地震仪数据采集技术的重大进展

高分辨率地震勘探的发展要求地震仪能记录宽高频地震信号，这就需要地震仪具有很大的瞬时动态范围，然而以浮点放大器和逐次逼近型A／D为核心的传统数据采集电路却不能满足这一要求。新型的24位∑—ΔA／D转换器由于瞬时动态范围很大（达120dB），足可以使数据采集电路取消浮点放大器和所有模拟滤波器，而且允许以单个检波器取代检波器组合。24位A／D的应用是地震仪数据采集技术的一项重大进展。随着高分辨率地震勘探的发展，以24位A／D为核心的新型数据采集电路必将逐步取代传统的数据采集电路。     

定点和浮点地震数据采集系统对比

由于常规浮点地震数据采集系统的瞬时动态范围的局限性,该系统不能有效地提高勘探精度和分辨率,如何增加采集系统的瞬时动态范围,提高分辨率,更加有效地抑制多种频率的干扰,提高信噪比,已成为地震数据采集技术的研究方向。因此,文章就DFS-V数字地震仪和I/O系统2号数据采集系统为例,对这两种不同类型的地震数据采集系统,在前置放大器、滤波器、浮点放大器及A/D转换器等方面,作了较全面的比较。文中还对定点地震数据采集系统中的24位A/D转换器作了较深一步的探讨,对它的动态范围、量化单位、量化电平和分辨率作了定量计算和比较。结果表明,定点采集系统已能够替代瞬时浮点放大器和常规15位A/D转换器构成的传统浮点地震数据采集系统,并能提高记录精度和信噪比。定点地震数据采集系统已成为研究和发展地震仪的方向。     

地震仪的干扰信号及抑制方法

目前，２４位模数转换器的地震勘探仪器具有低噪音，低畸变和高采样率，较大的瞬时动态范围，实现了微伏级信号的记录，为我们进行了高分辨率地震勘探创造了条件，拾取信号的检波器虽说尚未达到现在的地震仪的发展汪洋，但敢取得了一定的进展。而现在采集过程中唯独抑制环境干扰方法和手段几乎没有进展，从而使得这些干扰信号的侵入，淹没了勘探中的微弱高频反射信号，由于这些干扰信号频带宽，随要性强，使人们显得 对此无可奈何。     

激发信号与反射信号的主频、振幅衰减及分辨率

从大庆长垣南地区层状地质模型入手，选择Ricker子波为激发信号，主频从50-300Hz系列变化，根据各层的vo和β值计算地层的均方根速度，由均方根速度换算层速度。在此基础上，理论计算了T06，T1，T2，T3和T4-5各层位地震反射信号的主频、振幅衰减及地震垂向分辨率。计算结果表明，24位遥测地震仪能够有效记录T1，T2，T3和T4-5地震反射信号时，激发信号的主频率不应超过270，165，117，102Hz；激发信号主频在175Hz以内，提高激发信号的主频能够有效提高反射信号的主频和分辨率；激发信号主频超过175Hz，反射信号的主频和分辨率不再提高，并且趋于稳定，此时反射信号的主频分别为65，54，41，36，35Hz，分辨率分别为8．69，10．91，17．98，29．51，37．46m。     

仪器前置滤波参数分析

在某一时刻和某一空间接收点记录的数据具有一定的瞬时频率动态范围。当数据瞬时频率动态范围小于采集接收器和仪器的动态范围时,可同时记录强振幅的频率信息和较弱振幅频率信息;当数据瞬时频率动态范围大于采集接收器和仪器的动态范围时,就只能记录强振幅的频率信息。为克服这一问题,通常采用仪器前置滤波器衰减强能量的频率信息,减小数据瞬时频率动态范围,达到记录弱信号的能力。另外还可增加地震仪器的记录位数,增加仪器的瞬时记录动态范围。文中进行了时频统计和频时统计定量分析,从中得到信号频率不同,其瞬时频率动态范围有较大差异的结论。因此,在野外采集时,正确使用仪器前置滤波参数是非常重要的。     

