西藏高原地区低频可控震源高密度宽线地震采集技术攻关与应用——以尼玛盆地低频可控震源采集为例

本文以西藏尼玛盆地二维地震勘探工程为基础,系统收集分析了西藏高原地区以往地震勘探成果及存在问题,在充分调研和分析研究基础上,结合该地区地形地貌特点及安全、环境保护需要,提出低频可控震源高密度宽线地震采集攻关试验方案,通过实施其攻关效果明显,地震剖面波组特征清楚,资料信噪比较以往有较大提高,不仅满足油气勘探的需要和地方安全要求,而且减少了地震勘探现场施工对环境的破坏,将有效推动西藏高原地区油气勘探进程.     

苏里格气田可控震源高精度地震采集技术

鄂尔多斯盆地苏里格气田气层单砂体厚度薄,非均质性强,地层反射波能量和频率衰减严重,地震资料品质不稳定,资料分辨率较低．近年来当地推进生态环保工作,对以往的炸药震源作业模式存有疑虑,制约了本区的地震勘探进程．针对这些难点,本文从基于AVO分析的观测系统设计、基于低频可控震源的“两宽一高”采集技术、基于提高资料信噪比的组合接收技术等方面进行研究．运用模型正演、反射系数能量变化相对陡度、实际资料定性与定量分析,设计了可控震源施工观测系统方案．利用驱动幅度-频率曲线设计了低频信号,针对地震采集压制谐波干扰的方法进行了分析及试验．通过检波器组合试验分析,在信噪比相对低的地区采用检波器组合接收方式,能够提高地震资料的信噪比．采用可控震源高精度地震采集技术,获得了高密度、宽方位、高品质的地震资料．     

“可控震源研究方法”讨论会

从1981年9月28至30日在苏联新西伯利亚科学城举行了全苏可控震源研究方法讨论会。会议是由苏联科学院西伯利亚分院计算中心组织的,大会有论文约80篇,共分以下几个主要方面:非爆炸性地震源、记录可控震源振动的方法和技术、处理可控震源资料的方法和结果。有一半以上的报告是西伯利亚的学者们提出的,而如莫斯科(提交了8篇)和列宁格勒这样一些著名研究中心提出的学术报告却很少。引人注目的是一批来自高尔基市和哈尔科夫市的学者参加了会议。     

哈拉湖地区低频可控震源天然气水合物地球物理响应特征研究

我国陆域天然气水合物主要分布于青藏高原和漠河地区.由于永久冻土层的存在,地震勘探很难获得高品质的资料,给天然气水合物勘探带来了诸多困难.为解决冻土层对地震信号的衰减问题,在哈拉湖地区采用低频可控震源进行地震资料采集试验,通过提高覆盖次数,获得了较高信噪比的地震资料.在高质量地震资料基础上,进行精细速度分析,获得了较准确的叠加速度谱资料;然后以层速度剖面为基础建立正演模型,开展天然气水合物地震正演模拟研究;最后利用叠后偏移地震数据进行地震属性分析.通过正演模拟和地震属性综合研究,总结了天然气水合物的地球物理响应特征,速度突变和空白反射带可作为哈拉湖地区陆域天然气水合物识别的敏感因素.     

低频可控震源在哈拉湖冻土区二维地震勘探试验研究

高原冻土区由于地质条件复杂,对地震波能量尤其是高频信号吸收作用强,一直是地震勘探的一个难点.为探测哈拉湖冻土区的深部结构,分析可能的天然气水合物的分布情况及地球物理响应特征,我们在研究区采用低频可控震源激发进行了高精度二维地震勘探试验.本文通过对原始单炮定性分析以及针对能量分析、频段相对能量比估算、道集间频率分析方面进行定量分析,来确定振动台数、扫描频率、扫描长度、驱动幅度以及覆盖次数等优选参数.文章总结了可控震源在高原冻土区的野外施工方法,对以后类似地区的地震勘探工作有一定的借鉴意义.     

“两宽一高”地震资料的敏感方位油气检测技术在乍得潜山油藏描述的应用

潜山油藏由于具有较强的各向异性及地震资料品质的限制,油藏的油气预测一直是世界级的难题.虽然近几年"两宽一高"地震资料提供了更为丰富的地震信息,但如何利用"两宽一高"地震信息进行储层描述和油气预测目前没有统一的软件和规范的配套技术.针对乍得B盆地L地区花岗岩风化壳和裂缝潜山油藏,利用"两宽一高"地震资料的方位信息,根据不同方位振幅、频率信息的差异,攻关集成了基于"两宽一高"地震资料的敏感方位油气检测技术,该技术在潜山油藏描述中取得了较好的应用效果.这项技术是"两宽一高"地震信息应用的创新,对其他具有同样地质条件的地区具有借鉴意义.     

