可控震源同源交替滑動掃描DSSS

可控震源地震采集技術(shù)3434實(shí)際炸藥激發(fā)的有限帶寬脈沖及其頻譜

可控震源信號分析基礎(chǔ)理想脈沖及其頻譜3535脈沖與掃描.可控震源信號分析基礎(chǔ)有限帶寬的脈沖信號和掃描信號具有相同的頻譜3636掃描信號的合成6010可控震源信號分析基礎(chǔ)

幅值

頻率(F)掃描頻率越高

,等效的脈沖寬度越窄

,從而分辨率越高3737

可控震源信號分析基礎(chǔ)相關(guān)運(yùn)算相關(guān)濾波把各個地層的反射掃描壓縮成為相應(yīng)的脈沖信號38382.可控震源信號分析基礎(chǔ)可控震源就是利用長掃描信號產(chǎn)生帶限的脈沖能量的系統(tǒng)

可控震源由于震源激發(fā)波持續(xù)時間T一般比目的層的反射時間還要長，所以從各目的層發(fā)射回來的信號（也是一長掃描信號）就會互相重疊，組成很復(fù)雜的波形。為了把可控震源記錄變成類似于炸藥震源的記錄，在地震采集設(shè)備中安裝了相關(guān)器，采用了相關(guān)運(yùn)算。744提高倍。）最后結(jié)果送記錄系統(tǒng)記錄到磁帶上，成為這一“炮”的相關(guān)疊加磁帶記錄。這樣形成的磁帶記錄與使用炸藥震源形成的磁帶記錄長度是一樣的，經(jīng)過同樣的回放處理就能形成野外監(jiān)視記錄。m

可控震源施工方法 1、可控震源多臺組合：3~4臺可控震源，以一定的組合形式，在一個振點(diǎn)(即炮點(diǎn))上同時振動1次甚至幾十次。每次振動的持續(xù)時間為8~16s，在同一地點(diǎn)振動規(guī)定的次數(shù)就算完成一“炮“。 2、多次疊加：可控震源在炮點(diǎn)上每振動一次，相關(guān)疊加器便將采集的這一次振動的地震信號與可控震源的掃描信號進(jìn)行相關(guān)，相關(guān)結(jié)果再與該炮點(diǎn)前一次振動的相關(guān)和疊加的結(jié)果疊加起來。可控震源在一個炮點(diǎn)上振動m次，相關(guān)疊加器就進(jìn)行m次相關(guān)和m次疊加（不僅使記錄的數(shù)據(jù)量壓縮了m倍，而且能使記錄的信噪比88

可控震源施工參數(shù)3.掃描頻率試驗(yàn)

–

F1的選擇

掃描低頻１

５Ｈｚ

（

左）

與２

０Ｈｚ

（

右）

試驗(yàn)?zāi)康膶臃瓷洳l譜對比99

可控震源施工參數(shù)3.掃描頻率試驗(yàn)

–

F2的選擇

掃描高頻為120Ｈｚ（左）與80Ｈｚ（右)

單炮記錄頻譜對比1212

可控震源施工參數(shù)4.掃描長度的選擇的基本原則

1.

避免二次諧波：

可控震源在振動過程中，

當(dāng)介質(zhì)表現(xiàn)為彈性或者塑性的

時候，

如果越出了彈性形變的范圍，

震動信號除了產(chǎn)生

所需要的掃描振動信號外，

還伴有分頻信號和倍頻信號

，

若倍頻與基本掃描頻率有重疊，

將在記錄中產(chǎn)生二次

諧波虛象；

2.

避免多初至：

若分頻與基本掃描頻率有重疊，

將在記錄中產(chǎn)生“

多

初至”

虛象。此時，

可以通過改變掃描時間的長度，將

記錄產(chǎn)生的相關(guān)虛象出現(xiàn)在有效記錄之外，

減少

“

多初至”

對勘探目的層反射波的影響1313

可控震源施工參數(shù)

5.斜坡參數(shù)選擇斜坡設(shè)置０

．

１ｓ

（

左）

與０

．

７ｓ

（

右）

不同試驗(yàn)?zāi)康膶臃瓷洳ㄓ涗涱l譜對比1414５

０

％為宜，

否則過大時激發(fā)信號波形會失真。

可控震源施工參數(shù)6.驅(qū)動幅度的選擇

驅(qū)動電平:

