基于微机电系统的数字检波器及其应用

介绍了基于微机电系统（MEMS）的数字检波器性能，并将其与模拟检波器进行了对比分析。MEMS数字检波器的振幅和频率响应较为理想，动态范围宽，且体积小，重量轻，采用全数字传送；而模拟检波器由于是采用组合方式来压制环境噪声和相干噪声，因此使得高频信号损失，分辨率下降，且体积大，埋置和收放困难，工效低。通过对常规10Hz检波器和MEMS数字检波器的振幅响应、相位响应、谐波畸变的对比，讨论了数字检波器的优越性。在中原油田进行了数字检波器（单个）和模拟检波器（12个组合）的野外采集试验，结果表明，MEMS数字检波器采集的记录在浅层有较高的分辨率。最后介绍了国内MEMS数字检波器的研制现状。     

三分量数字检波器在东濮凹陷的采集效果分析

数字检波器较之模拟检波器有更好的振幅和频率响应特征，更大的动态范围，更强的抗干扰能力。为了充分了解三分量数字检波器的性能和采集效果，在东濮凹陷马厂地区进行了多波地震勘探试验。采用MEMS三分量数字检波器采集了3条二维地震测线数据，同时在数字检波器相同的位置用12个一组的模拟检波器采集了1条二维地震测线数据。对两种检波器单炮记录进行了对比分析，结果表明数字检波器的Z分量单炮记录比模拟检波器具有更高的分辨率和信噪比；X分量和Y分量浅、中层的信噪比高，背景清楚。对两种检波器的叠加剖面进行了对比分析，结果表明数字检波器Z分量的叠加效果更好，剖面的分辨率和信噪比更高；X分量和Y分量的叠加剖面对地层尖灭、不整合和微幅度构造等地质特征反映清晰。对三分量数据进行了振幅比和泊松比分析，低异常区与钻井揭示的油气显示有很好的对应关系。     

加速度数字检波器加速中国多波地震勘探的进程

首先对比分析了三分量模拟检波器和基于MEMS技术的数字三分量检波器在野外施工中的区别,强调了新一代三分量数字检波器给多波地震勘探带来的巨大优势;然后结合大量采集项目的实例,以年代顺序回顾了多波地震勘探在中国的发展历程;最后总结了当前多波地震勘探的特点,及其处理和解释中的主要技术问题。     

单点数字检波器室内组合技术在川西的应用

野外地震资料采集中,检波器的各种组合通常作为压制规则干扰、突出有效信号的重要手段,但野外检波器组合在压制干扰波的同时也压制了有效信号。采用数字单点检波器很容易在室内实现接收道组合,且效果优于野外组合。在理论分析的基础上,针对川西高密度试验线,利用单点多分量数字检波器、5m道距5m线距接收的地震资料z分量进行了室内不同方式的组合试验。研究表明,采用合适的组合方式,在基本不影响资料分辨率的同时,可有效提高数字检波器接收信噪比,达到甚至超过常规模拟检波器接收效果。     

关于MEMS三分量数字检波器施工使用的几点思考

多波采集技术作为一种有效的地震勘探方法,正在被业内广泛接受。而作为多波多分量地震数据采集核心部件之一的三分量数字检波器直接决定着采集记录的品质。本文在分析两种目前使用较多的MEMS数字检波器——SVSM、DSU3工作原理的基础上,探讨了MEMS数字检波器在施工使用中的几个问题,并指出了在野外采集时应当注意的事项。     

利用盒子波技术设计野外观测系统

盒子波技术可以较准确地获得干扰波的速度、传播方向以及资料的信噪比信息，能任意进行各种面积的检波器组合。因此，可以根据勘探区域的地表和地下地质条件，利用盒子波技术选择经济有效的检波器组合形式，获得较好的采集资料。首先，简单介绍了盒子波技术在顺托果勒地区的应用。然后，利用盒子波技术中的方形排列进行了检波器组合个数、组合基距、组合图形及室内组合和野外组合的分析和比较，得出了①检波器组合是提高记录信噪比的必要手段；②室内检波器组合的动态范围和去噪能力优于野外检波器组合；③经静校正后再做室内检波器组合，将保留记录的高频成分，大大提高分辨率等结论。最后，设计了一种新的单点多线二维地震观测系统，即把野外组合接收优化为野外单点多线接收，经室内预处理后再进行组合，充分保持了地震记录的原始分辨率，提高了地表和地下地质条件复杂地区目的层信号的分辨率和信噪比。     