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．     

大功率低频可控震源在主动源地震学中的应用

过去的20年里,俄罗斯在主动源地震学中一直使用大功率(40吨和10吨)低频可控震源。这种震源可产生频带为1.5～3Hz,3～6Hz,5～10Hz,出力高达100吨的可控震源。该震源的可移动类型出力为40吨,频带宽度为6～12Hz。100吨级可控震源激发地震波的传播距离可达到350km,折射波向下可穿透达50km深度。震源运行过程具有高度可重复性,其产生的信号频谱有"夏季"与"冬季"两种不同模式。在长地震剖面上可以通过地震频谱的变化来估计断层带的埋深,其他的应用主要有深地震剖面、地震危险性区划、结构检测、各向异性导致的应力变化研究、地震事件定位、大型建筑的完整性检测。附录中给出了大功率低频可控震源的理论描述和数值实例。     

地震“突变震源”说

大地震是一种自然灾害.我们研究地震成因,其目的为了地震预报.本文由组成地球物质的化学元素出发,在简单论述理论依据等的基础上,提出构造地震震源地球物质综合化学物理性质变化为主导,由渐变到突变至发震的"突变震源"基本思想;揭示地震可预报性的根本依据是"地震异常变化参数";主张全面地科学地"综合预报地震方法"."突变震源"说,还可用于其它类型地震机制基础之解释.文末采用模拟实验手段具体说明"突变震源"说之地震可预报性的思想、理论与方法.综上所述,本文指出地震成因等问题的研究新方向和地震可预报性.     

可控震源非线性扫描地震响应的数值模拟

讨论了几种非线性扫描信号自相关函数的旁瓣特性.对可控震源非线性扫描的地震响应进行了数值模拟.当震源扫描持续时间是检波器接收时间的一半时,相关运算把反射扫描信号压缩成脉冲信号的效果是显著的.有限度地增加震源扫描持续时间以及与之相适应的接收时间可以使反射扫描信号得到进一步的压缩,但在固定扫描与接收时间的条件下,增加采样点个数对反射扫描信号的压缩并不起作用.采用具有低频相关子波特性的非线性扫描震源信号,将有利于相关噪声的消除.模拟结果还证实了二次扫描在某些特定条件下会出现鞍点效应这样一个事实.     

低频可控震源激发信号特征及高精度动态监测应用

通过实验测试了国产KZ28LF低频可控震源在线性升频、伪随机编码和单频3种激发模式下的信号特征及在地下介质高精度动态监测中的应用效果。结果表明:(1)线性升频和伪随机编码激发模式可稳定激发1.5～12 Hz的低频信号,近场信号互相关系数大于0.95的分别占81%和63%,信号能量在9～12 Hz较强、在1.5～9 Hz较弱,低频外传能量较弱,而单频激发时高次谐波能量较强,信号重复性较差。(2)相干法和反褶积法均能压缩震源子波,恢复介质真实响应,相干法的结果重复性和信噪比最高,反褶积法保幅和保相效果最好。(3)叠加后探测距离可达20 km,波速变化探测精度达10~(-4)。     

可控震源系统——地震予报研究中一项有前景的新技术

目前,地震波方法正在地震予报实践中不断发展与提高。主要有两个探索方向:一是探索较大地震前震源孕育地区介质性质的变化,以期寻找地震波特性(波速、振幅、频谱等)的中短期前兆异常指标,这种方法国外有人称为“震源区的地震透视法”;二是探索较大地震的深部孕震构造特征,以便划出地震危险地段并作出中长期地震予报,这就是一般的深部     

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.     

高精度可控震源在深反射地震采集中的应用

深反射地震采集要获取地下深度超过30 km处的莫霍面信息,通常采用大药量炸药激发,炸药激发对生态环境影响较大,不符合绿色环保的勘探发展方向.本研究旨在探索采用可控震源实施深部探测的可行性,及与可控震源激发相匹配的最佳的接收方式.通过对辽东地区开展的可控震源和炸药激发对比试验分析表明,采用高精度可控震源EV56激发,SN5-5低频检波器2支串联的接收方式,可以获得较好的深层地壳结构图像.试验的成功,为后续采用可控震源进行深地地质探测提供了有效的科学依据,具有重要的实际参考价值.     

