采用428XL仪器实现高保真可控震源三维地震采集

428XL地震仪器系统成功实践了一种新的可控震源施工技术和方法——高保真可控震源采集技术（HFVS）。本质上，HFVS技术是以采集到的每台震源实际运动的信号来进行数据反演，替代了传统的以参考信号进行的互相关处理，从而有效地减少了谐波畸变对地震资料品质的影响。在实际施工时，HFVS技术采用多台震源以不同初始扫描相位同时激发，再将采集到的地震记录进行分离处理得到每台震源的大地脉冲响应，实现了高效采集条件下的可控震源单点激发。本文详细介绍了HFVS技术的基本原理，总结了高保真可控震源采集的施工特点及其对仪器采集设备的要求，并通过实例，介绍了利用428XL仪器先进的技术性能实现高保真可控震源三维地震采集的方法和经验。     

可控震源高保真采集数值模拟及炮集分离

可控震源高保真采集(HFVS)方法利用多震源在多位置同时激发,大大提高了地震数据采集效率。但多震源同步激发,增加了记录的相邻干扰,降低了资料信噪比,原始记录需要进行炮集分离后才能应用。采用可控震源激发的线性扫描信号模拟高保真采集(HFVS)技术进行的二维地震数据采集,对震源信号进行相位编码,正演模拟多张混叠记录。利用震源检测信号以及地震记录获得震源与各检波点之间对应物理路径各频率点处的传输函数,并将传输函数作用于各震源检测信号,即可得到分离后的单炮地震记录。对比炮集分离结果与单炮正演模拟结果可以看出,远炮点道和近炮点道的分离效果都较好,且远炮点道的分离效果好于近炮点道。     

力信号反褶积运算对于提高地震资料保真度的研究分析

提取可控震源单炮记录时,通常根据参考信号与母记录(原始地震记录)的互相关运算结果来压缩可控震源单炮记录长度。震源机械、液压系统以及平板和大地耦合的非线性特征导致可控震源单炮记录存在谐波畸变,虽然谐波能量相较于基波能量较弱,但仍对地震资料的保真度存在一定程度的影响。将提取的力信号作为反褶积算子与母记录进行反褶积运算,压缩地震子波,提高地震资料的信噪比和分辨率,以获取不含谐波干扰的地震记录。对比分析模型正演和实际地震数据处理中参考信号、震源力信号和近场力信号与母记录互相关和反褶积运算后的地震记录可知,将力信号作为地震子波与母记录进行反褶积运算,既可以避免谐波干扰,又可以提高深层地震资料的保真度,因此分离后的单炮记录能够更真实地反映地下地层反射系数序列的脉冲响应。     

PELTON电子控制系统的VSS部分

PELTON电控箱体的VSS系统（VIBRATOR SIGNATURE SYSTEM）最早是为了满足HFVS地震数据采集而研发的一套震源原始输出信号的记录系统。该系统能够把原始加速度表等数据记录到PCMCIA卡,同时把VSS操作状态反馈到仪器上;在实际使用中也可以使用笔记本电脑代替VSS记录器进行震源输出信号的存储;目前有些震源技术人员对PELTON电控系统控制面板上的VSS旋钮功能不太了解,由于误操作常常导致会出现一些故障。文章主要对上述三个方面的问题做了介绍。     

客户定制反射子波的可控震源地震勘探方法

可控震源作为一种对环境友好、使用高效、方便控制的地震波激励源近70年来在油气地震勘探中得到了广泛应用。绿色油气勘探理念、"两宽一高"地震数据采集技术和FWI地震波反演成像技术为可控震源地震勘探带来了新的机遇和新的问题。高密度地震勘探的真正内涵是炮点和炮线密度的提高,若干可控震源同时激发引出的高效采集技术可以对冲巨量炮点激发带来的采集效率降低和成本上升。陆上宽带地震勘探的核心是震源激发且检波器接收到宽带的反射子波,理论上可控震源能提供客户定制的宽带反射子波。实践表明可控震源能够提供低至2～3Hz的地震数据,这为FWI技术的成功应用奠定了数据基础。陆上高精度地震勘探中可控震源技术起到了关键作用。为此,重点讨论与分析了当前可控震源地震勘探面临的问题,包括高效地震数据采集方案、可控震源激发的噪声波场、混叠数据的解混叠、压缩感知理论下的高效采集等问题,并提出了相应的对策。重点阐述了客户定制反射子波的地震勘探理念,提出可控震源地震勘探技术未来发展应注重:①建立可控震源子波设计中扫描信号的单频时长与单频能量之间的关系;②实际地震数据采集过程中应通过自适应地下介质变化反过来优化扫描信号;③采集中尽量使用一组不同的震源组合进行编码扫描;④应在最优化理论控制下,以预定的宽带反射子波作为目标,用接收到的地震反射子波与预定的宽带反射子波之间的差异作为反馈量,修正扫描信号。据此开发出一套高效采集软件控制系统进行最佳高效采集,能够促进可控震源地震勘探技术在石油工业及相关领域的广泛应用。     

