可控震源高保真采集数值模拟及炮集分离

可控震源高保真采集(HFVS)方法利用多震源在多位置同时激发,大大提高了地震数据采集效率。但多震源同步激发,增加了记录的相邻干扰,降低了资料信噪比,原始记录需要进行炮集分离后才能应用。采用可控震源激发的线性扫描信号模拟高保真采集(HFVS)技术进行的二维地震数据采集,对震源信号进行相位编码,正演模拟多张混叠记录。利用震源检测信号以及地震记录获得震源与各检波点之间对应物理路径各频率点处的传输函数,并将传输函数作用于各震源检测信号,即可得到分离后的单炮地震记录。对比炮集分离结果与单炮正演模拟结果可以看出,远炮点道和近炮点道的分离效果都较好,且远炮点道的分离效果好于近炮点道。     

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。     

可控震源高保真地震数据采集作业设备的配备与设置

可控震源高保真地震采集作业为地震采集系统赋予了新的特点,也为参与高保真地震数据采集作业设备的配备和设置提出了新的要求。本文简要地介绍了高保真地震数据采集作业的特点,重点介绍了设备的配置及其参数的设置,最后就高保真地震数据采集作业中的注意事项进行了探讨。     

可控震源高效采集噪声对弱信号的影响及应对方法

可控震源高效采集技术通过多组震源不间断扫描提高地震数据采集作业效率,但同时带来了更多的谐波噪声及震源移动产生的机械噪声(以下统称为高效采集噪声)。高效采集噪声的强弱与震源组数、组间距离、激发时间间隔及生产组织方式等因素密切相关。如何在有限的设备投入和保持采集效率的情况下消除或者减弱高效采集噪声是高效采集作业需要解决的问题。从弱信号可记录性的角度确定震源组间距,可以在动态滑动扫描采集作业中通过对震源分组和摆放方式的优化,最大限度地减弱高效采集噪声的影响。通过提取原始资料中不同炮检距弱信号振幅计算相对于高效采集噪声的信噪比,然后以检波器动态范围为阈值,将信噪比大于阈值的炮检距范围作为最大组间距进行震源摆放和野外作业。实际资料应用结果表明,该方法可以大幅降低可控震源高效采集噪声的能量,在对动态滑动扫描地震采集野外作业的可控震源分组、组间距设置和摆放等方面具有定量指导作用。     

利用BirdDog系统实时记录震源振动特征信号

BirdDog是SeismicSource公司研制开发的,主要用于可控震源独立加速度表测试的质量控制系统。本文介绍了利用BirdDog的数据采集功能,实时显示记录可控震源振动特征信号、TB时间、炮点坐标等信息的方法,并验证了这些存储信息的可靠性。为可控震源高效采集作业时存储震源振动特征信号提供了一种新方法。     

G3i仪器激发前获取可控震源多台组合中心的施工方法

可控震源多台组合施工在地表激发条件较差或强干扰地区施工较为多见,本文介绍了G3i仪器如何便捷地实现多台可控震源组合施工时,在震源组到达炮点桩号后地震采集前获取精确的组合中心(COG),从而提高施工效率的方法。     

可控震源地震数据初至时间拾取方法

如今中国境内可控震源勘探作业大多采用扫描信号与地震仪器接收信号进行互相关方式获取共炮点道集数据,这一过程通常在野外地震仪器系统上通过硬件完成。对于互相关单炮记录,相关噪声的存在降低了初至波的信噪比,需对单炮记录进行最小相位化处理后拾取初至时间;采用扫描信号或地面力信号对振动记录做反褶积处理,能改善初至波信噪比,使初至起跳更加干脆,从而可提高初至时间拾取精度和静校正精度。在低信噪比地区,宜采用人机交互方式拾取初至,通过改变显示方式等改善初至起跳效果,以提高初至拾取精度和静校正精度。     

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。     

VE464可控震源控制系统的功能开发与应用

VE464可控震源控制系统的推出,有效地解决了可控震源高效采集的施工瓶颈,提高了可控震源的施工效率和地震资料的品质。本文分析了VE464的工作特点,详细介绍了VE464可控震源控制系统支持超大组滑动扫描和高效震源采集、高保真可控震源采集、单台震源独立扫描以及同步采集的功能和应用。     