多分量地震数据矢量保真度分析

介绍了矢量保真度分析技术的基本原理。利用VectorSeis数字和普通模拟三分量检波器采集的多分量资料计算了地震波质点偏振的椭圆率和平均互相关误差，并将两类检波器的计算结果进行了对比。对比结果表明，虽然用两类检波器采集的资料计算出直达波的质点振动轨迹都呈线性偏振，但数字检波器线性偏振系数的分辨能力和抗干扰性比普通检波器好，在互相关误差系数上表现得要比模拟检波器小得多，表明数字检波器采集的地震数据矢量保真度优于模拟检波器。在中原油田进行了二维三分量地震勘探试验，得到了较好的PP波和Ps波成像资料。     

新型三分量数字检波器DSU3

多波地震采集技术作为一种新技术、新方法，越来越受到勘探工作者的重视。而多波地震采集工作的质量在很大程度上取决于数字三分量检波器的技术性能。文章就DSU3三分量检波器的基本结构、原理和方向性进行了介绍，分析了DSU3检波器的抗电磁干扰的能力，介绍了其主要的性能与技术指标，给出了与普通检波器性能技术指标的对比分析。     

三分量数字检波器电磁干扰产生的机理研究

数字地震检波器由于采用MEMS为核心的数字传感器技术,一般认为,已不存在传统地震模拟检波器所固有的50 Hz干扰,但是,实际应用却得出了不同的结论,而是在高压输电线附近存在电磁干扰,并且在强电场区此现象较严重。文章从取得的地震资料着手,展开系统研究,从信号的角度,分析形成的原因,并结合数字检波器的核心技术,从硬件系统的构成成分进行原理分析,在此基础上,进行野外试验。结果表明：MEMS技术并不能彻底消除电磁干扰影响,在电磁场较强或有漏电现象条件下仍然会引入电磁干扰,只是其干扰能量比动圈式检波器减弱。该研究为目前正在兴起的高密度地震资料采集中数字检波器的正确应用提供了参考。     

井中三分量光纤激光检波器的研制及性能测试

随着国内油气勘探目的层向深层快速延伸,对地震资料的信噪比、分辨率和成像精度要求更高,从而对检波器的灵敏度、带宽要求越来越高。采用窄线宽的分布反馈光纤激光器(DFB-FL)为振动敏感元件,设计了一种井中三分量光纤激光地震检波器,并采用相干探测方式实现微弱地震信号的检测。在实验室开展了频响灵敏度、噪声测试,并与高温动圈检波器2400进行对比试验,同时对井下光纤检波器的耐高温、耐高压性能进行了测试。经试验验证,所设计的井中三分量光纤激光检波器在1～400 Hz内具有良好的信号探测能力,灵敏度达到34 dB re pm/g,交叉灵敏度小于-25 dB,可耐155℃高温及50 MPa的高压。该检波器结构紧凑、灵敏度高、频带宽、一致性好,且耐高温高压,在井下勘探等恶劣工作环境具有良好的应用前景。     

一种MEMS检波器设计及其性能测试

与常规的动圈式检波器不同,目前物探行业使用的DSU等数字式MEMS检波器无法采用传统的检波器性能测试仪进行性能参数测试。为研究MEMS检波器性能参数测试方法和性能特点,采用一种高性能MEMS加速度计芯片SF1500S,设计了一个模拟信号输出的MEMS检波器,设计了配套的数据采集器和处理软件,并对其进行频率特性、畸变等性能测试。     

陆上常用模拟检波器直接数字化的记录效果

数字检波器通常指基于微电子机械系统的加速度计,是地震采集中的最新技术,本质上也是由振动传感器和数字化电路两部分构成,其重要特征是在检波器内部进行模/数转换,实现检波器数字信号输出。将模拟检波器加上数字化芯片即对其直接数字化,同样可以达到比较好的效果。本文介绍了陆上常用模拟检波器的直接数字化方法,通过实例分析了数字传输对提高模拟检波器记录能力的重要作用。实践证明,模拟检波器经直接数字化后减小了高频传输损失、增强了弱小地震信号的记录能力、拓宽了地震记录的频率范围,因而改善了地震资料的品质。     

