可控震源地震资料中的谐波畸变及消除

基于升频扫描定义，针对瞬时频率随时间呈线性变化的情况，Ｌｉ等（１９９５）提出了一个确定性的纯相移滤波器（ＰＰＳＦ）以消除可控震源地震资料中的谐波畸变。应用ＰＰＳＦ有可能改善谐振畸变的地面压力信号的谐振畸变的可控震源信号间的相关。     

可控震源低频谐波畸变压制技术

可控震源由于机械和液压系统的结构限制,在低频时无法产生足够的基波出力能量。可控震源机械和液压系统在低频时又具有非常强的非线性,使其产生了巨大的谐波畸变,从而使得已经微小的基波出力变得更小。本文阐述如何通过箱体控制算法对可控震源在低频时的谐波畸变进行压制,主要目的是展示箱体控制算法可以有效地压制可控震源在低频的谐波畸变,从而提高可控震源基波出力,改善其信噪比。     

可控震源信号中的谐波畸变影响及消除

可控震源信号中存在谐波畸变是不可避免的,而谐波产生的原因多种多样。若想最大程度地减小可控震源信号谐波,就必须清楚谐波声生的原因,进而有针对性地采取措施以减小震源谐波。由于可控震源相关地震记录的产生存在着的一些特殊问题,本文提出有必要对可能导致“源致干扰”产生的参考信号中的谐波畸变分量大小进行监控。震源信号中谐波畸变对相关地震资料面貌的不良影响与所采用的扫描信号类型和扫描参数有关。因此,在地震勘探工作的实践中,应视具体施工环境和针对具体勘探任务目的,合理地选用扫描信号参数,使谐波对地震资料的影响程度降到最低。本文提出了除在可控震源施工时减小或消除谐波影响所应采用的几种方法之外,还分析了其它可能导致可控震源信号谐波产生的因素,并从可控震源设计制造角度提出了减小可控震源信号谐波产生的几项措施。     

可控震源谐波影响因素分析及对策

在应用可控震源进行地震资料采集时会产生谐波干扰,谐波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。本文从可控震源机械本身、地表耦合以及震源参数三个方面对谐波干扰产生的原因以及分布特征进行了分析。以可控震源振动与大地耦合响应、谐波能量与施工参数关系理论分析为基础,对不同地表耦合程度和不同激发参数产生谐波的大小及对资料的影响程度进行了科学分析和定量计算。在地表耦合上,首次提出了基于"半刚度"地表耦合谐波压制技术,指出增加一次空振扫描可改善可控震源与疏松地表耦合效果。在震源参数上,分析了震源台数、扫描长度、振动次数、扫描宽度等参数对谐波出现时间和振幅能量的影响,建议采用"少台、少次、低驱动、长扫描"激发方式。     

利用可控震源谐波提高地震数据分辨率

由于可控震源机械系统的非线性等因素造成子波中包含谐波畸变,在相关后成为噪声进而降低地震资料质量,所以可控震源谐波通常被当作噪声进行去除。实际上谐波包含基波所不具有的频率成分,将其用于展宽地震记录的频带,既能提高采集资料的分辨率,又能改善信噪比。为此本文首先分析谐波信号的理论表达,并提出谐波应该被看作有效信号的观点,然后扩展了纯相位滤波器(PPSF)方法并用于谐波信号的分离,最后对分离后的谐波记录分别进行相关并叠加得到最终记录。理论和实际资料的测试结果说明了该方法的有效性。     

可控震源两种谐波产生机理与特征研究

在可控震源地震勘探过程中,谐波干扰不可避免。特别是随着可控震源高效采集方式的出现和不断发展,谐波干扰成为制约可控震源技术发展的主要因素。为了准确压制谐波干扰,对谐波干扰产生的机理与特征进行了研究,发现谐波干扰产生的原因主要有:1机械系统畸变产生的谐波;2表层介质响应畸变产生的谐波。通过对野外采集资料的分析和正演模拟揭示了两种谐波的产生机理和特征,并用来指导两种谐波干扰的压制。     

双相移滑动扫描谐波压制方法

纯相移谐波压制滤波法作为去除可控震源高次谐波的一种简便、高效的方法,在处理复杂信号时却对白噪声和相邻炮信号的处理能力稍显不足,因此未能投入实际应用.为了将简捷的相移法用于实际地震数据处理,提出双相移谐波压制滤波法.该方法在对纯相移法原有相移曲线进行微调和润色的同时,针对纯相移法无法处理的这部分信号再进行一次相移.使用模...     

关于可控震源谐波失真的两种监控方法

连续监控可控震源的平板和反作用重锤加速度,可以提高可控震源勘探数据的质量。设备故障可随时检测,而不是在每天生产前后做一致性试验。设备发生故障时可及时排除,使勘探数据的质量不受影响。在勘探中,对可控震源在不同地表情况下,以不同驱动电平工作可能产生的谐波失真实行监控,使可控震源工作效率达到最佳。并可识别因平板与地表不良的耦合所导致的相位问题和在野外标出其产生的位置。为使连续监控方法有效,需要对可控震源信号作快速分析。可控震源信号的频率一时间分析以往在处理中心进行,速度慢且需要有很大存贮量,不适于野外记录用技术分析。本文所提出的两种分析可控震源信号方法需用到矢端曲线和时变陷波滤波器,矢端曲线给出对可控震源性能和谐波失真的定性分析,快速时变滤波器给出存在于信号中谐波失真的定量及定性数据,并能发现可控震源的故障。在可控震源进行扫描时,无论矢端曲线还是滤波器都可对可控震源的重锤和平板加速度进行分析,并在可控震源移动到下一个震点之前自动向操作员提供处理结果。     

