可控震源记录中的脉冲噪声分析

噪声分析一直是地震资料信噪比得以改善的重要基础方法。可控震源向地下输入瞬时低能量信号, 易受到可控震源系统内部以及背景中的瞬时脉冲噪声(如电噪声、震动噪声等)的干扰。用于提取有效信号的相关检测方法将脉冲噪声的干扰范围扩大, 严重影响了对可控震源有效信号的提取。为了从理论上分析脉冲噪声对可控震源相关记录的干扰, 通过仿真实验, 系统分析了单点脉冲和多点脉冲噪声对相关记录中可控震源信号的干扰程度和特点。结果表明, 可控震源相关记录中的信号主要受脉冲噪声强度、所在时间位置以及可控震源非相关记录脉冲点数比例三方面因素影响, 脉冲噪声所占记录的比例大于2.5%且平均强度高于100时, 相关检测后的可控震源信号会完全被噪声淹没。     

相控震源定向地震波信号分析

应用可控震源地震勘探,当环境噪声很强,采用组合震源工作仍不能满足信噪比要求时,引入能形成定向地震波的相控震源.由相控震源定向照明地震理论分析,主波束方向上3单元相控震源产生的反射地震波信号信噪比比单震源高6.53~9.54 dB,比组合震源高1.76~4.77dB.为研究相控地震实际效果,在同一测区进行了三种震源地震对比实验.由单炮地震记录和水平叠加时间剖面可知,相控震源反射波信号信噪比明显高于单震源情况,略高于组合震源情况.进一步对反射波信号功率谱特性做定量分析,得到如下结果：与单震源情况相比,相控震源使各道反射波信号信噪比提高了0.75~8.15 dB,平均提高3.65 dB;与组合震源情况相比,各道信噪比提高了0.93~3.17 dB,平均提高2.02 dB,实验结果与理论分析吻合.综上所述可知,基于相控震源的定向照明地震技术是可行的,可以有效提高地震信号的信噪比.     

相控震源对地震信号信噪比的改善研究

当测区噪声很强，采用组合震源工作仍然不能满足信噪比要求时，为进一步提高地震勘探信噪比，引入能形成定向地震波的相控震源.针对水平层状介质模型，对组合震源、相控震源地震进行了数值模拟，并定量计算了采用4，8，15，20单元的组合与相控震源地震数据的信噪比，同组合地震相比，相控地震使来自不同反射层的反射波信号的信噪比平均提高了154～990 dB.结果表明，相控震源地震得到的反射波信号信噪比高于组合地震，并且随着激震器数目增加，相控震源合成地震记录中的反射波地震数据信噪比明显提高.     

浅层地震探测的可控震源信号设计

在工程与环境物探中,浅层地震探测是一种常用的高分辨率物探方法,但是这种方法使用的炸药震源和枪击震源破坏力大,对人和建筑物都有危害,因而被禁止在人口稠密的地区使用．因此,无公害的电磁驱动可控震源技术得到了发展和应用．利用扫描信号压缩技术,小能量弹性波Chirp信号可持续向地下发送,不损害地面和建筑物,对人群也没有影响,是一种较理想的城市浅层地震震源．本文介绍了电磁驱动可控震源的信号设计方法,并简要介绍了具有波束定向能力的相控震源的设计思想．     

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.     

陆地可控震源发展综述

在地球物理勘探中,地震信号的激发源分为爆炸震源和非爆炸震源两种.其中爆炸震源自20世纪20年代一直沿用至今,而非爆炸震源已由最初的落重式震源发展到今天的可控震源,成为较完善的机电一体化设备.本文介绍了可控震源的发展,并且根据我国地震勘探发展对电火花震源、夯击震源、电磁驱动可控震源、液压式可控震源以及精密可控主动震源进行了分析,发现适用于浅层高分辨率地震勘探的电磁驱动高频可控震源一直没有大规模的应用于野外地球勘探,吉林大学国家地球物理探测仪器工程技术研究中心对此开展了研究工作,自行设计研制出PHVS-500/1000型国内第一台电磁驱动的轻便高频可控震源.根据地震勘探仪器技术发展现状,以及当前地球物理勘探技术进步与市场的发展需求,展望了小吨位、经济型的电磁可控震源的发展方向.     

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.     

辽西葫芦岛东部表层结构调查及速度建模

针对国家深部探测项目地震数据采集及表层速度结构模型建立的需求,在辽西葫芦岛东部二维地震勘探工区开展了表层结构调查工作。该地区地表起伏大,表层结构复杂,低、降速层厚度和速度多变,静校正问题突出,做好表层结构速度建模工作成为该区地震勘探的关键问题之一。由该工区实验点多种表层调查方法对比实验结果,确定了该工区表层调查工作方式：以井中微测井方法为主,在满足小折射地表条件的区段辅以成本较低的小折射方法作为补充;同时对留作微测井的生产井进行岩性录井。基于以上方法,分析了表层调查野外施工的难点和对策,确定了微测井采集参数。本次表层调查工作测线长度16.9 km,设计了8口微测井,根据微测井解释成果得到如下结果：该测线表层分2~3层;低速层厚度为1.68~4.33 m,速度为350~1 000 m/s;降速层厚度为5.00~12.00 m,速度为1 000~2 800 m/s;高速层主要为岩性致密的花岗岩,速度为2 800~4 900 m/s。根据井中微测井结果及层间相似系数,建立了该测线的表层模型,设计激发井深13.00~15.00 m,并获得静校正量数据。     

基于重构激发信号的电磁式可控震源相关检测参考信号方法研究

针对电磁式可控震源地震数据的相关检测,研究发现,在地下结构复杂、基板-大地耦合不佳时,常规方法——基于震源控制信号或基板附近信号作为参考信号检测得到的地震记录中,存在子波到时误差和虚假多次波问题.本文分析了上述问题的理论原因,并提出基于重构激发信号的相关检测参考信号方法(Correlation Detection Reference Signal Based on the Reconstructed Excitation Signal,CDRSBRES).首先,利用直达波与其他地震波到时不一致的特点,从震源基板附近信号中分离、提取直达波.然后,利用直达波重构震源激发信号并作为参考信号对地震数据进行相关检测.最后,应用谱白化技术提高检测结果质量.数值模拟研究表明,重构激发信号与理想激发信号的相关系数为0.9869,达到高度线性相关,CDRSBRES方法检测的地震记录在子波到时和波形特征上均与模型相符.随后,在某金属矿区开展了可控震源对比实验.与液压式可控震源MiniVib T15000检测结果相比,电磁式可控震源PHVS 500的检测结果中:基于震源控制信号的检测结果存在子波到时误差约0.012s,对应垂向精度误差约11.16m;基于基板附近信号的检测结果部分区域出现虚假多次波,信噪比降低;而CDRSBRES方法的检测结果子波到时误差约0.001s,对应垂向精度误差约0.93m,波形特征一致,相同区域无虚假多次波.综上,本方法适用于电磁式可控震源地震数据的高精度检测,尤其对于地下结构复杂区域的高分辨率地震勘探具有重要意义.     

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。