客户定制反射子波的可控震源地震勘探方法

可控震源作为一种对环境友好、使用高效、方便控制的地震波激励源近70年来在油气地震勘探中得到了广泛应用。绿色油气勘探理念、"两宽一高"地震数据采集技术和FWI地震波反演成像技术为可控震源地震勘探带来了新的机遇和新的问题。高密度地震勘探的真正内涵是炮点和炮线密度的提高,若干可控震源同时激发引出的高效采集技术可以对冲巨量炮点激发带来的采集效率降低和成本上升。陆上宽带地震勘探的核心是震源激发且检波器接收到宽带的反射子波,理论上可控震源能提供客户定制的宽带反射子波。实践表明可控震源能够提供低至2～3Hz的地震数据,这为FWI技术的成功应用奠定了数据基础。陆上高精度地震勘探中可控震源技术起到了关键作用。为此,重点讨论与分析了当前可控震源地震勘探面临的问题,包括高效地震数据采集方案、可控震源激发的噪声波场、混叠数据的解混叠、压缩感知理论下的高效采集等问题,并提出了相应的对策。重点阐述了客户定制反射子波的地震勘探理念,提出可控震源地震勘探技术未来发展应注重:①建立可控震源子波设计中扫描信号的单频时长与单频能量之间的关系;②实际地震数据采集过程中应通过自适应地下介质变化反过来优化扫描信号;③采集中尽量使用一组不同的震源组合进行编码扫描;④应在最优化理论控制下,以预定的宽带反射子波作为目标,用接收到的地震反射子波与预定的宽带反射子波之间的差异作为反馈量,修正扫描信号。据此开发出一套高效采集软件控制系统进行最佳高效采集,能够促进可控震源地震勘探技术在石油工业及相关领域的广泛应用。     

噪声被动源数据一次波估计

由噪声源引起的被动源数据(噪声源数据)可以通过互相关算法的地震波干涉技术,形成类似于常规采集系统得到的虚拟炮集记录,其中不仅含有一次反射波信息,还包括了表面相关多次波和其他噪声。在传统稀疏反演一次波估计方法的基础上,推导了噪声源数据一次波估计算法,并将其转化为一个最小二乘反演问题进行求解,直接对噪声源数据进行一次波估计,得到了不含有表面相关多次波的虚拟炮集记录。与传统基于互相关算法的地震波干涉技术相比,避免了对虚拟炮记录中的表面相关多次波预测减去的过程,降低了对虚拟炮记录处理的难度,同时,提高了虚拟炮记录的利用效率。     

三组可控震源在复杂工区交替施工的实现

采用408UL采集仪器和VE432编解码系统的可控震源进行油气勘探施工时,如果工区主要集中在需要频繁绕路的复杂区域,一般常规的两组可控震源交替施工方法很难完成预定的生产目标,就要考虑使用三组可控震源交替施工方法,这样可以大幅度提高生产效率。本文主要论述利用VE432DSD网络和导航技术,如何实现三组可控震源在野外现场进行交替施工。     

虚源成像观测系统设计方法

虚源成像法可以避开地形起伏和复杂上覆地层对深部地质目标体的影响,提高地震勘探的分辨率和保真度。为了提高虚源成像的质量,在射线分析的基础上,给出了单层水平介质条件下虚源成像观测系统设计的定量表达式,从运动学的角度解释了固定相位点的物理意义,即满足反射波入射角等于直达波入射角的炮检点空间分布。同时,提出了调谐采样间隔的概念,为反射波信息准确重构的定量评价提供了一种有效方法。在此基础上,研究了不同参数对虚源成像质量的影响,其中介质速度和检波点的埋藏深度对成像质量有较大影响,而地质目标体的埋藏深度以及检波点间距对成像质量影响较小。数值试验的结果表明,随着介质速度和检波点埋藏深度的不断增大,调谐采样间隔不断增大,炮间距的选择范围也随之不断增大,进而为虚源成像地震数据采集提供更加高效保真的设计方案。     

逆时偏移角道集构建及速度分析方法

速度模型精度问题已经成为制约逆时偏移实际应用效果的瓶颈,尤其是在复杂构造区,受制于目前积分法偏移速度分析固有的多路径问题缺陷,得到的成像道集质量和偏移速度模型精度往往难以满足逆时偏移的成像要求。基于此,开展逆时偏移角道集构建及速度分析方法的研究。首先,开展了波前矢量逆时偏移角度域共成像点道集构建方法的研究,该方法物理意义明确,计算效率较高。与传统偏移距域及炮域成像道集相比,逆时偏移角道集能够有效解决多路径问题,减少偏移假象,提高道集成像质量;其次,推导了新的纵波角度域速度更新公式,并且实现了逆时偏移角度域速度分析方法,模型数据的数值实验结果表明了该方法的正确性和有效性。     

