基于稀疏约束的地震数据高效采集方法理论研究

随着地震勘探目标复杂化和精细化程度的提高以及"两宽一高"等采集技术的广泛应用,当前地震数据采集的时间越来越长、成本越来越高.针对此问题,本文基于压缩感知理论开展了地震数据高效采集方法的改进和探索研究.根据波动方程解的一般表示式,从波场传播的角度给出了地震数据具有稀疏性的数学物理依据及寻找适应地震数据稀疏变换的一般方案;在稀疏性先验信息的指导下,发展了具有"蓝色噪声"频谱特征的改进的分段采样方法,并基于最优化理论提出了地震数据重建方法.地震数据的稀疏性理论、稀疏约束下的高效采集方法以及地震数据的重建方法构成了相对完善的地震数据高效采集理论.把该理论用于指导地震数据采集,即利用稀疏约束的随机采样方法改变常规规则密集测网中炮点和检波点(或二者之一)的分布,设计了三种随机且均匀的高效采集测网,提出了利用相应测网获取的地震数据重建为常规规则密集测网地震数据的针对性方案,并使用重建精度、高效采集数据的直接成像和重建后再成像的结果对比证明了上述重建方案的有效性.基于Marmousi模型的高效采集试验检验了本文构建的基于稀疏约束的地震数据高效采集方法理论框架在提高当前地震数据采集效率、降低勘探成本上的优势以及方法的有效性和可行性.     

高密度偏移技术原理与应用(英文)

针对宽频带高分辨率地震剖面的空间假频问题,本文提出了高密度偏移处理的解决方案。首先对地震空间假频的定义进行了分析,认识到偏移地震剖面与叠加地震剖面中的空间假频是有差异的,偏移地震剖面比叠加地震剖面更易产生空间假频。其次根据地震波动理论,认为野外空间低密度采集的地震信号,包含着地下高密度的地质信息,进而提出地震偏移输出是新的空间采样过程,只要地震叠前时间偏移输出高密度采样,CDP道间距足够小,就可以防止宽频带高分辨率偏移剖面的空间假频。利用二维地震正演模型分析高密度偏移方法的可行性,表明低密度采集的地震数据高密度空间采样叠前偏移处理可以消除地震空间假频噪声。对松辽盆地大庆油田低密度采集的地震资料高密度叠前偏移及提高分辨率处理后,消除了宽频带高分辨率地震的空间假频,宽频带高分辨率地震剖面地震空间分辨率明显提高。     

胜利探区隐蔽油气藏高精度勘探地震采集技术进展

为满足隐蔽油气藏老油田进一步勘探开发对地震成像精度的要求,胜利油田不断研究、发展和完善高精度地震采集技术和方法,来提高野外原始地震资料品质.在胜利探区,针对复杂岩性隐蔽油气藏勘探的实际需求,对影响地震资料品质的高密集空间采样观测系统设计、近地表结构探测与建模方法、新型炸药震源研制与激发技术、数字检波器接收及低噪声施工等地震采集技术环节进行了重点研究,取得了一系列成果,进一步发展和完善了高精度、高密度地震采集技术系列.在胜利油田YX、B12和LJ等多个地区的应用显著提高了原始地震资料的品质.     

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.     

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。     

基于气枪震源激发的陆地深层反射地震资料构造成像研究

为了研究气枪震源在深部构造地震勘探中的应用,通过大功率气枪震源在长江航道进行激发、江岸及外围陆地进行接收的二维非纵地震测线方式采集原始地震资料.受水体流动、深度范围、江河形状以及枪阵尺寸等因素的影响,野外采集的地震资料信噪比较低.为了提高深层反射地震的成像质量,针对研究区的构造特征以及资料采集特点选择最大覆盖次数连线剖面进行成像处理.成像结果表明,大容量气枪震源激发的地震资料能够反映研究区地壳结构特征,获得了较清晰的莫霍面反射图像,说明气枪震源可用于陆上流动水体的深层地震反射勘探.     

