基于接收阵列的时域地震波束形成方法

地震勘探中,针对目的层地震数据信噪比较低情况,为改善信噪比,本文提出一种基于接收阵列的时域地震波束形成方法(TSBBRA).该方法的理论依据是波束形成原理,文中通过对相控震源激发定向地震波场的分析,提出在反射地震勘探中,在信号接收端同样能生成定向地震波的思路.具体地,论文给出在地震数据集上先对单炮记录分组,再对组内记录时域内延时、叠加,生成对应定向地震波场的地震记录的方法.TSBBRA方法适于杂波干扰强,且杂波与目的层反射波方向不一致的地震条件.本文先通过波场模拟,展示了TSBBRA方法具有形成定向地震波场的能力;而后通过对比相控震源与TSBBBRA时间剖面,说明了TSBBRA方法的有效性;最后在吉林某油页岩矿区,用TSBBRA方法,分别针对浅层目标与深层目标,生成定向地震波数据.与原始数据相比,目标层信噪比提高了3~35 dB,在时间剖面上观测到的深部目标信号从200 ms扩展到1000 ms,TSBBRA剖面资料与测区附近区域的地质与地震资料一致.由此得出结论,TSBBRA方法有助于改善目的层地震资料信噪比,当关注深部目的层时,由于TSBBRA方法能有效压制噪声,因此可用于能够实现更大的勘探深度.实验中,我们给出了浅层勘探结果,由于本方法对震源及观测系统没有限制,实际应用中TSBBRA方法可作为深部资源勘探领域提高深部地震资料信噪比的有效方法.     

延时参数对地震信号信噪比的改善

当测区噪声很强,采用组合震源工作仍然不能得到高质量地震数据,为进一步提高地震信号的信噪比,引入能形成定向地震波的相控震源.相控震源产生的地震波方向可由延时参数控制,因此延时参数是影响相控地震效果的重要参数.理论分析表明,定向地震波技术可提高反射波信号信噪比,以含3个激震器的相控震源为例,信噪比可提高6.53~9.54 dB.针对延时参数分别为0,0.802,0.384,0.241,0.174,0.123 ms的情况,完成了野外地震实验.根据原始地震记录,得到了反射波信号功率谱,在此基础上定量地计算了不同延时参数下目标层反射信号的信噪比.结果表明,与单震源情况相比,在6种延时参数下,反射波信噪比分别提高了3.3150,8.0150,6.0547,5.0278,4.5383,4.0364 dB;与组合震源情况相比,信噪比分别提高了0,4.7000,2.7397,1.7128,1.2233,0.7214 dB.综合理论分析及野外实验结果,我们可以得到这样的结论：定向地震波技术能够提高反射波信号信噪比,延时参数变化对信噪比有很大影响,采用合理的延时参数能得到更高的信噪比.     

高分辨率轻便可控震源系统实现评价城市地质隐患

浅层地震探测规模小,干扰因素复杂,较常规石油地震勘探更为复杂,因而要求更高的信噪比和分辨率.笔者介绍了轻便可控震源的关键技术,相关与锥化能有效地抑制随机噪声及环境噪声,提高信噪比与分辨率.可控震源信号持续时间较长、幅度相对较炸药震源小,破坏性小.野外应用实例表明可控震源是一种无损、可控、高分辨率的探测工具,具有工作稳定、抗干扰、效率高等一系列优点,可满足勘察精度要求,已广泛用于水文、工程、环境地质调查以及城市地质灾害预测领域.     

电磁驱动可控震源系统及其在工程勘察中的应用

在浅层地质工程应用中,缺乏一种可控、无损、高分辨率的探测工具,一种新型震源——电磁驱动式轻便高频可控震源．填补了空白,通过简单调制扫描频率．可控震源具有探测深度大、分辨率高,工作稳定、抗干扰、效率高等一系列优点。实际应用表明,该技术对应用采空区、溶洞探测等浅层工程勘察是可行的．探测效果良好,这拓宽了可控震源的应用领域。     

混场源电磁法仪器研制进展

混场源电磁法综合了MT和CSAMT方法的特点,以天然和人工电磁场相结合为场源,探测介质的电阻率,信号频带为0．01Hz～100kHz,探测深度从几m到1000m,主要用于地下水、环境、矿产、工程等探测。本文介绍电磁波发射机、接收机、宽频带磁传感器的研制进展与关键技术,讨论了需要解决的问题．野外实验结果验证了仪器原理样机技术方案的可行性。     

可控震源匹配扫描方法研究

常规的可控震源Chirp扫描信号的地震响应存在着相关信号旁瓣大、分辨率低的缺点;用二元伪随机编码信号作为可控震源的驱动信号,地震响应剖面中存在严重的相关噪声,降低了地震记录的信噪比.本文提出的可控震源匹配扫描方法,利用匹配伪随机序列偶调制正弦载波信号作为可控震源驱动信号进行扫描激发,得到两个匹配的原始地震记录,对两个匹配的原始地震记录分别解码后再进行叠加形成最终的综合解码地震剖面.地震数值模拟的结果表明,该方法基本不存在常规Chirp扫描情形的旁瓣效应,可有效避免m-序列编码扫描情形的相关噪声,其最后形成的综合解码地震剖面可以与脉冲震源的炮集记录相媲美.     

