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单检波器地震勘探技术

地震工业界在采集过程中使用炮点和检波点组合以消除相干噪音已经有比较长的历史了。从理论上讲, 适当的组合能够滤除不想要的噪音, 然而, 实际操作时理论性的组合比较难适应野外噪音的变化, 并对组合当中的每个检波器产生了误差, 地面耦合的不一致性和组内静校正的误差污染了地震数据。总之, 组合形式越复杂, 波场的采样误差就越大, 因此野外布排时就需要特别仔细, 同时依然使用组合增加了野外成本。
另外地层是各向异性的, 最佳方式是组合模式在探区内应该是变化的, 单检波器接收使得想要的组合形式能够在资料处理中心来构建, 能够省略采集过程中的大量试验炮。
在室内使用组合, 从每个单个检波器输出的信号组合叠加到一起, 资料忠实于采集, 在单检波器技术或者在采集时使用点组合形式下, 从每个单独的检波器接收到的信号单独记录, 这种方法具有几个优势, Vibtech 的it 系统正是为了满足这种数据采集方式而开发的仪器, 由于其低重量、 低野外操作成本而广受用户关注。
单检波器技术具有如下的优势:
Ø 在地形不规则或者地面植被茂密、 地面耦合不一致的情况下, 导入了随机噪音, 单点接收能够避开耦合不好的地方。
Ø 每个检波器具有不同的灵敏度、 自然频率, 相互之间的误差一般大于±2%。单个检波器由于公差所造成的误差在资料处理中心组合时得到编辑和补偿。
Ø 工区中还有近地表的问题, 引起了大组合产生的静校正问题, 同时也使得信号产生了变形, 在单检波器技术中, 静校正能够实施给每个检波器, 然后再间接实施给组合。
Ø 噪音能够由可消除的每个独立噪音来控制。
Ø 大组合在测试检波器的好坏时也比较困难, 小组合的检波器比较容易布设, 也比较容易测试。
这项技术, 需要地震数据采集系统具有经济的和高效的特点, 能够处理大地震道数, 增加勘探区空间采样率, 消除采集足印, 提高地震数据质量。
作为本世纪最主要的地震勘探新技术, 必将带来地震勘探从采集、 处理到解释方法的革新, 也将为石油勘探、 煤炭勘探等领域带来全新的勘探理念和高品质的地震地质数据。
一、 概述

传统的地震勘探在野外采用大道数检波器组合以压制野外的相干规则噪音, 这种方法在过去的几十年中, 在提高信噪比、 提高信号的幅度等方面起到了积极的作用, 可是, 这种方法众所周知带来了地震勘探频率的损失、 增加了地震波的失真度。野外组合压制了噪音的同时也压制了
振幅衰减( dB)

波数 ( 米)
波数 ( 米)

组合压制了有效信号

有效信号, 也使得地震频率下降, 同时组合降低了信号的动态范围。

单点单检波器地震勘探技术就是在野外, 能够按照以往的组合形式布设独立单个检波器, 可是相互之间没有经过缆线联接起来, 每个检波器的数据独立的输入到地震采集站的地震通道中, 独立记录, 地震数据在资料处理中心由资料处理员经过分析, 根据不同点的噪音发育情况确定不同的组合形式, 或组合、 或不组合、 或小组合、 或大组合, 以压制这个物理点的噪音。这种组合方
单道数字输入
模拟组合形式
模拟信号

野外磁带
野外采集系统
模拟叠加

数字组合形式

模拟信号-数字记录
野外采集系统
数字形式组合
野外磁带

单点接收示意图
式称之为数字组合方式。
单检波器方法在地震资料的改进、 地震勘探质量的改进等方面具有独特的优势, 1973年就提出了这种要求, 由于野外采集仪器技术的限制, 直到 , 随着大道数地震仪器的发展和问世, 此方法的实施才变为可能, 经过大量的野外试验, 其优势体现的十分突出。

二、 新时代的采集, 具有如下优势:
波数响应: 单点接收对噪音波场具有充分地采样, 与波数响应相对应的期望的时间和频率能够在测量到的波场上被有效利用。采样和去假频滤波是时间域数字记录的常规技术, 使用单点接收将基本采样定律扩展到了空间域, 恰当的单点接收数据体预处理使得数据按组合模式输出, 排除了假频噪音。

f-k plot, real signal from array
f-k plot, undisturbed linear event

组合对地震频谱的污染
从上图看出, 在FK频谱上, 组合产生了大量的次生的几乎与有效信号平行的干扰谱, 如果不组合, 频谱十分干净。
混响: 单点接收能够校正由于虚假振幅变化和沿组合方向的静校正差所造成的影响, 单点接收到的信号是独立的。
输出采样: 如果具备所有单点数据体, 处理中的组合模式是多样的, 能够根据地表不同特征构建不同的组合模式。

采样密度: 与时间采样相比, 初始的空间采样间隔的提高受成本和操作效益限制, 可是野外单点接收的数目一定要考虑利于相干噪音的衰减, 另外, 当使用面积组合时, 空间采样率一定要满足平面两维的需要。

野外不组合数据与室内组合以后的数据对比

从上图的以6.25米道距接收到的野外原始记录看, 信号成分很丰富, 可是像面波等干扰十分发育, 经过室内资料数字组合以后, 看到在单炮记录上, 面波等干扰已经基本滤除掉了, 有效信号更加突出了, 单炮记录具有良好的信噪比。
组合形式: 采集和处理中, 数据体随组合形式而减小, 组合不同于直接叠加, 影响是多方面的, 专门的处理软件可根据实际情况实现不同形式的组合。
从不同道距所采集的数据的频谱分析看, 小道距具有相对比较高的频谱。小道距在提高分辨率等方面具有独特的优势。
单检波器接收也消除了由于地形的变化、 或者是由于近地表速度的变化所造成的具有几毫秒甚至更大的旅行时差异的组内地震道的叠加所造成的地震信号的畸变、 地震属性的失真、 和质量的下降。也消除了不规则的地震结伴气耦合、 地震警备区的公差所造成的地震信号的畸变、 地震属性的失真、 和地震质量的下降。

不同道距的频谱

地表条件制约了组合效果

静校正: 单点接收技术由于消除了地震道野外所存在的误差差异, 有利于野外静校正的实施。
采集足迹: 引起采集足迹的一个主要原因就是空间采样率不足, 而空间采样率不足是由于野外地震道数受限制, 野外线距和道距过大所引起的。单检波器接收时最小道距可达到5米, 提高了空间采样率, 有效消除了采集足迹现象。

单检波器接收为高分辨率地震勘探、 岩性地震勘探指出料一条光明的道路, 这种方法的实施, 改进了地震勘探在负责山地、 近地表变化剧烈的城市、 工业区等地区的应用效果。是地震勘探技术革命性的发展, 为储层描述、 地震属性分析、 地震参数提取等提供了高质量数据。

三、 与之适应的设备和软件:
对于单检波器接收方法, it 系统使得用户能够真正获得3D勘探的空间对称采样率, 在in-line 和 cross-line 方向上波场采样率是相等的。

单点单检波器勘探提高数据质量

it蜂窝地震数据采集系统的问世, 保证了这种方法的实施, 它具有几万道甚至几十万道的地震能力而不增加野外操作成本, 无线作业方式使得系统能够自由作业在任何工区, 蜂窝形数据传输模式, 带来了如同无线手机一样的便利和自由度。

it系统作业示意图