技术的理论研究已经取得了很多进展,实际应用效果也比较好.尤其是WesternGeco公司,走在该技术的发展前沿,进行了许多成功的陆上和海上勘探试验.但是该技术存在信噪比低,数据量大等问题,其具体实施方法还有待进一步研究.     

浅层三维地震勘探技术的水利工程应用

三维地震勘探技术一直被成功地应用于石油、煤炭等中深层勘探领域,对于深度小于100 m的浅层三维地震勘探,由于受到多种条件的限制,相关的研究和应用成果还很少.为了研究浅层三维地震勘探技术的应用特点,以南水北调某工程为研究对象,深入研究并开发出了服务于工程的浅层三维勘探采集、分析、处理、成果展示系统.包括设计符合现场地震地质条件的三维地震观测系统、针对浅层三维地震资料的特点对数据进行处理和解释、建立现场三维地震地质数据体.研究结果表明:浅层三维地震资料总体信噪比较高,获取的现场高精度三维数据体准确揭示了覆盖层的深度信息.     

内蒙古准苏吉花钼矿及外围反射地震和层析成像探测

由于金属矿区地质构造的复杂性,地震反射方法在金属矿区的应用效果一般较差.为解决金属矿勘查中的方法技术问题,在内蒙古准苏吉花斑岩型钼矿床及其外围地区开展了地震层析成像和高精度反射地震联合勘探的方法技术研究.高精度反射地震采用2台套大功率可控震源激发,5m道间距,960道接收,80次水平叠加的工作方法;地震层析成像采用了1000道采集,10m道间距,9990m接收排列长度,采用炸药震源激发,炮间距约2500m,最小炮检距10m,最大炮检距10500m,采用排列中间或单边激发的相遇观测系统.两种探测方法均获得了能清晰反映深部地质结构和构造的反射地震和层析速度剖面.试验研究结果表明,地震层析成像不但可弥补反射地震资料在探测浅表层方面的不足,而且还可为反射地震资料偏移处理提供有用的速度信息,从而提高反射地震资料的处理效果;该联合勘探结果还为在该区寻找深部隐伏金属矿指明了新的找矿靶区.     

反射地震技术在深部金属矿勘探中的应用现状及展望

随着浅部找矿难度的增加,金属矿的勘探将进一步向深部进军.受勘探深度与精度的限制,常规地球物理勘探技术难以准确刻划深部金属矿控矿结构.作为深部探测的核心技术,反射地震技术具有探测深度大、分辨率高等特点,正逐步成为解开深部构造矿床勘探难题不可或缺的重要手段.本文回顾了近年来反射地震技术在深部金属矿勘探中的取得的重要进展,包括了岩石物性基础、三维地震技术、井中地震技术以及正演模拟等方面.这些事例表明,反射地震技术在金属矿勘探中具有很高可行性与广阔的应用前景.然而,相比于油气行业,现阶段金属矿反射地震勘探无论在岩石物性测量还是数据采集、处理与解释等方面都存在着明显的不足,还需要不断地认识和改进.最后本文就金属矿反射地震勘探应用中存在的这些问题提出了该技术进一步发展的主要方向,旨在为我国典型成矿带深部金属矿勘探工作提供一些借鉴.     

用于陆上宽频地震采集的设备及应用实例

宽频带、宽方位、高密度地震数据采集是近年地震勘探的重要发展方向,随着现代电子设备的可靠性大幅度提高,使得"两宽一高"采集技术得以推广应用。本文重点介绍陆上地震采集可控震源设备(Nomad系列)和数字检波器(DSU1-508)针对采集需求所做的技术改进,如何在保证生产效率、降低采集成本的前提下,使高密度采集成为可能,并满足深层勘探和高精度勘探的需求。通过分析高密度采集数据的处理结果并与常规采集效果进行对比,结果表明新一代设备在拓宽频带,提高分辨率的同时,极大地改善了成像质量。     

分布式三维电法研究进展

自然界中几乎所有的地质结构都是三维的,尤其是对于矿体形态变化很大的金属矿,常规的二维电法探测很难准确刻画其三维形态,另一方面,极化率参数对硫化物金属矿的反映更为直接有效,因此开展三维电法工作获取电阻率和极化率三维形态,是深部矿产资源探测的迫切需求,也是当前电法的发展方向.本文从原理、装置、硬件系统、反演方法及软件等方面,介绍了分布式三维直流电法勘探研究进展.通过对TITAN-24、NEWDAS和IRIS分布式系统的特点及其应用实例分析,发现由于同时观测不同方向的电性参数,大大提高了横向分辨率;大功率、大极距的采集方法,有效加大了勘探深度;分布式的测站布设,提高了工作效率;采用全波形记录前提下,在干扰严重的老矿山周边,仍能采集到有效的电法数据,为危机矿山的深、边部找矿开辟了新的途径.     

一种基于压缩感知的地震数据重建方法及其在城市活断层地震勘探中的应用

在城市地区采用地震勘探方法时,由于地表障碍物、地形等因素的影响,地震检波器不能按照观测系统设计规则布设,采集的地震数据存在道缺失,常规的浅层地震数据处理方法由于没有采用数据重建方法,因此会影响地震数据处理和解释的效果.压缩感知技术被引入到地震勘探中已经有十余年,但都是在石油地震勘探中应用,其原因是石油地震勘探数据量大,信噪比高.由于浅层地震勘探的覆盖次数小,信噪比低,在浅层地震勘探中应用压缩感知技术存在一定的挑战,能否应用压缩感知技术于城市浅层地震勘探尚未可知.本文对压缩感知理论在浅层地震勘探中的应用进行探索,将模拟的压缩感知采集的数据进行重建;以曲波变换为稀疏变换,通过构造0-范数的一种逼近函数建立稀疏反演模型,并提出了一种快速的求解方法.模拟数据实验表明,本文方法能够很好的对缺失地震数据进行重建.对某地区地震活断层勘探的实际地震数据进行了模拟的压缩感知采样和数据重建,并对原始数据、压缩感知采集数据和重建数据分别进行了相同的地震数据处理,偏移成像结果验证了基于压缩感知的重建方法能够获得和常规采集数据相当的处理结果.本文验证了基于压缩感知的地震数据重建技术在浅层地震勘探中的可行性,为后续的研究打下了良好的基础.     