基于局部相似属性的初至自动拾取

本文提出了一种基于局部相似属性的初至自动拾取方法。首先是由炮记录中的地震道计算其局部互相关相似属性,形成局部相似属性道;然后根据粗略估计的近地表速度和炮检距对炮集中的每一道计算一个初至搜索中心,并以此中心确定每一道的搜索范围;最后将这些局部属性道作为能量比法的输入,计算局部相似属性道的能量比曲线,取搜索范围内能量比曲线的最大值所在位置为初至时刻。模型数据和实际资料试验结果表明,该方法具有一定的抗噪性能,且易于使用。     

可控震源滑动扫描记录信号分离原理分析

可控震源的滑动扫描方式通过多组震源实现在时间上的重叠扫描,可大大缩短每次数据采集的平均时间从而提高生产效率。但与常规扫描方式不同,由滑动扫描得到的多震源的合成地震记录存在着相互混叠。因此滑动扫描地震勘探的核心问题是如何选取合适的滑动时间,既能缩短每次数据采集的平均时间,又能尽量减少将合成地震记录分离成常规的单组震源记录中存在的混叠。以最常用的线性扫描信号为例,从理论上分析了滑动扫描地震记录信号分离的原理,讨论了各组记录之间存在相互混叠的原因,并指出为了能有效地进行信号分离,选取两组震源之间最小滑动时间和减少混叠的方法。     

平面波偏移、分角度成像与AVA道集生成

基于波场延拓的叠前深度偏移是实现复杂构造地质体成像的可靠方法，但存在着计算量大、对观测系统适应性差等缺点。平面波偏移是利用波动方程实现精确叠前成像的另一类方法，其基本原理是：通过地表延迟放炮的方式生成平面波震源，利用下行波方程进行波场正向延拓得到下行波场；对地表采集的炮集记录，以组合延迟放炮的方式叠加，得到地表平面波记录，利用上行波方程进行波场反向延拓得到上行波场；二者互相关求和，实现平面波地下波场成像。分析表明：平面波成像技术的精度与单平方根算子的共炮点道集偏移和双平方根算子的共中心点道集偏移相当，但计算速度要快得多，且易于并行计算。二维Marmousi模型数值计算表明，射线参数的范围和间隔是影响平面波成像质量的主要因素；不同角度入射的平面波对最终成像结果的贡献是不同的，据此可以有针对性地选择射线参数进行平面波成像。     

地震数据广义随机合成的偏移成像

本文在地震数据广义合成方法技术的基础上,把地震数据广义合成方法中的广义合成函数取为时间随机函数,得到地震数据的广义随机合成道集和广义随机合成震源,提出了单程波方程的广义随机合成道集偏移成像方法。根据地震数据中各个共炮点道集中炮点坐标的不同,把广义合成函数取为与炮点坐标有关的时间随机函数,使随机合成道集中震源激发延迟时间具有随机性,避免随机合成道集数据中产生相干波场,从而保证随机合成道集对地下复杂构造的适应性和偏移成像效果。数值试验和实际资料处理结果表明:该偏移方法不仅可以取得与常规共炮点道集偏移方法相当的偏移效果,而且还具有极高的计算效率。     

地震道集优化方法及应用

文中提出了一种与剩余时差无关的绝对值互相关道集拉平方法。将地震道与参考道进行绝对值互相关,得到初步时移量,利用相关系数、时移量的门槛值进行控制和优化,得到最终时移量,进而拉平道集,能适应道集不平的各种异常情况;采用谱均衡技术消除波形畸变,引入简化的子波压缩因子,计算不同角度子波振幅谱,并与参考道子波振幅谱进行对比,得到拉伸因子,可以解决动校拉伸引起的远道频率降低问题。在多个地区的应用结果表明,该方法能较好地校平叠前地震道集和去除远道波形畸变,改善道集的品质。     

应用自适应矩估计的快速最小二乘逆时偏移

最小二乘逆时偏移(LSRTM)是一种高分辨率和振幅相对保真的地震成像方法,但是该方法往往需要迭代近十次,而每次迭代大约需要两次所有炮逆时偏移(RTM)的计算成本,因此计算量非常大。文中应用深度学习领域中的自适应矩估计方法提高LSRTM的计算效率:每次迭代只采用部分共炮点道集计算梯度,利用动量法对梯度进行修正;考虑梯度的非稳态性,通过均方根传播算法消除照明不足带来的影响。自适应矩估计方法结合了这两种方法的优点,不仅降低了每次迭代的计算量,而且提高了迭代收敛的速度。该方法易于实现、计算效率高、占用内存小,是一种快速有效的梯度预条件方法。自适应矩估计方法不仅可以直接用于LSRTM,也可应用于炮编码的LSRTM。SEG/EAGE盐丘模型数值试验表明,自适应矩估计方法仅需两倍的RTM计算成本就能够获得高精度、高分辨率的成像结果。计算效率的大幅度提升有助于将LSRTM方法推广应用于实际地震数据处理。