-可控震源地震勘探发展历程和基本原理

东方公司采集技术支持部二○一七年六月可控震源地震勘探发展历程和基本原理主讲人：王井富一、可控震源地震勘探技术发展历程二、可控震源工作基本原理三、可控震源勘探技术现状及展望提纲3

在地震勘探中，通过人工方法来产生地震波就叫做地震波的激发。地震勘探采用的激发方式有炸药震源、可控震源、气枪震源及其它震源。

激发源的特性影响了地震资料的分辨率和信噪比，因此选择激发源是非常谨慎的，通常考虑以下五方面：（1）满足最深目的层有足够的有效能量；（2）频宽满足地震资料对分辨率的要求；（3）满足资料信噪比的要求；（4）环境的的影响；（5）性价比。一、可控震源地震勘探技术发展历程4炸药震源信号、可控震源信号和气枪特点比较

气枪子波示意图

一、可控震源地震勘探技术发展历程51921年，美国人J.C.卡彻首次将炸药震源用于地震采集。1951年,中国首次规模化应用炸药震源激发进行地震勘探。1953年，重锤等其他激发方式出现，在此之前，炸药激发是地震勘探中唯一采用的激发方式。1960年，Conoco推出可控震源激发技术，并授权进行工业化生产。一、可控震源地震勘探技术发展历程1952.8.2,BillDoty,ContinentalOilCompany(Conoco)公司球物理学家,提出用长信号代替脉冲信号作为地震勘探的载体,在最深目的层的反射时间内信号不能重复；1952.8.3,JohnCrawford,Conoco,提出用正弦曲线作为扫描信号，震源施工理论的雏形。1953.1JohnCrawford、BillDoty、BillMiller形成专利。1960，Conoco决定推出这项技术，并授权进行工业化生产。第一家被授权的公司是SeismographServiceCorporation（SSC），150美圆/每个可控震源队·每天，并且有保密协议。1961年，Conoco释放了这项技术，SSL（SeismographServiceLimited）发展了电磁“correlator”。一、可控震源地震勘探技术发展历程71993年，Shell公司首次使用可控震源交替扫描激发。1996年，由阿曼石油公司提出可控震源滑动扫描激发。2006年,BP公司发明多组震源同时随机施工技术（ISS),并在2008年开始规模应用。2009年，由PDO公司（阿曼石油开发公司）首次使用距离分割同步激发技术（DSSS)。一、可控震源地震勘探技术发展历程一、可控震源地震勘探技术发展历程一、可控震源地震勘探技术发展历程可控震源的优点:节能、环保，参数可调可控震源的缺点：地表激发，有限频宽日均炮数滑动扫描、DSSS、ISS交替扫描常规技术不同可控震源高效采集的日均生产效率一、可控震源地震勘探技术发展历程一、可控震源源地震勘探技技术发展历程程二、可控震源源工作基本原原理三、可控震源源勘探技术现现状及展望提纲二、可控震源源工作基本原原理一套能正常工工作的可控震震源包括：可控震源机械械设备本身可控震源箱体体无线数据通讯讯设备现代施工的可可控震源可能能还要包括：：定位设备导航设备局域网设备信号记录设备备1硬件设备INOVAX-VIBSercelNOMAD90BGPKZ23BGPKZ28BGPKZ34INOVAAHV-IV二、可控震源源工作基本原原理1硬件设备现在主流的可可控震源控制制系统是：INOVA的VIBPROSERCEL的VE464SEISMICSOURCE的FORCEII和FORCEIII二、可控震源源工作基本原原理1硬件设备可控震源野外外地震采集系系统示意图二、可控震源源工作基本原原理2野外施工由短脉冲生成成长扫描信号号二、可控震源源工作基本原原理3记录生成线性降频扫描描信号S（t）＝A（t）Sin2π[F1+(F2-F1)t/2T]t0≤t≤TD[1+Cosπ（t/T1+1）]/2，0≤t＜T1A（t）＝＝1,T1≤≤t＜TD-T2[1+Cosππ（1+（TD-t）/T2]/2，TD-T2≤≤t≤≤TD式中中，，A（t）为为扫扫描描信信号号S（t）的的振振幅幅包包络络函函数数，，T1、T2称为为斜斜坡坡长长度度。。F1为扫扫描描信信号号的的起起始始频频率率，，F2为扫扫描描信信号号的的终终了了频频率率，，TD为扫扫描描振振动动持持续续时时间间，，称称为为扫扫描描长长度度。。