陆上地震数据采集系统通讯技术现状及展望

通讯技术是地震数据采集工作中的关键技术之一,直接影响着采集系统规模的大小与工作效率的高低.按照采集工作中应用的通讯技术不同,目前陆上地震数据采集系统分为三类:有线地震数据采集系统、无线地震数据采集系统、混合式地震数据采集系统.文章在三类系统中选择7种具有代表性的产品,对比这7种产品所使用的组网方式、通讯协议及其在通讯方面的性能,分析目前陆上地震数据采集系统中常用的通讯技术的优点与不足,并由此总结了当前陆上地震数据采集工作对通讯技术的需求,提出在陆上地震数据采集中应用一种基于簇树结构的复用传输技术的想法.     

双方位、高密度地震资料在文昌凹陷勘探中的应用

珠江口盆地西部勘探成熟区已经基本实现三维地震采集全覆盖,但随着勘探难度的增加,早期采集的三维地震资料已不能满足日益复杂的勘探目标评价的需求,尤其是中深层地震资料信噪比低、反射能量弱、连续性差,断层阴影严重,地层接触关系不清,复杂断裂系统、隐蔽性圈闭难以识别,严重影响了圈闭的精细落实及目标评价,制约着该区天然气的进一步勘探与开发.因此,二次三维地震采集势在必行,本文提出的"双方位、高密度"地震资料采集方式应是海上高精度地震勘探经济而有效的技术,相对于多船宽方位采集方法而言,其采集成本大大降低,并且从野外采集、数据处理到资料解释摸索出了一套方法和技术流程,这不仅可最大限度地使用新旧采集的三维地震资料,而且在解决断层阴影区的成像、中深层地层成像、大型扇三角洲的刻画、中深层隐蔽性圈闭识别、复杂断块区构造成像精度等方面均有较大的优势.珠江口盆地文昌凹陷2个地区的应用实例展示了"双方位、高密度"技术在复杂断块油气藏、中深层隐蔽性圈闭勘探中的作用,有效的提升了地震资料的品质,进而提高了资料解释及目标评价的精度.     

基于CRP不规则二维地震采集方法研究（英文）

中国西部复杂山地是地震勘探的难点区域,地表和地下都复杂,从而导致地表激发困难,地震资料干扰严重、信噪比低。地下构造形态复杂,导致反射点分散严重,前人尝试过弯线采集,但很少考虑地下实际构造特征。本文章提出基于CRP的不规则采集设计方法,使地表避开难以激发的区域,地下考虑构造特征及CRP点分布位置,优化地表接收线位置,通过地表有目的布置接收点位置,最大程度的保证地下CRP点不分散,从而提高地震数据的信噪比.并以四川盆地某工地的实际资料通过模型数据验证了方法的合理性与可行性。表明该方法能够解决复杂地区地震采集存在的部分难题,为复杂地区的地震勘探采集提供一个新的思路。     

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.     

非规则测区三维地震偏移的边界吸收层法

对不规则测区的地震资料直接进行三维偏移不仅可减少计算量,而且可提高偏移剖面的质量. 本文在单程波方程中增加了一项简单的阻尼因子,其作用如同在实际不规则测区的外部有一个薄吸收层. 因为波穿越这个薄层时,波场值迅速衰减,所以偏移时把吸收层外边界处的波场值取为零所产生的反射非常微弱. 又因为不规则测区零边界条件偏移程序极易编制,所以就可以实现对不规则测区的地震资料直接进行三维偏移. 通过对实际地震资料的处理,说明了该方法的有效性.     