DAS技术在井中地震勘探的应用

分布式光纤声波传感技术(distributed acoustic sensing,DAS)是利用光纤本身作为传感器进行信号采集的一项新兴技术,在国外井中地震勘探的应用发展迅速。为了验证DAS在井中地震勘探应用的适用性,结合DAS在井中地震采集应用实例,简述了DAS技术原理及其在井中地震勘探的实施方法,对比了DAS与常规检波器、可控震源与炸药震源不同激发方式、套管内与套管外不同布设方式的采集资料;以可控震源采集资料为例分析了DAS与常规检波器采集资料直达波振幅衰减规律、不同入射角直达波振幅响应、频谱、子波波形的差异;指出了DAS与常规检波器Z分量采集资料具有较好的一致性,可以部分替代常规检波器Z分量的采集工作;通过对比套管内悬置和套管外水泥固井两种不同光纤布设方式采集资料的直达波振幅响应,认为固井光缆具有与地层更好的耦合效果,同时不易受到井筒内因素的干扰。随着DAS技术的不断进步,凭借其高密度、全井段和高效施工等优点,DAS的应用将逐步拓展到石油勘探的更多领域。     

地震采集中检波器自然频率的试验分析

为了达到提高分辨率的目的，对不同自然频率的检波器进行了多次试验。通过试验分析认为，检波器在自然频率方面有所差别，在单炮记录上表现为对低、高频干扰压制情况有所不同，但是资料通过处理后，几种检波器的频谱和能量均无明显的差别。高分辨率勘探不等于高频勘探，而是一种宽频带的勘探，所以选择自然频率低的检波器有利于高分辨率勘探。     

模拟和数字检波器的资料响应特征对比分析

作为地震数据接收环节的第一道门槛，地震检波器一直是获取高质量地震数据的关键，为此人们不断地追求性能更加完善的地震检波器。目前勘探市场应用的检波器种类繁多，就地震检波器输出信号的特征而言，可分为模拟地震检波器和数字检波器，而模拟检波器又可以分为多种类型。如何根据地震采集的要求，合理地选择和应用这2类检波器是非常重要的。利用实际资料，通过频谱分析、时频分析和CDP叠加处理方法，对2类检波器的响应能力进行了对比和分析，并对检波器的功能和适用性给予评价，以提高应用检波器的能力。通过研究认为，数字检波器是高分辨率地震勘探的首选检波器。     

检波器地面耦合机理研究

本文基于检波器的理论模型,分别对加速度型与速度型检波器建立了检波器与大地的机电耦合动力学模型;设计完成了检波器地面耦合振动特性试验,试验数据拟合结果验证了模型的正确性,同时揭示了耦合共振频率与检波器附加质量、尾锥长度等参数之间的关系,研究工作为检波器的设计与使用提供了理论参考。     

基于检波器三维矢量组合的抽油机噪声压制方法研究

抽油机噪声是老油区二次地震资料采集中遇到的主要干扰之一,其对地震资料的信噪比有较大的影响。目前在野外采集过程中通过检波器组合压制抽油机噪声是最好的解决方法。通过方形阵列记录抽油机噪声,并分析抽油机噪声的波场特征,认为抽油机噪声主要沿地面传播,随传播距离的增大而快速衰减,频率成分也较单一。基于抽油机噪声的特点,在已知检波器二维线性组合频率方向特性的基础上,研究了检波器三维矢量组合的频率方向特性。以方形阵列采集的数据为基础,对比了不同三维矢量组合方式压制抽油机噪声的效果。优选出了合适的检波器组合方式并应用于胜利油田CH地区实际地震资料采集,采集的资料信噪比有明显提高。     

检波器组合的工作特性

本文通过对地震检波器的运动特性的分析指出,电路组合方式不同,即外路阻抗Z不同,将会影响到检波器的有效灵敏度、阻尼系数和频率特性。而这三个参数正是关系到野外采集质量的重要因素。文中还对特定的PE-3型检波器组合的灵敏度进行了估算,并示出了三种检波器及不同组合的室内测试结果;提出了使用 PE-3型检波器的注意事项。最后,就施工设计中确定检波器串、并联方式的重要性进行了阐述,以便设计最佳组合图形时参考。