改善可控震源数据的技术

在可控震源数据采集中,有两个主要问题:(一)输出的振幅控制和相位控制;(二)振源产生的谐波畸变的抑制,为分析可控震源—大地响应的野外试验已验证这一点。这项正在进行的研究证实上述问题在刚性地面上(例如冻土地带)要比在土壤上严重得多。试验结果表明,在冻土地区的可控震源—地面响应中40Hz 大振幅可控震源共振和更高频率的(等于或大于10■z)大地基板共振占优势。而对地面作用力实行自适应闭合回路振幅控制确实能消除基板—地面去耦效应。在使整个扫描的输出作用力达到最大的过程中,远场井下信号分析表明,对地面作用力的相位同步和振幅控制比对基板或反作用块加速度的相位同步能提供更加稳定的下行子波。井下信号和可控震源加速器信号的定量频谱分析说明它们存在着严重的谐波畸变,并举例说明了用小于180度的相位增量旋转连续扫描相位可抑制所有的偶次谐波和某些有害的奇次谐波。     

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。     

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。     

浅析无仪器主机如何实现可控震源Smart LF技术

Sercel公司推出可控震源低频去谐波功能简称Smart LF,该功能能够显著降低可控震源在低频段的畸变,需要匹配508^XT仪器主机激活才能使用,适用于VE464电控箱体的4.0及以上版本。可是随着节点设备的推广应用,不再需要仪器主机就可以独立作业,在没有508^XT仪器主机的情况下该如何实现Smart LF功能,SMA软件完美移植了508^XT仪器主机管理可控震源的功能,能够在无仪器主机情况下激活Smart LF,从而实现Smart LF的独立操作和使用。     

利用可控震源的力信号压制谐波干扰

谐波是可控震源采集中的一种特殊干扰,压制谐波一直是可控震源资料处理中的任务之一。迄今为止,大部分压制谐波的方法都是基于理论扫描信号与实际震动记录相关的技术特点提出的,易受表层介质特点的影响,很难取得明显的效果。事实上,可控震源的力信号才是真正的下传信号,其包含扫描基波和谐波分量,因此震源记录可近似看成力信号与反射系数系列的褶积体。提出了用力信号代替理论扫描信号,用反褶积算法代替传统的相关算法实现震动记录的反褶积处理。该方法的直接输出资料是褶积记录,与可控震源的相关记录相比,谐波成分得到消除,信噪比明显提高。     

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。     

再论可控震源输出信号畸变的问题

可控震源输出信号的畸变问题由来已久,引起的争论也最多。针对震源输出信号的畸变,作者2007年在物探装备上发表过一篇文章:从分析畸变参数的引入、畸变控制以及结合地球物理勘探的需求,并通过一个研究实例来研究对震源输出信号的畸变控制原则及实施方法。十年过后,特别是低频地震技术的推广应用,有一些问题需要进一步澄清,使更多的应用人员通过分析可控震源输出信号的畸变变化,探讨如何更科学地选择可控震源的激发参数、更合理地评价震源的激发质量及对可能出现的震源故障问题提前预警。     

可控震源高保真地震数据采集方法

可控震源高保真地震数据采集(HFVS)是通过从记录的震源驱动信号中分离出单台震源记录信号来实现多个震点同时进行数据采集的方法,通过增加绝对频带宽度、减少相关子波边叶畸变以及预置较稳定子波来提高震源数据分辨率。在地震采集施工中,使用HFVS方法所记录的数据量要显著高于常规方法,同时,HFVS方法利用震源驱动信号来对数据反演也大大提高了震源间的一致性和相位的稳定性,减小了信号中因谐波引起的幅值畸变。     

可控震源输出信号畸变控制问题的研究

可控震源输出信号的畸变问题由来已久。由于对震源输出信号畸变问题的认识不同，在实际工作中出现了争议，并且这种争议往往是以牺牲生产效率或震源本身性能评价指标为代价的，因此非常有必要研究可控震源输出信号的畸变及畸变控制问题。 针对震源输出信号的畸变，本文从分析畸变参数的引入、畸变控制以及结合地球物理勘探的需求并通过一个研究实例来阐述对震源输出信号的畸变控制原则及实施方法。     

可控震源畸变的分析

在可控震源施工中,畸变必须控制在有效范围内.本文分析了畸变产生的原因,给出了判断畸变超标的方法.介绍了SM26HD可控震源畸变超标的具体排除方法--更换活塞杆、活塞环、铜套.     

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。     

可控震源技术发展与应用

地震勘探作为地球物理勘探的重要方法之一,广泛应用于油气勘探等领域。震源作为地震勘探的重要组成部分,直接影响勘探效果。可控震源是一种非破坏性震源,能够激发能量密度低且波形可控的正弦信号。首先阐述了可控震源勘探原理,然后重点介绍了可控震源主要技术发展,以及在陆地、海洋勘探方面的应用现状,最后结合当前地震勘探热点,展望了可控震源的未来发展趋势。可控震源地震勘探需要综合考虑震源自身性能、激发参数、应用场景等因素。可控震源畸变分析与抑制技术可在一定程度上改善可控震源自身性能,提高振动波形质量与基频出力。合理的震源激发参数可有效提高地震资料信噪比,一般需要结合实际施工环境与工程经验设定参数,并无适用所有地质条件的固定参数组合。目前可控震源应用场景多集中于野外勘探,未来可控震源地震勘探将向城市、海洋勘探领域加速拓展,这将促进震源类型的多样化发展。