复杂山区煤田三维地震数据采集技术研究

在复杂的山区煤田三维地震勘探中,受地形和地表、地质条件的限制,使野外地震数据采集技术成为关健。文中结合在新安煤田三维地震勘探过程中遇到的复杂条件(地形极其复杂,相对高差大、潜水面变化不定、地表岩性横向变化大等),通过野外的试验对比,选择良好的地震激发和接收条件,应用非线性观测系统理论等多项技术措施,以保证野外地震记录的质量,从而更好地为下一步的地震数据处理与解释服务。研究结果表明:本勘探区内三维地震数据采集中,所采用的技术方法得当,效果明显,而且对具有相似地表、地质条件的地区具有借鉴作用     

地震勘探安全距离的标定方法研究

随着地震勘探的不断推进及人类活动范围的扩大,地震采集工作无法避免会涉及到越来越多的复杂地表条件和采集环境,如城区、油区等障碍物繁多的地区及环境高敏感区域。大量障碍物既影响地震采集质量和资料品质,也给施工安全造成威胁。在过渡带地震勘探中,由于激发方式多样化,安全距离的确定较为复杂,稍有不慎,很容易引起安全事故和造成资料缺失。本文基于振动效应的原理对混源激发中的安全距离进行理论探讨和实际测试,其结果对于复杂地区的地震勘探施工有着一定的指导意义。     

结晶岩地区深地震数据采集关键技术与方法

深反射地震是了解深部地质结构的主要手段,获取高品质的数据是给出合理地质解释的基础.在结晶岩地区,由于地层成层性差、非均质性严重,地震散射效应明显,导致地震波场复杂,同时结晶岩为非理想弹性体,不利于地震波能量转换,有效反射能量弱,信噪比低.加之深反射地震的目标层较深且受环境噪声干扰严重,高频信号衰减快,地震资料主频较低.这些因素使得在结晶岩区难以获得高品质的地震资料,为探索提高该类地区深反射地震资料质量的方法和技术,本文依托长江中下游成矿带2009—2014年深反射地震数据采集工作,在精细设计、严格施工的基础上,从激发和接收入手,开展了"轴向不耦合激发"、"宽频接收"和"宽线观测"等技术方法试验研究.结果表明,这些方法技术措施提高了下传弹性波能量,展宽了接收地震信号的频带,提高了覆盖次数和信噪比,有效改善了地震原始资料的品质和成像效果.研究结果对今后结晶岩地区深地震反射数据采集工作具有重要的实用价值和参考意义.     

SEISMIC TOMOGRAPHIC IMAGING OF A BURIED CONCRETE TARGET1

This paper describes a field evaluation of an algebraic reconstruction technique for the tomographic imaging of sub-surface velocity anomalies. We describe the construction of a three-dimensional concrete model and the acquisition and processing of seismic traveltime data through the model. Image reconstructions of the data sets, using an algebraic reconstruction technique and incorporating prior knowledge are presented and these are compared with the actual model. Reconstructions show that it is essential that accurate data are obtained as we demonstrate that relatively small errors in the traveltime data can seriously degrade the reconstruction. We also show that raypath effects are very important limiting factors to the analysis.     

强环噪地区可控震源高效混叠采集应用效果

随着高密度以及深层地震勘探的发展和普及,采集数据量随之急剧增加,常规采集方法已经不能有效地适应这些大数据量的勘探项目需求,高效地震采集方法成为必然.近几年来,混叠采集是较新发展的一种高效采集方法.本文在调研目前常用的混合源和同时源方法的基础上,总结提出了混叠采集的新概念.根据概念建立起理论正演模型进行模拟,模拟混叠采集方法与常规采集方法的区别、不同参数对混叠效果的影响等,得出相关的结论.在华北东部廊固凹陷进行了验证性试验.廊固凹陷地处华北平原,交通发达,村庄密集,存在较大的空炮率和超强的环境噪声,对资料品质有较大的影响,野外试验与模拟试验结果大致相同,也有一定的差异.与以往规则型的混叠方式不同,本研究在试验中创新性引入了任意随机与不同激发信号的混叠方式方法,取得了一些新的认识.研究结果表明:混叠采集方法能显著地提高生产效率;混叠带来的噪声可以通过不同域来去除;混叠采集需要一定的合适的空间间隔;混叠采集数据品质略差于常规方法,但可以通过提高采集密度和生产效率来弥补;混叠参数选取要考虑平衡施工效率、噪声水平和资料品质.     

