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。     

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。     

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。     

多加速度表参与力信号计算的初步探讨

目前,施工方广泛要求在施工过程中记录可控震源的力信号,用来进行地震数据体的谐波压制。力信号是由重锤和平板加速度信号计算得到的,这两个加速度信号直接决定了力信号的特性,进而影响谐波压制效果。本文探讨了在可控震源扫描过程中,引入多个加速度表信号来参与力信号的计算,通过一些试验数据来说明多加速度表信号给力信号带来的影响。     

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。     

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。     

消除可控震源数据中的谐波畸变

我们介绍了一种压制可控震源数据中谐波畸变的新方法。该技术以瞬时频率随时间呈线性变化的扫描定义为基础。该方法只需要计算一个确定性的具有k阶谐波畸变的相移滤波器,采用在这个特定的相移滤波器,能消除底板信号的所有谐波畸变和其他由可控震源道上强初至波产生的所有的谐波畸变。处理步骤如下:(1)将确定性纯相移滤波器用于可控震源数     

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。     

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。     

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。     

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...     

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...     

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。     

组合扫描压制谐波畸变

在可控震源采集过程中，由于地表条件不同，机械驱动装置的非线性及震动装置与大地的耦合问题，会产生不同阶次的谐振干扰信号，这种谐振干扰信号与基波信号在频率上呈倍数关系，混杂于原始记录中。对谐波干扰压制的通常做法是进行变相位扫描，利用不同于各次子扫描的相位，使谐波干扰在相关求和中得到压制。本文介绍一种压制谐波干扰的方法组合扫描。该方法的谐波干扰随扫描频宽的降低而减少，当扫描频宽达到一倍频程时，谐波干扰消失。利用组合扫描压制谐波干扰的基本思想就是合理地设计各个子扫描频宽，达到消除谐波干扰的目的。