可控震源激發(fā)地震波強(qiáng)弱的一個參數(shù)，

當(dāng)掃描頻率提高到終了頻率

時，

表頭上看到的驅(qū)動電平的百分比值就是驅(qū)動幅度。

驅(qū)動幅度的調(diào)節(jié)：激發(fā)時則可以通過控制震源輸入到地下的信號，

使其具有滿意的功率譜。

驅(qū)動幅度的選擇的原則

當(dāng)震點(diǎn)地表為松軟的土層時，

由于可控震源與地表耦合好，

一般選

擇較大一點(diǎn)的驅(qū)動電平，

有利于改善記錄品質(zhì)；

當(dāng)?shù)乇頌閳?jiān)硬的基巖時，

震源底板和大地耦合條件差，

驅(qū)動電平不

宜過大。適當(dāng)降低驅(qū)動電平也可削弱分頻效應(yīng)產(chǎn)生的“

多初至”

現(xiàn)

象。

在生產(chǎn)中驅(qū)動電平的大小，

視勘探區(qū)反射目的層反射系數(shù)大小而定，

反射系數(shù)大則驅(qū)動電平小些，

反之則大些。一般設(shè)計(jì)在

３

０

％

7、選擇掃描方式：線性（升頻、降頻）、對數(shù)、隨機(jī)等～3838

可控震源作業(yè)質(zhì)量控制

目

的：?

為什么要對可控震源的激發(fā)進(jìn)行質(zhì)量控制;?

如何進(jìn)行控制

(控制的方法);?

如何對控制結(jié)果進(jìn)行評價(jià);?

評價(jià)的理由

(分析的方法);3939

可控震源實(shí)時質(zhì)量控制?

可控震源實(shí)時QC:

-

可控震源性能

-

可控震源一致性

(地面力，相位，畸變)均與地面有關(guān)

-

核實(shí)COG位置與理論設(shè)計(jì)位置

(SPS)?

VE464

QC

屬性:

-

每臺震源，每個掃描

.

相位,畸變，地面力

.

峰值出力與平均出力

.

歷史與門檻值

-GIS圖形顯示.地表硬度、粘度分布屬性圖4040

可控震源的日檢和月檢激發(fā)信號與數(shù)據(jù)相關(guān)用的參考信號的一致性；

–

激發(fā)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)啟動指令的同步精度；

–

遙控狀態(tài)下的參數(shù)傳輸；

–

實(shí)時質(zhì)量控制數(shù)據(jù)的采集與傳輸；

–

主要振動性能指標(biāo)：相位、輸出力、畸變大??；

–

實(shí)時質(zhì)量控制結(jié)果的顯示與輸出；4141

可控震源的日檢項(xiàng)目日檢是可控震源隊(duì)每天正常生產(chǎn)前必須做的

一項(xiàng)檢查?？煽卣鹪吹娜諜z側(cè)重于對其生產(chǎn)

參數(shù)下的參數(shù)一致性、振動輸出信號相位的

檢測與評價(jià)，常規(guī)的檢查項(xiàng)目主要有：

–

激發(fā)參數(shù)的一致性檢查；

–。4242

可控震源的月檢項(xiàng)目月檢是可控震源隊(duì)每月正常生產(chǎn)前必須做的一項(xiàng)檢查，側(cè)重

檢查可控震源在生產(chǎn)參數(shù)下的振動性能，

在目前的過渡階段，原則上仍然允許采用震源控制系統(tǒng)提供

的檢測手段進(jìn)行檢測，有線一致性。年檢（出工驗(yàn)收，獨(dú)立檢測設(shè)備）194343

激發(fā)過程中的控制激發(fā)過程中的控制主要目的在于：

–

實(shí)時控制激發(fā)質(zhì)量，確認(rèn)不偏離目標(biāo)；

–

確認(rèn)激發(fā)質(zhì)量異常的產(chǎn)生原因；激發(fā)過程質(zhì)量控制的主要方法：

–

傳統(tǒng)的“一致性”方法；

–

實(shí)時QC數(shù)據(jù)監(jiān)視；4444

事后分析產(chǎn)生的超前（反饋）控制事后分析的主要目的不是要決定是否“補(bǔ)炮

”，如果真是那樣，只能說明前面的工作

有較大的失誤。事后QC分析的主要目的是

要防患于未然并為QC評價(jià)提供更科學(xué)、合

理的依據(jù)：

–

QC數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)（分布）規(guī)律；

–

數(shù)據(jù)異常的群（個）體以及發(fā)生的區(qū)段；

–

數(shù)據(jù)異常的群（個）體以及發(fā)生的震源或操作

人員；4545

如何監(jiān)視震源的激發(fā)質(zhì)量？按照目前試行的方法，震源激發(fā)質(zhì)量的監(jiān)視

方法包括：

–

震源每日的一致性；

–

震源的實(shí)時QC數(shù)據(jù)顯示；

–

震源控制系統(tǒng)設(shè)置誤差超限報(bào)警功能；

–

原始記錄信噪比檢查（儀器）；

?