低速带的波场数值模拟及影响因素初步分析

低速带具有“自由表面、低速度、高吸收”的特征,能引起反射波能量减弱,产生很强的频散,造成近地表波场畸变,严重影响地震勘探的精度。而地震采集过程又不可避免遇到以下低速带问题:①低速带存在与否会对地震波传播造成什么影响;②近地表变化大,怎么才能得到精确的低速带参数;③存在低速带时,激发井深、最佳的药量(与子波频率有关)、最佳的耦合(与低速带速度相关)等采集参数会对采集资料的品质产生什么影响。本文通过数值模拟,集中对低速带与地震波激发的井深、速度、子波主频等核心采集参数的关系进行分析研究,同时在低速带背景下对数值模拟的网格、边界等问题也进行了讨论。模拟得到的波场特征及低速带参数影响的机理分析,对做好野外地震波激发,获取高品质的地震资料,具有理论意义和指导作用。      

基于典型分解的地震勘探随机噪声模拟方法

随着矿产资源勘探的发展,地震勘探采集环境越来越复杂,接收到的反射地震记录中常常包含大量的干扰,从而造成野外地震资料信噪比低、面貌复杂、有效信息难以分辨,这对提取和利用地震记录中的有效信息造成了障碍。传统数值模拟的记录一般不具有包含各种成因的随机干扰噪声背景,虽然理论记录的处理效果都很好,但却很难处理实际低信噪比的地震资料。截至目前,地震勘探随机噪声模拟方法少有成形理论可以参考,对地震勘探随机噪声特性的认识存在一定的理想化和局限性。许多研究在进行噪声模拟时,添加的是在后续叠加处理时一般都能消除的白噪声,不能接近实际资料的处理。本文基于随机函数的典型分解理论,在用Marmousi模型记录的基础上,根据CMP道集的相干特性计算出可加性随机干扰,这种随机干扰因为与CMP道集记录具有类似的相干性而更接近实际地震资料的干扰背景。此方法可以指导地震勘探的野外观测系统的设计、地震数据的后期处理和解释。      

混采数据分离中插值与去噪的同步处理

近年来,由于新兴的混合采集观测系统在很大程度上提高了采集效率,因此得到了很多学者和石油公司的青睐.但在实际应用中,这种特殊观测系统的采集质量却受到很多因素的影响.一方面,该观测系统采集到的炮记录会受到相邻炮记录的干扰;另一方面,复杂的采集环境使得地震记录中包含部分空道;另外,采集过程中的场地环境干扰会不可避免地带入随机噪音,它们都会影响采集质量.虽然已有一些学者对这些因素做了相关研究,但都是单独分析,未能综合考虑各种干扰因素.本文基于稀疏约束反演的基本原理,将混合炮数据的分离、缺失道集的插值以及对随机噪音的压制问题整合在一起,通过一步处理同时减小如上三方面因素的不利影响,在改善信噪比的同时极大地提高了地震资料的处理效率.文章利用模拟数据和实际数据对这种新方法进行了验证,均得到了比较满意的效果.     

城市浅层地震勘探过障碍变观设计

在城市浅层地震勘探数据采集中,地震测线经常会遇到河流、桥、交叉路口等地表障碍。为了尽量减小地表障碍造成的影响,需要对观测系统作变观设计。作者分析总结了城市浅层地震勘探中常见障碍以及过障碍变观模式,并开发了浅层地震过障碍变观设计软件,利用此软件可在采集现场快捷地进行过障碍变观。将这种方法应用于实际工作中,有效减小了资料缺失造成的影响,提高了资料的信噪比。该软件能够根据实际工作环境和设备条件在野外现场对观测系统进行灵活变观,设计出合理的过障碍观测系统,有效地提高了变观设计的效率。