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。     

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。     

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。     

滑动扫描谐波分析

可控震源激发在地震勘探中占有重要的位置，其激发类型也已由以前的单点激发发展到现在的多源激发，而使用滑动扫描技术能够提高多源激发的效率。滑动扫描方法的基本思想是采用多组可控震源实现无等待扫描激发，即一组震源在扫描激发过程尚未完全结束，另一组震源已经开始启动扫描激发。但是滑动扫描激发也不可避免地产生谐波干扰。文中在简单介绍了滑动扫描技术的基础上，分析了谐波畸变的分布特征，讨论了通过合理地设置滑动时间，减少谐波畸变对地震资料品质的影响，可大幅度提高地震作业效率的方法，并用实例进行了说明。     

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。     

分段扫描压制谐波干扰的效果分析

在可控震源激发的地震采集资料中,由于震源机械驱动装置的非线性及震动装置与大地的耦合状况等因素,扫描信号会产生不同类型的谐波畸变,在相关地震记录上形成谐波干扰带。准噶尔盆地不同工区在升频线性扫描记录上常见到与初至折射波的1/2次谐波和强面波的2次、1/2次谐波。这些干扰在一定程度上影响了地震资料质量。针对上述问题,采用分段扫描的方法对谐波进行了压制,对分段扫描压制谐波干扰的软件模拟及野外单炮对比的应用效果做出分析,说明分段扫描压制谐波的效果较好。     

可控震源高效地震采集技术研究及应用

可控震源同步滑动扫描方法是将滑动扫描技术、同步扫描技术和交替扫描技术相结合,以提高地震成像质量和采集施工效率为目的的一种高效地震采集方法。为了更好地应用这项技术,2013年在我国西部HS地区开展了观测系统设计、高效采集方法试验、高效采集特征噪声压制等几个方面的应用研究,取得国内最高日产、最高时效、最高平均日产3项记录。将该方法应用于HS地区复杂山前带三维地震勘探,有效提高了该地区地震剖面的成像质量。     

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。     

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。     

滑动扫描高效地震采集技术在辽河外围盆地复杂地表区的应用

辽河外围盆地LX地区构造复杂、干扰发育、近地表吸收衰减严重,是典型的地震资料低信噪比地区。通过可控震源滑动扫描技术、井震分区联合激发方式和海量地震数据实时质控技术的联合应用,成功实施了高覆盖、宽方位三维地震采集方案,大幅提高了LX地区地震资料品质,显著改善了深层构造的成像效果,取得了滑动扫描高效地震采集技术在辽河外围盆地首次工业化应用的成功,也证明了可控震源滑动扫描高效地震采集技术在东部探区复杂地表区应用的可行性。     

可控震源地震数据谐波滤除方法

本文分析了可控震源滑动扫描中各种谐波产生的原因,指出高次谐波是其中最严重的谐波干扰类型;通过原理分析及数值试验探讨了滑动扫描方法,并基于高次谐波与原始激发信号在各频段的能量呈线性关系这个假设建立了谐波滤除的数学模型;利用参考信号倍增法生成各次谐波,并用各次谐波相关对比法估算各次谐波的能量比。将本文滤除谐波算法应用于实际数据处理,所得结果表明该方法不仅滤除谐波效果好,而且运算速度快。     

可控震源分频同时扫描采集方法实现与应用

提高可控震源生产效率面临着滑动扫描存在谐波干扰强、多震源同时激发会产生较强邻炮干扰、距离分离同时扫描需要大量设备等困难,此外地震数据质量的提高和采集成本的控制也受到这些因素的影响。引入分频同时扫描(Frequency Separated Simultaneous Sweep,FS3)技术,利用不同频率信号之间互不相干的特性,将一个目标扫描信号分离成若干个不同或相关性很小的频带的子信号,从而实现无邻炮干扰或其干扰最小的同时扫描。该方法激发时不受距离限制,提高了生产效率;为特定频带(特别是低频)增加激发能量创造了条件,减少了由非线性扫描带来的谐波干扰;可以使各频带能量输出均匀,从而实现合成记录的能量均衡,为后期取得优质的地震资料奠定了较好的基础。     

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。     

中国石油可控震源高效地震采集技术应用与展望

讨论了目前国内外成熟的交替扫描激发、滑动扫描激发、滑动扫描同步激发和独立同步扫描激发这4种可控震源高效采集技术方法以及国外应用进展,深入分析了我国陆上可控震源常规采集现状;针对目前国内陆上地震采集存在的问题与面临的难点,从采集效率、采集成本、地震资料效果等方面对已经实施的交替扫描、滑动扫描等高效采集技术应用进行了剖析,对今后我国陆上不同地表、不同地下地质条件区域如何应用高效采集技术进行了展望。     

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。     

高保真可控震源采集能量分析

高保真可控震源采集技术最大的特点之一就是把多台震源多次扫描得到的叠加记录经过分离算法转化成常规意义上的单台震源激发记录。该方法减少了震源之间的组合影响,保证了资料的相对精度。但由于激发能量的限制,在实际的地震资料采集中很少采用单台震源激发,而是普遍采用组合激发。所以要推广高保真可控震源采集技术的应用,就必须对高保真记录的能量进行分析,研究该技术的应用条件和范围。通过不同台次高保真技术的采集试验和资料分析,总结了震源台次和能量之间的关系,认为进行可控震源高保真采集就必须确保单台震源激发的最大能量能满足资料采集的要求。     

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%。     

可控震源动态扫描技术及应用

交替扫描、滑动扫描和距离分离同步扫描是现今最常用三种可控震源高效扫描技术,且各有其优势和适用条件。由于三种扫描方式的技术特点、施工组织方式和资源需求量差别较大,以往采集施工时只能单独选用其中一种方式,制约了优势技术应用范围和施工效率的提高。为此,研发了可控震源动态扫描技术,它突破了以往可控震源激发仅考虑时间域变化的局限,首次引入空间域理念,通过建立时空关系联合时间域与空间域,从而将交替扫描、滑动扫描及距离分离同步扫描等方式综合考虑并运用,即可根据预设时空关系自由编组并切换扫描方式,使采集作业方式更灵活,施工效率显著提高,且进一步拓展了可控震源应用范围。     

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。