单点高密度地震资料的信息重构去噪处理方法

单点高密度地震勘探技术采用点激发、点接收、小道距、大道数的采集方式,可以弥补常规组合采集方法存在组内干扰等缺点,满足高精度地震勘探的需要.单点高密度地震资料单炮记录信噪比较低、去噪难度较大,采用常规去噪技术效果不理想.单点高密度空间采样具有空间无假频采样,真实记录地震波场的优势,可以对单炮记录数据进行信息重构.信息重构去噪处理方法,就是根据噪音差异最大化的去噪思想,将单点高密度地震资料的信息进行重构,尽量使得重构后的资料中噪音在各地震道之间的差异加大,然后再进行去噪处理.信息重构方法可以在时空域实现,也可以通过分频处理实现.该方法简单灵活,可以得到较好的去噪效果,改善地震资料的成像精度.     

浅层地震勘探数据拟同步采集时差分析与实践

理想的地震勘探数据采集,其硬件系统采用多道同步方式实现,保证多路信号的时间或相位一致性.理论时差分析表明,就地震信号的初至时刻来看,多路同步采集系统也存在系统误差.浅层地震勘探数据记录道数少,采用单个A/D模数转换器件通过逻辑系统控制实现少量地震道的多路循环分时采集,在满足采样定理所需采样频率和不增加地震信号初至系统误差的前提下,可以以较少的硬件成本实现浅层地震信号的有效采集,这种采集方式我们称之为有效拟同步采集;通过实践证明了其采集方式的有效性.     

黄土塬地区煤田三维地震综合处理技术

黄土塬地区进行的煤田三维地震勘探中,往往受到各种复杂条件的限制,使野外地震记录信噪比非常低,寻找一个适合该地区的地震数据综合处理技术非常重要.以山西省某煤田黄土塬区野外采集的三维地震数据为基础,针对黄土塬地区的覆盖层厚度变化剧烈、地形起伏变化大和煤层埋藏深度浅的特点,采用除了常规的三维地震处理流程之外,重点采用炮偏校正建立三维空间属性,合适的静校正参数和预测反褶积处理技术,利用高精度多次速度分析和三维一步偏移技术等处理措施,使得处理后的地震记录品质和分辨率均得到提高,为地震数据的解释奠定了基础.     

无线节点采集技术在东部复杂地表区地震勘探中的应用及效果

随着东部老油田油气勘探程度的不断提升,后续复杂地质目标的勘探对地震资料的分辨率和成像精度提出了更高要求,导致地震采集方案日趋强化,野外采集作业投入的设备数量急剧增加,地震勘探面临巨大的成本压力.面对东部老油区人口稠密、地表障碍密集的特点,无线节点具有放样不受地物制约、自主连续接收、采集排列可室内灵活定义的优势;与可控震源高效激发技术相配套,可实现复杂地表区三维地震采集的高效作业,从而缩短地震采集工期,缓解地震勘探成本的压力.2020年东方地球物理公司辽河物探处在辽河坳陷SJP地区的三维勘探表明,无线节点采集技术在复杂地表区适用可行,可以有效提高复杂地质目标的成像精度,是东部老油区地震勘探技术经济一体化的发展方向.     

全波场地震勘探技术

全波场地震勘探是近年来出现的一个全新的勘探理念,它包括全波场采集和全波场处理等各方面.本文首先描述了全波场地震勘探的特点,然后从观测系统设计、对采集设备要求及布置方式、矢量滤波、各向异性速度分析以及各向异性成像等方面介绍了其与常规3D地震勘探的差异,说明了全波场勘探可以从根本上解决有关储层物性和流体性质方面的信息问题,将引起地震勘探技术的革命.     

金属矿产资源探测的地震方法:综述与展望

当前,由于金属价格的不断升高和寻找浅层矿床难度的日益增大,矿产资源的勘探和开采必将向更深层发展.因而,地震方法已经成为用于金属矿探测的一种更重要的工具,以实现对深埋矿藏的构造进行清晰成像,帮助深层矿床的直接定位.本文回顾了硬岩环境下的地震方法,涵盖了岩石物理性质、地震采集处理解释技术等.通过梳理来自中国、澳大利亚,欧洲,加拿大,南非等国家的一系列广泛的研究案例,本文逐一论述了二维反射地震方法、三维地震方法、被动源与主动源联合地震方法、地震与其他地球物理场的联合反演等所涉及的基本原理、技术进展扣取得的探矿成果.在此基础上,本文讨论了当前金属矿地震探测中的得失,展望了未来技术发展和进步的潜在方向,以供勘探地球物理同行参考.特别建议了,必须开发金属矿勘探专用的地震数据处理与解释技术,诸如被动源与主动源的联合成像技术、多地球物理场联合反演技术、矿体的超分辨率反演技术、矿体内部非均质性的分析技术、矿体人工智能解释技术等,力争实现我国金属矿地震探测技术的原始创新.