陆上高分辨率地震勘探检波器性能及应用效果分析(英文)

地震检波器的性能是高分辨率地震数据采集中的一个重要因素,对资料的品质影响很大。为此,作者在不同类型地区对目前在高分辨率地震勘探中常用的动圈式检波器、涡流检波器和数字检波器的性能进行了对比试验。通过野外工作的实际,总结了动圈式检波器、涡流检波器和数字检波器在不同表层地质条件地区的应用效果,提出了适合该类地区高分辨率地震检波器的性能指标,指出合理选择检波器类型和检波器的联接方式,能提高地震资料的信噪比和分辨率。     

Geophonino-3D的设计与测试:应用H/V谱比法的低成本三分量地震噪声记录仪

地震效应与地震发生地的地质特性密切相关,会加强该地区的地表运动,尤其是软土地区。加强的程度与共振频率相关,可通过水平与垂直谱比法(H/V谱比法)测量地震噪声从而估算共振频率。本文设计了一种低成本用户友好型数据采集系统(Geophonino-3D),用于记录三分量地震噪声。可开发的系统由信号调节电路和安装有SD Shield(用于存储数据)的Arduino Due组成。本设备首先在实验室中对其实验灵敏度、内部噪声稳定性、通道一致性进行了测试,评估了其是否适用于H/V谱比法。随后,通过在阿利坎特省(西班牙东南部)8个土壤特性不同的场地记录地震噪声,进行了实验验证。根据比较商用地震记录仪测出的功率谱密度和H/V峰值,评估了所开发数据采集系统的性能。所得结果表明本数据采集系统适用于应用H/V谱比法记录地震噪声。Geophonino-3D采用开源和开放硬件系统,部件价格远低于其他商用设备,对于资金短缺的研究团队来说,这是明显的进步。     

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.     

地震勘探仪器主要技术性能分析及改进探讨

通过对地震勘探仪器的主要技术性能的详细分析可以看出,无论是集中式数字地震仪还是24位Δ-∑A/D型遥测地震仪,都还记录不到大动态、高主频、宽频带的地震反射波,它们记录的中深层地震反射信号的瞬时动态范围均在60 dB左右.本文以水平层状介质的吸收衰减特性为依据,给出了智能程控型前置放大器和频谱均衡滤波器的数学模型.用智能程控型前置放大器补偿由于球面扩散所造成的振幅衰减;用频谱均衡滤波器补偿由于地层吸收所造成的振幅衰减.按此设计方案,研制真正具有大瞬时动态和高频提升功能的地震仪,对高分辨率地震勘探技术的进一步发展具有重要意义.     

检波器-大地耦合响应对地震数据的影响

检波器-大地耦合响应是地震检波系统中非常重要的一个环节.包含反射波等在内的地面振动必须经由检波器的机电转换,才能成为地震仪可以识别的电信号,然后进入数据记录系统.但是,严格地来讲,经过检波器机电转换之前的信号—如果刨除检波器自身滤波响应影响的话—是"检波器外壳的振动",不是"地表的振动";而我们希望接收到的是后者,不是前者,二者之间的差异就是"检波器-大地耦合响应".作者通过一项专利技术(测耦检波器),实现了野外施工中单点检波器耦合响应参数的规模测量与记录,并通过试验展示了挖坑埋置以及检波器外形、尺寸、质量等检波器性能参数因素对耦合响应乃至地震数据的影响.     