线性性升升频频扫扫描描信信号号二、、可可控控震震源源工工作作基基本本原原理理3记录录生生成成可控控震震源源信信号号与与炸炸药药震震源源信信号号特特点点比比较较炸药药震震源源可控控震震源源二、、可可控控震震源源工工作作基基本本原原理理3记录录生生成成左边边a为地地质质模模型型，，右右边边第第1道表表示示传传入入大大地地的的可可控控震震源源信信号号，，第第2、3、4道分别别表示示几个个地层层反射射信号号。这这些反反射信信号在在时间间上相相互重重叠、、干涉涉后形形成第第5道可控控震源源原始始记录录,第6道为相相关后后的记记录。。可控震震源相相关记记录形形成示示意图图二、可可控震震源工工作基基本原原理3记录生生成井炮激激发：：11口×8米×3公斤震源激激发：：4台×2次、8－72Hz、12秒扫描描、70％出力力二、可可控震震源工工作基基本原原理3记录生生成240mSubsurfacesixgeosbunchedreceiverlineshotlineVib1Vib2Vib3Vib44sweep/VP24sec6––96hz高保真真采集集（HFVS)二、可可控震震源工工作基基本原原理3记录生生成M;numberofsweep,N;numberofvibrator二、可可控震震源工工作基基本原原理3记录生生成二、可可控震震源工工作基基本原原理3记录生生成高保真真采集集（HFVS)一、可可控震震源地地震勘勘探技技术发发展历历程二、可可控震震源工工作基基本原原理三、可可控震震源勘勘探技技术现现状及及展望望提纲纲三、可可控震震源勘勘探技技术现现状及及展望望2滑动扫扫描技技术3多组同同步及及滑动动技术术（DS3）4单台随随机激激技术术（ISS）1交替扫扫描采采集技技术0可控震震源常常规采采集技技术高效采采集技技术发发发展展5、6…低频率率扫描描技术术(MD)单台点点源激激发（（V1）高保真真技术术（HFVS）提高分分辨率率技术术发展展可控震震源采采集方方法发发展现现状虽然滑滑动扫扫描、、DSSS、ISS等采集集方法法比较较成熟熟，但但同步步激发发技术术仍是是目前前地震震采集集的热热点实实用技技术；；“混源源激发发”设设想被被认为为是未未来自自动化化采集集模式式；噪音压压制技技术是是高效效采集集技术术得以以成功功实施施的保保证；；围绕提提高数数据质质量的的动态态滑动动扫描描和减减少采采集道道数投投入的的颤动动滑动动扫描描分别别进入入了应应用和和理论论试验验研究究阶段段；围绕同同步激激发数数据的的数据据分离离和应应用是是未来来一段段时间间受关关注的的重点点；可控震震源采采集配配套技技术是是保障障采集集方法法顺利利实施施的关关键；；“可控控震源源扩展展低频频扫描描技术术”近近期受受到追追捧；；高精度度可控控震源源是一一直是是设备备制造造商探探索和和追求求的目目标。。三、可可控震震源勘勘探技技术现现状及及展望望分离效果与密度联系空间距离时间密度交替扫描--非常好差滑动扫描--一般一般DS3好--一般动态滑动扫描一般一般好独立同时扫描（ISS）差差非常好滑动扫描描、DSSS、ISS等采集方方法仍是是目前地地震采集集的热点点实用技技术三、可控控震源勘勘探技术术现状及及展望282.“混源激激发”设设想被认认为是未未来自动动化采集集模式混源激发示意意图三、可控控震源勘勘探技术术现状及及展望293.噪音压制制技术是是高效采采集技术术得以成成功实施施的保证证三、可控控震源勘勘探技术术现状及及展望304.但同步激激发技术术仍是目目前地震震采集的的热点技技术,围绕提高高数据质质量的动动态滑动动扫描和和减少采采集道数数投入的的颤动滑滑动扫描描分别进进入了应应用和理理论试验验研究阶阶段三、可控控震源勘勘探技术术现状及及展望315.围绕同步步激发数数据的数数据分离离和应用用是未来来一段时时间受关关注的重重点三、可控控震源勘勘探技术术现状及及展望6.可控震源源采集配配套技术术是保障障采集方方法顺利利实施的的关键扫描信号号设计技技术：线线性扫描描、非线线性扫描描、组合合扫描、、串联扫扫描、整整形扫描描、伪随随机扫描描信号、、高保真真扫描信信号等。。滑动扫描描谐波压压制技术术；现场地震震资料快快速质量量监控；；海量数据据存储及及格式转转换；可控震源源资料高高精度、、高效静静校正技技术；高保真、、ISS等方法数数据分离离和去噪噪技术；；炮点无桩桩号作业业（可控控震源DGPS导航）技技术。三、可控控震源勘勘探技术术现状及及展望数字化地地震队管管理系统统DSS，实现了了采集方方法、PMP理念、实实时QC、禁区实实时预警警、仪器器/震源相关关数据、、GPS实时定位位、无线线电台数数据链等等信息处处理的一一体化远远程控制制、管理理和指挥挥。不用信息化管理日效：