可控震源地震数据子波最小相位化方法

 本文从可控震源地震记录采集时使用的扫描信号参数出发,计算可控震源扫描信号,再将可控震源扫描信号进行自相关求出可控震源零相位子波。然后利用可控震源零相位子波,求出将零相位子波转化为最小相位子波的转换算子。最后利用该转换算子,将可控震源零相位子波转化为最小相位子波,实现了把可控震源零相位震源子波的地震记录转化为最小相位震源子波的地震记录的功能。     

可控震源的发展状况

本文介绍了近几年中国石油东方地球物理公司的可控震源在国内外的应用情况,以及在国外可控震源施工中应用的新技术,包括可控震源DGPS应用技术、局域网和激发源驱动技术、交替扫描施工技术、滑动扫描施工技术、可控震源高保真地震数据采集技术（HFVS）等;分析预测了可控震源在未来地震勘探施工中的发展前景。     

一种改善相关子波特性的扫描信号

参考扫描信号与检波器所接收到的地层反射信号进行相关处理后得到的相关子波是构成震源相关地震记录的基本波形.因此,相关子波特性直接影响到可控震源地震记录的面貌与品质.品质优良的扫描信号可以有效地提高地震记录品质和施工效率.实验室分析表明,对数分段扫描信号的相关子波有着极小的相关边叶.为了对这种扫描信号的地震勘探效果进行验证,我们对对数分段扫描信号和普通线性扫描信号进行了地震勘探采集数据对比试验.试验结果表明,采用对数分段扫描信号的地震记录信噪比得到了明显改善.     

从海洋地震资料直达波提取震源子波

震源信号在地震偏移成像、正演模拟、全波形反演、多次波压制等处理中起重要作用,其关键是获取震源信号子波。本文通过推导直达波时距曲线,考虑了震源和接收系统组合效应,结合气泡振荡理论,得到直达波与震源信号之间的关系式,并给出了频率域利用直达波计算震源信号远场子波的解析解。当地震数据接收位置满足震源组合阵列远场条件时,可利用直达波计算震源信号远场子波。即避开地层反射信息对地震子波提取的影响,先从地震数据中分离出直达波,再利用直达波以精确的解析解公式计算震源信号远场子波。合成数据计算和实际地震处理的结果均表明,本文方法经济实用、精度高。     

可控震源地震勘探中的数值模拟法应用

可控震源激发信号的设计和选择直接影响资料的信噪比。通过对比不同震源信号激发的实际单炮记录选取最佳激发信号的常规方法成本较高。本文基于地震勘探基础理论,通过信号自相关提取不同震源信号的子波,将该子波与实际反射系数做褶积运算,进而通过分析、研究所得数值模拟地震道记录评判激发信号的优劣。由于不受其他因素的影响,数值模拟结果直观而单纯地反映了不同震源信号对地震资料的影响,所得结论可靠。在WLH探区的实际应用效果表明,该方法能为可控震源信号的设计提供现实指导。     

微型可控震源的动态特性分析

可控震源产生信号的可控性以及其安全环保、成本低的优点使其被广泛应用于地震勘探中。微型可控震源以其轻便,更易于适应复杂地形的优点而得到越来越多的重视。震源与大地之间的耦合通常会导致震源的输出力信号出现谐波失真。本文采用有限单元法,对一个微型可控震源设计模型进行了模态分析与瞬态响应分析,得到了其在100~200Hz范围内正弦载荷激励下的系统响应,并进行了谐波失真分析。     