检波器-大地耦合系统特性的振动力学解释、模态参数识别及其对地震资料的影响与消除

检波器-大地耦合系统处于地震数据采集的最前端,是地震采集中的基本问题.“耦合是指两个系统之间的相互作用.检波器和大地的耦舍是影响能量转换的重要因素之一,取决于两者之间接触的牢固程度,以及检波器的重量和接触面积等;该耦合系统中存在着自然谐振并有滤波效应”(R.E.Sheriff).多年来,对耦舍响应的研究主要集中在理论研究以及检波器耦合效果对比两个方面,并以感性描述、现象罗列居多.笔者在研究过程中设计了检波器-大地耦舍响应的测定方法,并实际测量了检波器-大地耦合响应.结果表明,检波器-大地耦合响应可以用“单自由度有阻尼的自由振动系统”来描述,涉及到“固有频率”以及“阻尼比”两个参数,并可用参数扫描法对其振动模态进行参数识别.当检波器埋置效果差时,耦合响应使得地震子波相位增加,分辨率降低;高频成分增加,信噪比降低(主要在高频端).根据测得的耦合响应对检波器接收到的数据进行“耦合反褶积”,将地震数据“还原为”地表下数十厘米处的介质振动,从而消除耦合响应,可以增强地震信号的“保真度”,提高信噪比与分辨率.由于地表介质的多变性,每一个检波器对应的耦合响应均不同,同一检波器组合中多个检波器的耦合响应存在一定差异;其中只要有一个检波器埋置差,其整体的耦合效果就会显著变差;因为耦合响应对地震数据的影响非常深刻并难以忽略,所以合成地震记录时也应该考虑耦合响应的影响.     

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...     

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。     

高分辨率地震勘探智能程控型前置放大器的设计

根据大庆长垣北地区的地震参数(V0、β),建立视等厚层状吸收介质模型,选择200 Hz(主频)的雷克子波由浅至深计算地震反射波.计算结果表明,地层吸收衰减和球面扩散导致地震反射波振幅存在巨大差异,随深度增加振幅迅速衰减,地震仪记录信号的有效动态也迅速降低,但振幅的衰减主要发生在1.5 s前的中浅层.本文对地震仪采集站的前置放大器进行改进,设计一种智能程控型前置放大器,它的增益随深度自动增大,地层深度从0.5s~3.0 s,放大器的增益依次为0 dB、18 dB2、4 dB、30 dB3、6 dB和42dB,能够比较好地弥补地震反射波的振幅衰减.经该放大器放大以后,地震仪记录信号的有效动态均达到或超过110 dB,基本满足了高分辨率地震勘探对采集仪器记录动态的需要.     

用于微动探测的低成本自存储式数字地震检波器

微动探测是利用地球表面的天然震动信号进行探测的被动源探测方法.相对于传统的物探方法, 微动探测野外施工灵活, 阵列形状多样, 受施工场地限制小, 对施工环境影响小.目前进行微动探测所用的地震检波器大多成本较高、重量和体积大, 不便于运输与大规模布设.本文由微动探测方法的特点出发, 优化改造了自行研发的低成本自存储式数字地震检波器, 使其性能满足微动探测的需要.通过对地震计系统噪声的详细分析、微动探测原理的讨论, 结合现场试验数据, 探讨了该检波器应用于大规模微动探测的可行性.     

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．     

微地震信号传播特性分析

本文基于层状介质模型比较了地面激发深部接收信号与深部激发地表接收信号的差异,研究表明地震信号从高速层或者低速层入射时,当入射角不同时都会存在透射系数绝对值大于1的情况;法向入射时,上方入射和下方入射的透射波的振幅传递系数的绝对值不相等;相对于浅层炮点的情况,炮点位于深层时接收到的VSP记录信号更强记录更清晰;微地震事件井中和地表监测的信噪比依赖于许多因素,如几何扩散、衰减效应、噪声水平、信号频率、接收器数目、近地表放大效应以及阻抗对比效应等,本文只考虑井中检波器阵列与微地震震源之间距离的影响,随着距离的增大地面阵列的叠加信号信噪比相对于VSP记录会有明显的提高;阻抗差异和自由表面边界情况会导致入射P波的强度增强,这种效果能够补偿表面增加的噪声造成的影响,使得我们可以在地表通过相对较少的检波器监测微地震信号.     

RSDA-1型24位水库地震数据采集器的标定系统

RSDA-1型24位水库地震数据采集器中标定系统是测定地震计和参数的关键工具,是评判台站每天工作状态是否正常的评判手段,是标定系统特性的必须环节.根据地震计和台站不同需要,需在采集器中设计4种标定信号,即脉冲标定、正弦标定、伪随机信号和高阶脉冲信号.本文主要介绍标定系统及4种标定信号在24位地震数据采集器中的设计和实现.     

