可控震源分频同时扫描技术

可控震源作为地震勘探的信号源已得到广泛应用。数据处理技术的进步催生了许多提高可控震源施工效率的方法,但这些方法或多或少存在一些缺点,如滑动扫描方法的谐波干扰强,多震源同时激发方法因同时扫描信号之间的相关性导致邻炮干扰强,距离分离的同时扫描方法需投入众多装备。本文引入分频同时扫描(FS3)方法,通过信号切分、重组实现多震源同时扫描,利用不同频率之间的互不相干特性,将一个目标扫描信号分离成若干不同或相关性很小频带的子信号,实现无邻炮干扰或干扰最小的同时扫描,然后把所有同点包含一个目标扫描信号的子信号(扫描数据)重组为该点的观测数据输出形成单炮记录。因该方法可增强特定频带(尤其是低频)的能量,故既能减少由非线性扫描带来的谐波干扰,还可使记录中各频带输出能量均衡。     

可控震源滑动扫描谐波干扰压制方法

可控震源滑动扫描是高密度地震勘探中的一种高效采集技术,但它在大幅度提高野外地震数据采集作业效率的同时,其固有的谐波干扰也严重地影响了地震资料品质。目前常用的滑动扫描谐波干扰压制方法是模型法,即基于震源力信号设计谐波预测算子,求取相关后记录中的谐波干扰,将求得的谐波干扰从被干扰区域中剔除。然而在实际地震数据采集中由于设备等原因往往缺失震源力信号,因此无法应用模型法压制谐波。本文基于准噶尔西北缘玛西1井三维震源力信号的实际数据,尝试应用独立同步扫描邻炮干扰压制方法滤除滑动扫描资料上的谐波干扰,取得了令人满意的处理效果。     

滑动扫描谐波的现场压制方法

高密度宽方位三维勘探在成为主流地震勘探技术的同时,也带来激发成本的大幅度提高。应用滑动扫描能有效降低激发成本,提高施工效率。但可控震源激发本身存在的谐波因采用滑动而不可避免地干扰了相邻炮记录,因此压制谐波成为确保滑动扫描采集地震资料品质的前提。本文从可控震源激发的基本原理出发,分析了谐波产生的机理、谐波干扰的能量级别,并有针对性地设计滑动扫描相关参数,侧重压制滑动扫描产生的能量较强的二、三次谐波。试验及滑动扫描实际采集的地震资料显示本文的谐波压制方法效果良好。     

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。     

可控震源高效采集技术及在国际项目中的应用

在国际油公司追求高效地震勘探及经济效益最大化的推动下,滑动扫描(SlipSweep)、滑动扫描同步激发(DSSSplusSlipSweep)等可控震源高效采集技术获到快速发展,并在中东、非洲等地区得到了广泛应用。文章介绍了滑动扫描、距离分离同步激发(DSSS)、滑动扫描同步激发、独立同步扫描(ISS)等可控震源高效采集技术的基本原理,以及观测系统设计、无桩号测量、现场质量控制、数据存储与转换、滑动扫描谐波压制和独立同步扫描邻炮干扰压制等可控震源高效采集关键配套技术,并且展示了这些技术在公司国际地震勘探项目中的应用情况及实际效果。     

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。     

可控震源高效采集噪声对弱信号的影响及应对方法

可控震源高效采集技术通过多组震源不间断扫描提高地震数据采集作业效率,但同时带来了更多的谐波噪声及震源移动产生的机械噪声(以下统称为高效采集噪声)。高效采集噪声的强弱与震源组数、组间距离、激发时间间隔及生产组织方式等因素密切相关。如何在有限的设备投入和保持采集效率的情况下消除或者减弱高效采集噪声是高效采集作业需要解决的问题。从弱信号可记录性的角度确定震源组间距,可以在动态滑动扫描采集作业中通过对震源分组和摆放方式的优化,最大限度地减弱高效采集噪声的影响。通过提取原始资料中不同炮检距弱信号振幅计算相对于高效采集噪声的信噪比,然后以检波器动态范围为阈值,将信噪比大于阈值的炮检距范围作为最大组间距进行震源摆放和野外作业。实际资料应用结果表明,该方法可以大幅降低可控震源高效采集噪声的能量,在对动态滑动扫描地震采集野外作业的可控震源分组、组间距设置和摆放等方面具有定量指导作用。     