工程地震仪器认识上的误区

人们对浅层地震仪的采样率及动态范围这两个指标往往产生某些误解。首要的是应当依据勘探目的及分辨率的要求决定地震信号的主频及宽带，然后再选择合适的采样率。浅层地震勘探和石油地震勘探一样，也应当研究沉积岩及风化带的衰减状况，利用高动态地震仪获得尽可能高的分辨率资料。     

遥测地震仪器中的陷波器

为了防止深层地震信号因交流电干扰过大而记录不下来，遥测地震仪采集站中都设置了抑制交流干扰的陷波器。现对WAVE-Ⅲ、SN368、MDS—16三种遥测地震仪采集站陷波器电路进行分析，导出三种陷波器传输函数、陷波频率、陷波带宽的计算公式。     

地震勘探仪器中频谱整形滤波器的理论研究

导致地震勘探分辨率降低的首要因素是地层对高频信号的吸收作用，其次是仪器的瞬时动态范围小和等效噪声大。该文从理论上论述频谱整形滤波器（ＳＳＦ）在高分辨率地震勘探中的作用，阐述了ＳＳＦ可以弥补地层对高频信号的吸收，降低仪器相对于高频信号的等效输入噪声，扩大仪器的瞬时动态范围和系统动态范围，同时，对ＳＹＳＴＥＭ－ＯＮＥ（ＴＷＯ）仪器的ＳＳＦ进行深入的理论分析，指出了高频提升量，高频提升速度和频率提升范围     

REFTEK宽频地震观测仪器系统和野外数据采集

观测是地震学家研究地震和地球内部结构的主要手段，地震仪记录到的地震资料是地震学家开展研究工作的基本数据。本文主要介绍宽频带、大动态范围的REFTEK 08三分量数字地震仪及其野外数据采集方法。     

应用局部频率属性检测天然气藏

地震记录作为地震波传播的时间函数,记录了地震波经地层传播后的响应特征。对地震信号做希尔伯特变换得到复地震道记录,再计算得到瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率属性参数,此三瞬属性参数在油藏储层预测与描述中起重要作用。但瞬时频率属性受相移、噪声及其他因素影响,其可解释性差,很难反映储层含流体后引起的频率变化特征。本文在分析研究常规地震记录瞬时频率属性计算方法基础上,提出了局部频率属性计算法;将其应用于实际地震储层的含气性检测,并综合利用转换波数据进行交互解释,结果证实局部频率属性能反映储层流体的频变特征,具有更高信噪比及较强可解释性,适用于天然气藏的储层预测和流体定性解释。     

江苏水网地区高分辨率三维地震采集技术研究

江苏地区水网密布，地质构造复杂，采用常规三维地震勘探技术进行数据采集，所得资料的分辨率较低，不能满足岩性圈闭研究的需要。针对这一问题，进行了地层吸收衰减、环境干扰、激发和接收因素等研究。研究表明，采用井深9m、高密度4kg炸药激发可以获得较高信噪比和分辨率的记录；采用中频检波器接收的信号主频高、频带宽；采用垂直测线方向的6串2并，组内距1m，行距1m的矩形面积组合，可有效压制环境噪音，提高信噪比。现场处理采用地震信号增强、频宽拓展及速度分析等技术，使目的层的有效频宽达到了10～90Hz，主频达到了40Hz，大大提高了资料的信噪比和分辨率。     

地震信号时——频特性与瞬时动态范围

本文利用小波变换的方法，分析了地震信号的时一频特征，由时一频特征曲线可以看出，随着时间的增加，地震信号高频分量相对于低频分量之比越来越小。在此基础上给出了地震信号瞬时动态范围的定义和物理解释，进而指出，在地震采集仪器中，为了获得深层的高频信号，必须采用动态范围高达２４位的新型过采样Σ－△Ａ／Ｄ转换器。     