滑动扫描谐波分析

可控震源激发在地震勘探中占有重要的位置，其激发类型也已由以前的单点激发发展到现在的多源激发，而使用滑动扫描技术能够提高多源激发的效率。滑动扫描方法的基本思想是采用多组可控震源实现无等待扫描激发，即一组震源在扫描激发过程尚未完全结束，另一组震源已经开始启动扫描激发。但是滑动扫描激发也不可避免地产生谐波干扰。文中在简单介绍了滑动扫描技术的基础上，分析了谐波畸变的分布特征，讨论了通过合理地设置滑动时间，减少谐波畸变对地震资料品质的影响，可大幅度提高地震作业效率的方法，并用实例进行了说明。     

疏松地表对震源信号的影响与施工方法的改进

在疏松地表地区，可控震源及其与地表的耦合问题是引起振动信号畸变的主要因素。振动信号的畸变包括振幅畸变和相位畸变，这些畸变会降低相关信号的质量，而相位畸变对相关信号的影响尤为严重。在伊朗AMK三维工区，从表层条件、震源质量控制参数（重点讨论了平均相位和峰值相位）、不同相位延迟下相关信号的变化，以及相位与相关信号质量的关系几方面，对相位畸变产生的原因以及对相关信号质量的影响进行了探讨，提出了降低相位畸变程度和改善相关信号质量的措施。实际资料分析表明，在速度较低的疏松地表地区，振动信号容易发生畸变，使相关信号的旁瓣增大，而引起畸变的主要原因是可控震源与疏松地表之间的耦合问题。为此，提出了增加一次空振的扫描方式，即第一次振动的扫描信号不予记录，而是压实地表，改善可控震源与疏松地表之间的耦合关系，然后再按常规方式进行震源扫描。实际应用结果表明，该方法使记录质量得到了较大的改善，分辨率和信噪比都得到了提高。     

基于能量差异的滑动扫描数据谐波压制方法

随着高密度采集需求日趋增加, 出现了高效、高保真、环保的可控震源勘探技术。滑动扫描采集虽然缩短了相邻两炮的滑动时间,采集效率得到很大提高,但也使后一炮中的谐波畸变对前一炮的基波产生影响,降低了地震资料的质量。通过分析可控震源谐波的产生机理,提出一种基于能量差异分频谐波压制方法。地震资料处理和叠加成像结果表明,该方法在有效压制谐波噪声的同时,能够较好地保护有效信号,提高资料信噪比。     

System Four仪器在可控震源施工中的应用

本文针对System Four仪器采用可控震源施工时的新特点、新方法，描述了System Four仪器与VibPro箱体连接、设置，运行震源Pelton监控软件、无线一致性信号的QC分析、GPS定位的设置、有线一致性的测试与记录、震源驱动方式的设置以及采用不同方式进行可控震源施工的方法，以便于新功能的开发、使用。     

高保真可控震源采集能量分析

高保真可控震源采集技术最大的特点之一就是把多台震源多次扫描得到的叠加记录经过分离算法转化成常规意义上的单台震源激发记录。该方法减少了震源之间的组合影响,保证了资料的相对精度。但由于激发能量的限制,在实际的地震资料采集中很少采用单台震源激发,而是普遍采用组合激发。所以要推广高保真可控震源采集技术的应用,就必须对高保真记录的能量进行分析,研究该技术的应用条件和范围。通过不同台次高保真技术的采集试验和资料分析,总结了震源台次和能量之间的关系,认为进行可控震源高保真采集就必须确保单台震源激发的最大能量能满足资料采集的要求。     

高液压油温对AHV-Ⅳ可控震源的影响

引起液压油温过高的原因有很多种,而液压油温过高将导致可控震源液压系统的诸多故障。本文分析了AHV-Ⅳ可控震源液压系统油温过高的原因及其解决办法,介绍了液压系统油温过高对可控震源的振动性能、行驶系统、刹车系统、提升系统造成的影响。     

可控震源地震记录初至拾取方法研究

可控震源作为一种环保型的激发源已被越来越多地应用于地震数据采集中,但针对可控震源资料初至拾取的研究并不多。由于可控震源的扫描信号为非线性以及可控震源与大地接触不耦合等原因,在可控震源资料上出现"双初至"或"多初至"等现象,造成初至拾取困难。基于可控震源记录相关性好这一特点,提出了一种改进的相关算法——优化相关法,通过不断优化相关模型道来提高初至拾取的精度;同时还提出了一种约束初至拾取方法,根据地表一致性原则进行交互拾取,采用少量人工拾取的初至对相关拾取法进行约束。在可控震源资料初至拾取中,将两种方法相结合,较好地解决了可控震源地震记录的初至拾取问题。