用地面核磁共振方法评估含水层涌水量的实例

地面核磁共振(NMR)方法是地球物理上采用的探测地下水的最新方法,能够探测地下含水层中的自由水.但是有时会出现对地下含水层的出水量判断失误的现象,这种失误发生的主要原因是由于IRIS仪器设计时假设利用NMR信号的弛豫时问就能够区分地下含水层中的自由水和束缚水,实际上弛豫时间取决于以下几个参数即:孔隙度、渗透率和导水率.地层孔隙水中氢质子弛豫时间不仅与其本身的弛豫特点有关,还与岩石孔隙结构、成份密切相关.为了更好的理解以上这些参数对地下含水层涌水量的影响,本文讨论了含水多孔介质的弛豫特性,研究有效孔隙度与含水量之间的关系,给出计算渗透率和导水率的方法,利用几个实测地点数据资料分析地下含水层岩性对涌水量的影响,结果表明地层中平均含水量大而且含水地层弛豫时间较长的地点才能获得较大的涌水量.     

水力压裂微地震井地联合监测系统及仪器

水力压裂技术是油气田增产和低渗透油田开发的有效技术手段,通过监测油层裂缝延展过程中产生的微地震事件,能够有效地判断裂缝走向.现有的井中监测方法存在成本较高、施工难度大的问题;地面监测存在信号信噪比低、垂向分辨能力差等问题.本文采用井地联合微地震监测的方法,在地面布置采集仪器的同时,选择邻近的单口监测井放置井中仪器,对微地震事件进行联合监测定位.采用联合监测的方法,在水平方向和垂直方向上都能够获得较好的监测视角,对比单一监测方法提高了微地震事件的定位精度.在此方法的基础上研制的井地联合微地震监测仪器系统,解决了现有仪器系统在进行联合监测时通讯链路不通的问题,实现了在压裂施工现场对微地震联合监测数据的实时回收、处理及结果呈现.应用本系统在大庆油田进行现场监测,获取的微地震事件对压裂裂缝进行了有效评价;通过对已知射孔点进行反演定位,采用井地联合监测将定位误差由地面监测的32 m降低至14 m,验证了本文技术的有效性.     

地下磁共振响应特征与超前探测

地下（矿井和隧道内）超前探测灾害水源是磁共振测深（Magnetic Resonance Sounding,MRS）方法应用的新领域,在地球物理方法中是一个难题.本文在地面磁共振探测理论的基础上,建立地下全空间模型,推导直立线圈的磁共振响应信号表达式,对比国际标准模型验证了数值计算的准确性.引入旋转系数矩阵,计算任意地磁场方向和线圈方向的激发场垂直分量.研究了磁共振响应信号与线圈法向偏角和倾角的关系,指出当线圈法向方向垂直于地磁场方向时,磁共振响应信号最大.同时,研究表明磁共振超前探测距离与激发脉冲矩和接收灵敏度紧密相关,激发脉冲矩越大,接收灵敏度越高,则超前探测距离越大,但存在极限距离.在地下线圈尺寸受限的情况下,为使检测信号灵敏度为5 nV时,超前探测距离达到30 m,提出了边长2 m线圈的匝数优化方案,共圈模式最少需要100匝,分离线圈模式最少需要10匝发射线圈和160匝接收线圈.仿真模型试验结果证明,随着噪声水平增大,磁共振超前探测距离和反演分辨率均减小.泽雅隧道探测实践表明,本文提出的地下空间磁共振理论在矿井和隧道环境中进行超前探测是可行的.     

电偶极子切分算法研究

电偶源是研究电磁法探测原理中常被使用的一种主动源。在实际工作中,常采用供电导线向大地发射电流,当发射端与接收点距离远大于供电导线两极长度时,才可将供电导线看作是电偶极子。但在很多情况下并不满足此条件,使基于电偶极子的场计算公式不再适用,因此正反演中需要先将长导线源切分成若干个电偶极子,然后对各偶极子的场响应进行叠加。对此,这里研究并实现了将长导线源切分成多个电偶极子的算法,以二分法为原理的递归切分算法切分出的电偶极子数目相对较多;以穷举法为原理的切分算法在穷举步长较小(如0.1m)时能较准确地切分出电偶极子的位置。两种算法都可应用于长导线源正反演场的计算。