地震仪器对高频信息可记录性的影响及其试验

本文较系统地讨论了地震仪器性能及因素对高分辨率地震勘探的影响，指出仪器的瞬时动态范围和低截止频率是高频信息可记录性的一个极为重要的基本因素。通过不同低截频、不同陡度及不同频率检波器的实际试验，说明了选用“三高”仪器因素对提升深层反射波的频率有独到的作用，是一种有效的工作方法。     

uDAS®分布式光纤传感地震仪及其应用

设计了一种超灵敏分布式声波传感地震仪(uDAS?),该仪器以高性能相敏型光时域反射仪为基本构架,利用多频和随机光纤激光放大技术,结合干涉解调方法,实现了瑞利散射光信号相位的精确解调,可用于外界声波/振动信号的高精度拾取。实验结果表明,uDAS?在1~500Hz内噪声底达4.5pε/√Hz,同时具有线性幅度响应、长距离工作等特征。与电子检波器进行对比测试,二者的记录波形高度一致。uDAS?已初步应用于井中地震监测、微测井等勘探作业,获得了高质量的生产资料。此外,uDAS?在长期动态监测、管线监测等油气勘探与开发等业务中具有巨大的应用前景。     

地震信号瞬时特征在小波域分频提取的方法和应用

在直接进行 Hilbert变换提取瞬时特征信号的传统方法中 ,Hilbert变换对高频随机噪声十分敏感 ,即使地震信号中存在微弱的高频噪声 ,所提取的地震信号瞬时特征仍被噪声淹没。本文提出了在小波域提取地震信号瞬时特征的方法 ,它利用小波变换的实部 (相当于实信号——地震信号 )、虚部 (实信号的 Hilbert变换 )的特点直接提取地震信号瞬时特征。该方法具有分频、去噪的功能 ,并且提取的地震信号瞬时特征中保留了频率低于高频随机噪声带的弱波 ,这种弱波可在瞬时特征剖面 (如瞬时频率、瞬时相位、瞬时振幅 )中显示出来。     

阿姆河右岸区块盐下地震资料叠前保幅高分辨率处理

土库曼斯坦阿姆河右岸地区地表大部分被沙漠、戈壁覆盖,目的层卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩上覆的巨厚膏盐层对地震波高频成分能量吸收比较严重,采用常规方法处理的地震资料分辨率一般较低。为此,在分析CRP道集有效高频成分的基础上,采用共反射面元叠加进行保幅去噪,在去噪的道集数据上分析有效低频和高频信息的可靠性,拓宽地震信号的有效频带,使地震资料的振幅谱在有效频带范围内接近反射系数的振幅谱,从而提高了地震资料的分辨率。对比发现,高分辨率资料比常规资料频带展宽20Hz以上,主频提高15Hz以上,信噪比得到了明显提高,能有效分辨目的层内厚10m左右的薄储层,为构造精细描述和储层横向预测提供了较好的地震资料。     

利用Hilbert-Huang变换提取地震信号瞬时参数

 通过Hilbert变换求取的信号瞬时参数并非对任何信号都有物理意义，此法通常要求被分析信号是窄带或平稳的，而且对噪声很敏感。而实际地震信号既非平稳又含有噪声，若在实际应用中不加考虑地对地震信号进行Hilbert变换以求取瞬时参数，这种情况下求取的瞬时参数将缺乏物理意义甚至失真。Hilbert-Huang变换是一种新的分析非平稳非线性信号的方法，它先将信号进行经验模态分解（EMD），形成有限个固有模态函数（IMF）之和，再对固有模态函数作Hilbert变换求取时频谱，求取的时频谱在时域和频域都具有较高的分辨率。本文将Hilbert-Huang变换应用于地震瞬时参数的提取，实例表明，对地震剖面做EMD可以得到不同时间尺度上的特征，Hilbert谱比传统的时频谱在时间和频率域上的分辨率都要高，强反射层在第1阶IMF瞬时频率剖面上比原瞬时频率剖面上表现得更为明显。     

用瞬时振幅进行图像重建的方法

近年来,图像重建技术已在地震资料处理中得到应用,但是,目前多数方法一般都以改善地下界面的几何形态为研究对象,很少涉及岩性特征。针对这一情况,我们提出一种采用瞬时振幅进行图像重建的方法。由于瞬时振幅与地震信号的符号、频率和相位无关,因此,该法的图像重建不会因岩性变化引起的极性反转、频率或相位的变化而受影响。对实际地震资料处理的结果表明,该方法不仅可保持有效信号的频率和相位特性,而且有较强的去噪能力。