經(jīng)驗(yàn)分析；

?

實(shí)時現(xiàn)場處理分析；4646

檢查震源的實(shí)時QC數(shù)據(jù)震源的實(shí)時QC數(shù)據(jù)包括的主要內(nèi)容：

–

圖形/曲線：

?

互相關(guān)子波、相位誤差曲線、輸出信號振幅曲線；

–

數(shù)字型數(shù)據(jù)：

?

掃描庫、信號方式、出力/相位/畸變（峰值/平均值）、檢查

和、故障檢測結(jié)果等；檢查的主要內(nèi)容：

?

掃描信號的同一性、各震源的同步性、激發(fā)能量的均勻性；

?

震源的工作狀態(tài)；

?

激發(fā)點(diǎn)的正確位置；4747

QC-1：輸出力問題對輸出力信號的評價(jià)主要側(cè)重于：

–

振幅的均勻性評價(jià)

?

一個兼顧低頻信號與高頻信號的均勻振幅具有高穿

透性與高分辨力的特點(diǎn)；

–

峰值出力與均值出力的差越小越好

–

在采用基值力控制下，一個70%左右的振幅控

制水平可以相當(dāng)于峰值力控制下的90%左右4848

QC-2：相位誤差問題相位誤差的評價(jià)主要側(cè)重于：

–

控制趨勢評價(jià)

?

只有收斂的控制趨勢才能是正常；

?

震蕩或發(fā)散的趨勢都是不正常的；

?

平均相位反映的是穩(wěn)態(tài)相位誤差，將影響最終的相

關(guān)結(jié)果，因此對平均相位的分析更重要；

–

相位誤差的確定

?

在1ms采樣率下，1/4的樣點(diǎn)誤差是0.25ms，等于

主頻50Hz子波相位誤差4.5度4949

QC-2：相位誤差評價(jià)的主導(dǎo)思想允許平均相位誤差的確定：

–

最大允許1/4的樣點(diǎn)誤差的概念；

?

在1ms采樣率下，

1/4的樣點(diǎn)誤差是0.25ms，等于

主頻50Hz子波相位誤差4.5度

?

所以，要求平均相位誤差在5度以內(nèi)，但實(shí)際上野外

的控制誤差基本在2度以內(nèi)

–

針對不同的勘探目的與精度，可以修正評價(jià)標(biāo)

準(zhǔn)；

–

要有分辨系統(tǒng)誤差的概念。5050

QC-3：畸變的評價(jià)原則對輸出力畸變的評價(jià)側(cè)重于

–

相對性評價(jià)

?

在相同型號的震源、完全相同的激發(fā)參數(shù)、

基本相同的激發(fā)環(huán)境下，震源輸出力信號的

畸變水平應(yīng)該相當(dāng)，即各激發(fā)信號相對之間

的畸變誤差應(yīng)該在一定的范圍內(nèi)；

?

經(jīng)驗(yàn)值確定的范圍為10%5151

QC-3：畸變的產(chǎn)生原因在可控震源的激發(fā)過程中畸變產(chǎn)生的原因較

多，主要發(fā)生在下述環(huán)節(jié)：

–

控制、執(zhí)行系統(tǒng)的非線性；

–

近地表物性非線性的影響；

–

控制過程中的擾動信號的影響；因此，震源輸出信號不發(fā)生畸變是不可能的

，通過一些途徑來降低畸變水平是有可能實(shí)

現(xiàn)的。5252

QC-3：降低畸變的問題降低畸變實(shí)際上降低的是近激發(fā)源的畸變，

如果不考慮激發(fā)因素的改變，可通過下述

方法降低或改善輸出信號品質(zhì)：

–

降低激發(fā)強(qiáng)度；

–

優(yōu)化控制參數(shù)；影響/風(fēng)險(xiǎn)：

–

降低激發(fā)能量，可能影響深層資料品質(zhì)；5454QC-4：特殊的分析方法

?

直方統(tǒng)計(jì)：

–整體質(zhì)量評價(jià)與分析；

–單臺震源的質(zhì)量評價(jià)與分析；

?

線性統(tǒng)計(jì)：

–異常調(diào)查；

–異常定位；

?

操作性異常分析；5555單臺震源的質(zhì)量評價(jià)與分析??????峰值相位誤差；平均相位誤差；峰值振動輸出力；平均振動輸出力；峰值畸變；平均畸變；9393頻率范圍：5-250hz,峰值出力：266.8KN，62,000lbs頻率范圍：5-250hz,峰值出力：400.3KN，90,000lbsNOMAD90TNOMAD65

6.