城市活断层高分辩率地震勘探震源对比试验研究

国内外大量地震震例研究表明，巨大的城市地震灾害主要是由隐伏于城市之下的活动断裂上发生的地震造成的，因此，探测城市活断层是十分必要和紧迫的。高分辩率地震勘探是目前探测城市活断层较为有效的地球物理方法，它包括激发技术、接收技术、观测系统、地震数据处理与解释技术等。而震源是地震勘探的首要问题，城市特定的人文环境和城市活断层的特点对高分辩率地震勘探的震源提出了特殊的要求，较小的断距决定了要有较宽的震源谱，城市较严重的干扰决定了震源勘探的震源提出了特殊的要求，较小数点的断距决定了要有较宽的震源谱，城市较严重的干扰决定了震源要有较强的抗干扰能力。通过在福州市跨八一水库断裂进行的可控震源、真空加速落锤、锤击震源、枪震源以及炸药震源的试验研究，利用频谱分析技术，得到了各种震源谱的特征，并给出了可控震源、真空加速落锤和锤击震源叠加时间剖面对比，探讨了各种震源在城市活断层探测中的有效性。     

甘肃岷县两次中强地震震源机制研究

利用地震震中周围7个台站的数字记录反演了甘肃岷县2003年11月13日ML5．5和2004年9月7日ML5．2地震的矩张量,得出了震源机制。将所得结果与用P波初动符号的结果进行了比较,二者具有较好的一致性。结合该地区的地震分布,对可能的发震断层进行了讨论。     

宽动态地震数据采集器技术研究

数据采集是地震信号数字化最为根本的环节,其性能优劣直接关系到地震信号采集的质量,并最终影响数据应用处理的结果。对地震数据采集而言,动态范围是一个极其重要的性能指标,它表示在把模拟地震信号转换为数字输出信号的过程中,所能够不失真转换的最大输入信号和最小输入信号的幅度跨度。地震动信号的幅度跨度很大,由监测几千公里之外的微弱地震信号到近场监测8级以上的大地震,总的动态范围达到了160dB以上,宽频带地震计的动态范围也达到了155dB以上。而现代广为使用的基于ΔΣAD(Analog-to-Digital Convert)转换技术的高性能24位地震数据采集器的动态范围目前最大只有135dB@50SPS(Samples Per-second),导致了在实际地震监测中,数据采集器在记录地震时对微小信号分辨率不够、信噪比不高,信号幅度和数据采集器的分辨率处于同一数量级,不能有效地提取地震信息;而在大地震时又容易使数据采集器出现饱和限幅失真的现象,致使在抗震救灾最需要第一手观测资料的时候一些最重要的近源地震台站却几乎失去了地震监测的功能,同时,在地震研究上也失去了记录大震信号的珍贵地震资料的机会。因而实现高分辨率和宽动态范围的地震信号数据采集是当今地震观测技术领域中急待解决的问题。本文系统分析了几种模数转换器的原理、分类、结构和模数转换器主要的性能指标,介绍了典型的24位高精度模数转换器以及几种扩展转换器动态范围的方法。在借鉴和总结前人技术方法的基础上,本文结合地震监测的实际应用提出了一种采用多片AD模数转换器对输入信号进行分幅采集来扩展地震数据采集器动态范围的新方法。论文论述了该方法的实现原理,构建了数学分析模型,分析计算了该方法可能达到的动态范围,并与其它扩展动态范围的技术方法进行了比较。本文设计了基于分幅法的宽动态地震数据采集器的原理样机,通过硬件电路和嵌入式采集软件的设计,在实现了动态范围的有效扩展的同时,还实现了GPS高精度授时和校时功能,设计了配套的实时监控软件。样机测试表明,在50SPS采样率下,输入短路噪声有效值RMS为0.18μV,满幅输入电压大于±40V,有效动态范围达到了157dB,输入阻抗大于100kΩ,线性优于0.5%,实现了动态范围的有效扩展,达到了预期效果。     

地学长江计划安徽实验中低频可控震源地震波信号提取方法评估

可控震源的激发过程精确可控、可重复性高。本文评估了重复激发形成的多道记录的信号增强方法,包括叠加方法和有效信号直接分离方法。相比线性叠加,加权叠加充分利用了有效信号的一致性,能进一步压制噪声,提高叠加记录的信噪比。相比时间域相位加权叠加,Semblance加权叠加更加稳定。时频域相位加权叠加能在时频域压制随机分散分布的噪声信号,叠加信号更加清晰。本文中,采用标准SVD分离获得的信号同线性叠加结果类似。本文利用密集分布的临时台阵评价地学长江计划安徽实验中低频可控震源在庐江第2激发点的激发效果。对比不同的处理流程发现,先互相关检测信号再进行时频域相位加权叠加能够取得最佳的处理效果,通过200多次重复激发,可以在50km范围内提取到较清晰的有效信号。     

日本兵库县南部地区1995年的可控震源地震勘探计划

日本兵库县南部地区１９９５年的可控震源地震勘探计划为了弄清１９９５年１月１７日兵库县南部地震震源区的详细地壳构造和该地震断层附近的微细构造与物理性质，日本东京大学地震研究所计划利用可控震源进行地震勘探。这次勘探将与地震预报计划（“地下深部构造的综合调...