地震检波器的横向灵敏度特性

地震检波器受到地面横向运动激励时的输入输出关系定义为检波器的横向灵敏度特性.本文对检波器线圈受到横向激励时产生的轴向振动进行了分析.可以看到,当悬挂线圈的弹簧片悬丝发生动力失稳时,检波器的横向灵敏度突然增大;在线圈横向振幅很小的情况下,失稳频率接近悬丝的横向固有频率.利用谱分析技术可以准确地从检波器噪声中检测出检波器的横向灵敏度和失稳频率,即检波器假频.     

地震加速度信号分析与应用（英文）

在地震勘探中使用的检波器类型较多,但其感应振动产生的信号类型通常只有三种:位移、速度和加速度信号。对这三种信号产生的机理、物性特征、岩石物理意义等认识与理解皆不够透彻,因而难以对不同类型检波器做出客观的科学评价,影响了检波器各自优势的充分发挥,本文从弹簧阻尼振动理论入手研究了地震信号产生的机理,分析了地震信号的物理特征、信号与介质的物性关系以及它们的信噪比、分辨率和频谱等特征。实验室测试、野外试验与应用表明:加速度信号反映了介质的弹性特征和物性变化规律,信号强度与物性变化呈正相关,而且加速度信号具有畸变小,保真度高,高频强,频带宽的良好属性,因而,对于复杂介质的高精度地震勘探更适宜利用加速度信号。此外,根据加速度信号与物性参数关系,纵波加速度信号反映杨氏弹性模量、剪切模量和密度变化的灵敏度比一般速度信号要高,但随着密度和剪切模量值的增大灵敏度降低;对于横波来说,加速度信号反映剪切模量和密度变化的灵敏度也比一般速度信号高。     

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.     

一种新的短周期地震记录仪放大器

放大器是测震仪的一个关键部件,它由前置放大和功率放大两级组成.前置放大主要担负放大由拾震器输出的微弱地动信号是电压放大。功率放大主要是输出功率,即将放大了的信号转换为功率输出去推动记录笔记录出与地动位移成正比例的地震波形。因记录笔是线性记录笔,而拾震器输出的地震信号则是微分信号。为了实现将微分信号变为线性信号以适合于线性记录笔记录波形,所以要求放大器必须是积分式型的放大器。     

单道地震电缆检波器线性组合特性分析

单道地震电缆采用检波器线性组合方式,单道地震剖面的信噪比和分辨率与检波器线性组合特性密切相关。将对检波器线性组合方式的方向特性和滤波特性进行了理论分析,并结合海上试验数据,对不同勘探目的、作业水深和检波器线性组合参数条件下的单道地震剖面及其频谱进行对比分析。研究结果认为:在浅水海域,或探测目标层较浅的海洋单道地震勘探中,可选择检波器数量较少且相邻检波器间距较小的检波器组合方式,以提高资料分辨率;而在深水海域和探测目标层较深的海洋单道地震勘探时,应该选择检波器数量较多且相邻检波器间距较大的检波器组合方式,以改善资料信噪比。     

地震资料振幅保持影响因素分析

地震资料的振幅信息是数据处理和解释的一个重要参数,储层的岩性研究要求对振幅信息进行更精确的处理,地震资料的保幅性具有重要的意义.影响地震资料振幅保持的因素很多,其中采集和处理过程中对振幅的影响最为直接、广泛.根据实际资料处理情况,文章重点分析了数据采集和资料处理对振幅因素的制约,从属性研究和技术层面上探讨实际生产中应避免或解决的问题.     

CZ－1型标定信号发生器

ＣＺ－１型标定信号发生器是根据国家地震局“遥测地震台网观测技术规范“和对地震观测台站的要求而研制的。它可以在地震观测现场用于对地震计和放大记录系统标定测试,也可用于实验室对放大器、滤波器等进行测试和维修,与其它常规信号发生器相比,更能满足地震局系统的需要。