可控震源高效采集技術(shù)發(fā)展可控震源裝備技術(shù)的進(jìn)步

–

重型震源的發(fā)展9696VP

nVP

n+1可控震源衛(wèi)星導(dǎo)航

?只要組內(nèi)的震源準(zhǔn)備好，主震源的DSD計(jì)算出震源組的重力中心點(diǎn)?

把

CoG

發(fā)送到儀器

ReadyCoG

(DSD

network,

WiFi

connection)mastervibratorc

任意一組震源可以任何順序激發(fā)震點(diǎn)自1997年VE432釋放就具備的功能?儀器自動尋找SPS文件所對應(yīng)的震點(diǎn),給DPG提供點(diǎn)火和F0。It

provides

the

DPG

with

Go

&

FO?

DPG給震源發(fā)送T0，以及給儀器TB

指令啟動采集。c

震點(diǎn)之間無損失時間，無定位誤差。FOGoTB

LCIRecorder

T0DPG9797送一個震點(diǎn)的坐標(biāo).VP

nVP

n+1c

每組震源按預(yù)設(shè)順序激發(fā)炮點(diǎn)

?

隨車平板電腦屏幕實(shí)時顯示震點(diǎn)位

置，箭頭指示駕駛員下一點(diǎn)的方向。

DPG

Go

+

coordinates

of

the

next

VP

LCI

Recorderc

實(shí)現(xiàn)無樁號采集可控震源衛(wèi)星導(dǎo)航

?

當(dāng)儀器給DPG發(fā)送Go指令，同時發(fā)9898DPGVE464

TB

CoG狀態(tài)參數(shù)

FO

CoG

狀態(tài)428XL無線網(wǎng)絡(luò)

&

DGPS

DSD

VE464TDMA-

記錄設(shè)備和可控震源間的完全雙向互聯(lián)，使得

.

可控震源導(dǎo)航采集

(無樁號采集技術(shù))

.

減少檢波線滾動造成的延遲時間

(超級排列技術(shù))

.可控震源驅(qū)動作業(yè)

(VE

432

/

464)

.每臺震源的實(shí)時QC檢查

(e-428技術(shù))VE464箱體：最大管理32組震源，生產(chǎn)效率得到極大提高

可控震源高效采集技術(shù)發(fā)展可控震源裝備技術(shù)的進(jìn)步

–控制箱體和記錄設(shè)備的高度集成100100c

周期時間減少c

連續(xù)記錄listenmove-upmove-up

sweep

listen

recordCycle

timesweep

record

4.幾種高效可控震源采集方式?

有效多震源組管理減少周期時間:

-

標(biāo)準(zhǔn)

1

組震源

c

最多

95

VP

/

h

-

2-3

組震源采用

交替掃描

(沒有重疊)

c

最多

180

VP

/

h-

2-12

組震源采用

滑動掃描

(有重疊)

c

最多

720

VP

/

h102102

4.2.

滑動掃描，多組震源重疊采集周期，連續(xù)記錄?

為了提高可控震源地震勘探的工作效率。1996年安曼石

油公司發(fā)明了一種稱為滑動掃描的工作方法。它采用多組

震源同時振動，并且不要求必須在前一炮振動完成后，后

一炮才開始振動，而僅僅要求

2

次振動之間相隔的時間至

少大于聽時間。后圖

是滑動掃描與常規(guī)掃描（包括交替掃

描）工作的時序圖。?

由于滑動掃描各炮的振動是相互重疊的，因此得到的記錄

也是重疊的，為了將各炮的記錄分開，在進(jìn)行相關(guān)處理時

，它根據(jù)輔助道中的時斷信號，對原始記錄按不同的時間

與各自的掃描信號相關(guān)，從而將各炮的聽記錄分開。1031034.2.

滑動掃描，多組震源重疊采集周期，連續(xù)記錄滑動掃描的工作原理1041044.2.

滑動掃描，多組震源重疊采集周期，連續(xù)記錄

最多320

VP/h

(4

組震源)-

滑動掃描采用多組可控震源

(2-8)

在同一時間用同樣重疊掃描,

但不同的頻率周期時間

連續(xù)記錄掃描時間震源移動時間第1組震源

周期時間

=

滑動時間

=

聽時間

+

延遲第2組震源

第3組震源105105

S2

S1Pilot

2Pilot

1

4.2.