分段扫描压制谐波干扰的效果分析

在可控震源激发的地震采集资料中,由于震源机械驱动装置的非线性及震动装置与大地的耦合状况等因素,扫描信号会产生不同类型的谐波畸变,在相关地震记录上形成谐波干扰带。准噶尔盆地不同工区在升频线性扫描记录上常见到与初至折射波的1/2次谐波和强面波的2次、1/2次谐波。这些干扰在一定程度上影响了地震资料质量。针对上述问题,采用分段扫描的方法对谐波进行了压制,对分段扫描压制谐波干扰的软件模拟及野外单炮对比的应用效果做出分析,说明分段扫描压制谐波的效果较好。     

井炮同时震源混叠数据分离技术

在地震勘探中，随着炮道密度的快速提升和大块三维的不断部署，海量的炮工作量对井炮“交替式”激发效率提出了严峻挑战，同时震源技术是提高井炮激发施工效率的有效方法，但存在混叠数据分离的难题。为了解决该难题，对混叠地震数据进行稀疏变换，分析稀疏域中有效信号与混叠噪声在连续性方面的特征差异，以此为基础，开展基于广义同步压缩曲波变换和最小二乘匹配滤波的井炮同时激发混叠地震数据的分离方法研究。广义曲波变换消除常规曲波变换产生的拖尾效应，为混叠地震数据提供了精细的多方向和多尺度分解，同步压缩方法用于精准地重新分配各向异性局部波矢量的能量，广义同步曲波变换以更佳的分辨率和更高的保真度分离有效信号和邻炮干扰噪声，以最小二乘匹配滤波为正则项约束，保证在滤除噪声的同时保护有效信号。数值模拟和实际地震单炮模拟混叠数据分离测试结果表明，与矢量中值滤波方法相比，该方法能够更好地分离混叠地震数据，能较好地保护有效信号。利用缩短井炮激发时间间隔的高效激发方式在SH三维工区进行了混叠高效采集试验，混叠数据分离后的成像效果与常规逐炮激发资料的成像效果相当，验证了井炮同时激发混叠数据分离技术的可行性。研究结果表明，井炮同时震...     

基于相控理论的炮点组合设计技术

在复杂地表区地震勘探中,广泛应用炮点组合激发消除干扰,提高单炮记录的品质。二维相控震源的排列长度和三维相控震源的组合面积决定了定向地震波束的宽度,即地震波能量的定向聚焦状态。本文借用军工领域的相控理论,通过组合激发的时间或深度控制实现相位组合控制,设计合理的组合激发模式,将发散传播的地震波集中于某个方向,即激发定向地震波束,使观测系统接收的反射信号增强,所采集资料的信噪比提高,从而有效地改善了地震勘探效果。     

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。     

独立同步激发数据两步法邻炮干扰压制技术研究

地震资料品质在很大程度上取决于覆盖次数的高低,而覆盖次数的提高必然会带来勘探成本的增加。为了解决这一难题,以可控震源独立同步激发(ISS)为代表的新一代高效采集技术得到了推广应用,极大地提高了生产效率。但ISS技术会产生很强的邻炮干扰,需要在资料处理中予以压制。较详细地分析了ISS资料邻炮干扰的特点和分布规律,发现邻炮干扰在不同道集中有不同的表现形式,因此需要进行多域分步压制。通过资料分析和处理试验,提出了两步法压制邻炮干扰的处理流程,即分别采用强振幅分频压制技术和中值滤波技术来实现ISS数据中邻炮干扰的压制,并在实际资料处理中得到了很好的应用效果。     

