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。     

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。     

谐波畸变特性分析

由于震源的机械装置和振动装置的非线性振动以及振板与大地的耦合等问题，在震源向地下输入能量的同时，也产生了谐波畸变。这种畸变以扫描信号频率范围的倍数出现，分别叫做2次谐波、3次谐波和N次谐波。这些谐波混杂于原始记录当中．形成了干扰波，降低了资料的信噪比。谐波干扰除了具有频率范围成倍增长这一性质之外，还有其自己的相关特性、时间特性及振幅特性。为此，从谐波干扰的特性分析人手，研究谐波干扰的分布特点及出现规律，以找出压制谐波干扰的方法，达到提高记录信噪比的目的。     

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。     

滑动扫描地震数据的谐波干扰压制

滑动扫描是一种日趋成熟且应用广泛的可控震源高效采集技术。然而,滑动扫描采集技术受谐波干扰影响,当勘探目标为弱反射层或薄层时,谐波影响更是不可忽略。本文基于力信号设计谐波预测算子求取相关后记录中的谐波干扰,然后将求得的谐波干扰从被干扰区域中剔除,则可压制相关后滑动扫描记录中的谐波干扰,且对有效信号不产生影响。由于该方法可用于相关后数据,相对于常规采集来说,只需额外记录各震次的震源力信号和扫描启动时间即可。理论模型试算和实际应用的结果均表明,该方法效果良好。     

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%。     

可控震源高效采集数据特征干扰压制技术

可控震源远距离同步滑动扫描(DS4)高效采集方式极大地提高了野外采集效率,但这种采集方式会产生两种较为严重的特征干扰噪声——谐波干扰噪声和交涉干扰噪声,给室内数据处理造成了较大的困难。针对这两种特征干扰噪声分别进行噪声压制:对谐波干扰采用自适应匹配预测滤波谐波压制方法,克服了地面力信号记录不准确和大地对基波信号和谐波信号衰减不同造成的预测谐波不准确问题,准确地压制谐波干扰,同时几乎不损害有效能量;将存在交涉干扰的记录变换到人工分选道集中再进行随机噪声压制。模型试算和野外实际资料的测试结果证明了特征干扰压制方法能很好地压制谐波干扰和交涉干扰,且谐波干扰和交涉干扰压制后的叠加剖面中谐波噪声被消除,交涉干扰导致的同相轴不连续现象也得到了明显改善。     

可控震源相关数据谐波干扰联合压制方法

谐波是可控震源采集数据中的特殊干扰波。针对力信号内含谐波和表层响应谐波在产生机理与分布特征上的差异,提出了两种不同的相关后数据谐波干扰压制方法:(1)基于地面力信号设计的力信号内含谐波压制滤波器,采用最小二乘法对预测的谐波干扰进行修正,以实现对力信号内含谐波的准确压制;(2)分频滤波压制表层响应谐波,根据表层响应谐波的能量与频率分布特征,在不同频段对共中心点道集中的谐波进行压制。这两种谐波压制方法既可以用来直接对相关后数据的谐波噪声进行压制,也可以用来对两种谐波干扰噪声进行联合压制。实际资料试算结果表明:两种谐波干扰联合压制方法可以有效压制相关后数据中的内含谐波和表层响应谐波。     

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。     

时频域稀疏优化谐波噪声压制方法及其在准噶尔盆地高密度地震勘探中的应用

谐波噪声是可控震源滑动扫描采集过程中产生的主要干扰,有效压制此类噪声是实现高精度、高分辨率地震数据叠前、叠后反演及属性分析的前提。讨论了时频域稀疏优化谐波噪声压制方法的技术关键,即有效信号及谐波干扰噪声稀疏表示字典的构造,给出了稀疏表示字典主要参数的确定方法。将时频域稀疏优化谐波噪声压制方法应用于准噶尔盆地玛湖地区三维典型单炮记录谐波噪声压制,并与工业界常用的频率域振幅异常噪声压制方法(FDNAT)进行了对比。典型单炮数据处理结果对比、单道数据对比、反褶积及其多道数据平均归一化振幅谱分析表明,时频域稀疏优化方法能在压制谐波噪声的同时具有良好的保真性能。     

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。     

一种改善相关子波特性的扫描信号

参考扫描信号与检波器所接收到的地层反射信号进行相关处理后得到的相关子波是构成震源相关地震记录的基本波形.因此,相关子波特性直接影响到可控震源地震记录的面貌与品质.品质优良的扫描信号可以有效地提高地震记录品质和施工效率.实验室分析表明,对数分段扫描信号的相关子波有着极小的相关边叶.为了对这种扫描信号的地震勘探效果进行验证,我们对对数分段扫描信号和普通线性扫描信号进行了地震勘探采集数据对比试验.试验结果表明,采用对数分段扫描信号的地震记录信噪比得到了明显改善.     

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。     

可控震源地震资料处理中需要关注的问题探讨

可控震源高效采集技术广泛应用于宽方位、高密度地震勘探,该技术在提高野外施工效率获得TB级地震数据的同时,给室内数据处理带来了相位和初至不清晰、特有噪声严重、数据量大的挑战。在分析可控震源采集数据的相位和初至波变化特点、不同类型的噪声及其特征等的基础上,讨论了可控震源地震资料处理中需要关注的问题。针对可控震源子波零相位特点,采用可控震源地震资料小相位处理技术,以满足反褶积等处理技术对相位假设的需求;针对可控震源采集的地震资料初至不清楚的不足,采用初至波优化处理及人工智能初至拾取技术,以满足处理中基于初至波的静校正技术的应用条件;针对可控震源地震资料存在的谐波干扰、"黑三角"强能量干扰、邻炮干扰等特殊噪声,采用针对性技术予以识别与压制,以提高地震资料信噪比;针对可控震源采集的地震数据量大的特点,采用数据特征统计方法与数据压缩技术对地震资料进行质量分析与监控。某沙漠区可控震源采集地震资料处理实例证明,上述处理技术应用效果良好。     

Radon变换压制层间多次波技术在高石梯-磨溪地区的应用

陆上地震资料中,层间多次波与一次波的速度差异较小,一次波的速度拾取困难,利用Radon变换压制多次波往往难以取得好的应用效果。在四川盆地高石梯-磨溪地区的地震资料中,震旦系-寒武系存在多次波的干扰,致使有效反射的振幅畸变,弱的有效反射被掩盖,造成测井合成地震记录与实际地震资料匹配差。该多次波具有干扰能量强、与有效波速度差异小的特点。基于处理和解释一体化的研究思路,在速度谱上利用时间域的构造层位来约束一次波速度的拾取过程,以减小多次波干扰对速度拾取的影响,提高平面上和纵向上速度拾取的精度;利用不同权系数的叠加速度进行扫描处理和Radon变换压制多次波,确定最佳匹配权系数,实现更高精度的多次波压制。在高石梯-磨溪地区,三维地震资料经压制多次波处理后,地震剖面上多次波的能量得到有效衰减,波组特征更为清楚,测井合成地震记录和井旁地震道相关性大幅提高。应用效果表明,这一技术在压制多次波的同时,能够有效地保护一次波能量,减少压制多次波的不确定性,提高地震资料的信噪比和成像效果,是压制陆上层间多次波的有效技术。     

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。