滑動掃描

記錄分離

?母記錄TB

2TB

1428

XL服務(wù)器采用循環(huán)儲存器，存儲母記錄無限制。?從母記錄中提取部分?jǐn)?shù)據(jù)

?相關(guān)記錄

?單炮記錄110110

5.高效可控震源采集技術(shù)

-

加密炮點(diǎn)，提高資料品質(zhì)?

CGGV的V1:采用單臺震源作業(yè)，加密震點(diǎn)網(wǎng)格

-

單臺大功率震源（62,000lbs)

多組震源作業(yè)

=

提高生產(chǎn)效率

-

增大掃描長度（多達(dá)50s）比短掃描、多次震動改善資料品質(zhì)更有效

?兩次采集，不同震源參數(shù)對比：

-

第一次采集：3組震源，4臺每組，滑動掃

描，掃描長度16秒，

S/N

=

k

x

4

x

sqrt

16

=

16k

-第二次：12組震源，單臺每組，滑動掃描

，掃描長度40秒，

S/N

=

k

x

1

x

sqrt

40

=

6.3k

-

掃描類型相同，檢波點(diǎn)相同

-

單臺震源炮點(diǎn)網(wǎng)格加密

-

生產(chǎn)率相當(dāng)

(1.1-1.4km2/h)112112

-

獲得的高覆蓋和高空間采樣的益處遠(yuǎn)大于噪音的污染

6.多臺震源同時掃描:

ISS?

獨(dú)立同時掃描

(BP)無需通許，只需GPS保持震源和記錄儀同步:

-

主機(jī)連續(xù)記錄

-

每臺震源獨(dú)立作業(yè)?

優(yōu)點(diǎn):

14臺震源達(dá)到1200

震點(diǎn)/小時

-

無震源臺數(shù)限制

-對任意震源無等待時間，只需根據(jù)定義好的震點(diǎn)作業(yè)即可

-

很適合復(fù)雜困難地形和無線通訊有障礙的地區(qū)?

炮點(diǎn)分離:

-

通過隨機(jī)化的起始時間以及炮點(diǎn)間分隔的距離來分離數(shù)據(jù)

-

炮點(diǎn)間的干擾視為噪音from

Dave

Howe

et

al,

BP,

SEG,

2008114114VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV生產(chǎn)時間＝滑動時間＋聽時間＋排列滾動＋

震源搬家延誤.日效：

1200

炮ISS

-單個震源在排列不同部分工作，全排列接收。超級排列，高覆蓋，大約每臺震源750

VPs

/

天12臺震源9000VP/天

ISS與常規(guī)作業(yè)方法區(qū)別

VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV

常規(guī)方法：一到二套震源沿測試方向移動，排列隨炮線滾動。118118

ISS

試驗(yàn)

據(jù)

Saudi

Aramco:

45,000

震點(diǎn)/天-

Argas

(CGGV)

用18臺N-65每臺

獨(dú)立作業(yè)：

在1.8km

x

1.8km

范圍內(nèi)分3

x

6扇區(qū)以25m

x

25m的炮點(diǎn)網(wǎng)格

每臺激發(fā)

4,320個

震點(diǎn)from

S.

Huo

et

al.

SA,

EAGE

May

2011ISS炮點(diǎn)網(wǎng)格固定9,216

檢波點(diǎn)排列12條檢波線的記錄點(diǎn)

沒有去混疊12條檢波線的記錄點(diǎn)

去混疊后常規(guī)3DPSTM時間切片ISS沒有去混疊PSTM時間切片

ISS去混疊后PSTM時間切片120120

同時掃描:

DS3

(DSSS)?

拉開距離同時掃描（DSSS,BP）:兩群震源以較遠(yuǎn)距離以同樣的掃描信號同時掃描，這樣能避免數(shù)據(jù)混疊?

群的概念始于：428XL

v.3.0

/

VE464

v.1.0版本-

兩組或多組震源群同時掃描-

對群內(nèi)的每組震源，都是獨(dú)立的點(diǎn)位(CoG)

.

據(jù)

J.

Bouska,

BP,

SEG

Spring09

course121121

交替掃描或滑動掃描的DSSS?

為了提高生產(chǎn)率

,

DSSS常

結(jié)合交替掃描

或滑動掃描ListenSweepSweepSweepSweepListen

SweepListenSweepSimultaneous

sweepCluster

1

Fleet

1

Fleet

2Fleet

6Cluster

2

Fleet

3

Fleet

4Cluster

3

Fleet

5ListenSweepSweepListenCycle

TimeSweepSweepFleet

1Fleet

2ListenSweepSweepListenSweepSweepFleet

3Fleet

4Simult