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。     

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。     

应对当今地震勘探需求与挑战的高精度可控震源

要解决低信噪比地区勘探、复杂地质体成像、岩性勘探以及精细油气藏描述与监测等勘探难题,进一步提高地震资料成像和油气预测精度,需不断地拓宽频带和增加地震采集密度。理想地震信号的频带至少为5个倍频程以上,而炸药震源的效率和成本无法解决高密度炮点带来的高成本问题,常规可控震源的低频起始扫描频率通常在5~6 Hz,也不能满足低频需求。为此,通过对地震资料野外采集和室内处理需求的具体分析,触摸探索了地震信号的激发及辨识瓶颈。指出:(1)高精度可控震源不是简单的宽频可控震源,而是涵盖了高精度可控震源模型控制下的低畸变激发信号和宽频地震信号激发2个概念;(2)未来可控震源地震信号的激发不仅仅需要解决高频激发的问题,更要解决低频激发的稳定性问题;(3)完全可以采用点激发来实现深部探测。     

地震资料采集中的最大干扰距离计算

在2个或2个以上的地震队同时在一个地区进行野外地震资料采集的情况下，一个地震队所激发的地震波往往会干扰另一个地震队所接收的地震信息。这就引出一个最大干扰距离的概念，即一个地震队激发的地震波能量不被另一个地震队所接收的最短距离。很明显，最大干扰距离与震源类型和激发条件有关。讨论了最大干扰距离计算的方法原理，即利用实际地震资料，计算炮记录各道的均方根振幅，利用幂函数拟合得到振幅随炮检距变化的衰减曲线，结合背景噪声记录的均方根振幅，求出最大干扰距离，在伊朗AMK工区的三维地震勘探中。中国和伊朗的2个地震队同时在这一区域进行地震资料采集工作，为了避免出现相互干扰的情况，利用上述方法分别计算了炸药震源和可控震源的最大干扰距离，并进行了采集试验。结果表明，当2个队施工的距离大于最大干扰距离时，同时进行资料采集不会产生相互干扰，由此说明以上方法是合理可行的。     

可控震源滑动扫描记录信号分离原理分析

可控震源的滑动扫描方式通过多组震源实现在时间上的重叠扫描,可大大缩短每次数据采集的平均时间从而提高生产效率。但与常规扫描方式不同,由滑动扫描得到的多震源的合成地震记录存在着相互混叠。因此滑动扫描地震勘探的核心问题是如何选取合适的滑动时间,既能缩短每次数据采集的平均时间,又能尽量减少将合成地震记录分离成常规的单组震源记录中存在的混叠。以最常用的线性扫描信号为例,从理论上分析了滑动扫描地震记录信号分离的原理,讨论了各组记录之间存在相互混叠的原因,并指出为了能有效地进行信号分离,选取两组震源之间最小滑动时间和减少混叠的方法。     

应用离散余弦变换的去谐波扫描技术

通常在处理环节消除可控震源产生的谐波干扰会对有效信号产生不良影响;而去谐波扫描技术将这一过程提前到激发阶段,即通过改造原设计信号,实现在激发过程中使输出的谐波噪声最小,从而提高输出信号的精度和信噪比.现有去谐波扫描技术中,硬件方面主要通过对重锤信号与平板信号非线性二次拟合求取改正量实时控制伺服阀,以提高响应精度减少畸变...     

青海NMH工区谐波干扰特征及压制技术研究

青海NMH工区地表复杂,近地表岩石硬度差异大,有必要开展不同地表耦合条件下可控震源谐波干扰的分布特征研究和压制方法试验。通过理论计算和对实际资料的统计分析,总结了谐波干扰变化规律,确立了相应的谐波干扰压制方法。研究结果表明,可控震源与地表耦合产生的谐波干扰与地表岩石硬度密切相关,一般随地表岩石硬度增加,谐波干扰强度显著增强,但相位畸变相应减小。通过优选激发点位置、有针对性地改善地表耦合条件、合理调节相位控制增益,甚至研究和采用诸如新型震源平板等多种技术措施,尽可能保证在硬度值约40(即接近"半刚度")的地层中激发,可以最大限度降低谐波干扰的影响,提高地震资料的品质。理想情况下,可使得谐波干扰能量降低约30%,单炮地震记录信噪比提高约260%。     

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。