只有800炮应用数字化管理日效：

到达1800炮336.可控震源源采集配配套技术术是保障障采集方方法顺利利实施的的关键三、可控控震源勘勘探技术术现状及及展望7.“可控震震源低频频扫描技技术”受受到追追捧；34三、可控控震源勘勘探技术术现状及及展望（1）常规可控控震源从从信号设设计实现现低频是是现阶段段国外比较现实实采集方方法，但但扩展低低频扫描描参数设设置不当当会对震震源造成成一定损损害，减减少震源源某些部部件的使使用寿命命；（2）扩展低频频信号技技术可以以用于常常规震源源和低频频震源，但它绝对对不能够够替代低低频震源源，常规震震源用于于低频勘探难以以克服的的低频能能量过低低，有效效低频信信号下传传难以保保证，并并且低频频畸变偏偏大；（3）可控震源源扩展低低频采集技术发展展分三步步走：第一步：：常规震震源、扩扩展低频频设计信信号、常常规检波波器和常常规地震震仪器；；第二步：：低频震震源、扩扩展低频频设计信信号、常常规检波波器和常常规地震震仪器、第三步：：低频震震源、扩扩展低频频设计信信号、低低频检波波器（数数字检波波器）和和低频能能力地震震仪器；(4)低频地震震资料处处理技术术的发展展（FWI)也会推动动低频采采集技术术的发展展。（1）常规可控控震源从从信号设设计实现现低频是是现阶段段比较现现实采集集方法，，但扩展展低频扫扫描参数数设置不不当会对对震源造造成一定定损害，，减少震震源某些些部件的的使用寿寿命；（2）扩展低频频信号技技术可以以用于常常规震源源和低频频震源，但它绝对对不能够够替代低低频震源源，常规震震源用于于低频勘探难以以克服的的低频能能量过低低，有效效低频信信号下传传难以保保证，并并且低频频畸变偏偏大；（3）可控震源源扩展低低频采集技术发展展分三步步走：第一步：：常规震震源、扩扩展低频频设计信信号、常常规检波波器和常常规地震震仪器；；第二步：：低频震震源、扩扩展低频频设计信信号、常常规检波波器和常常规地震震仪器、第三步：：低频震震源、扩扩展低频频设计信信号、低低频检波波器（数数字检波波器）和和低频能能力地震震仪器；(4)低频地震震资料处处理技术术的发展展（FWI)也会推动动低频采采集技术术的发展展。5低频三、可控控震源勘勘探技术术展望磁加速度度表（震震源110HZ）记录的的信号,编号与(b)编号对应应磁加速度度表在平平板上的的位置图(a)表明加速速度表在在平板上上的位置置不同,记录信号号也有所所不同8.高精度可可控震源源是一直直是设备备制造商商探索和和追求的的目标。。（1）提高力力信号记记录精度度三、可控控震源勘勘探技术术现状及及展望(a)加权方法法估计的的力信号号振幅谱谱;(b)、(c)和(d)都是加权权力信号号(蓝)与测压系系统测得得力信号号(红)振幅谱对对比(a)、(b)和(c)扫描参数数6-120Hz，24S，0.5S斜坡，线线性升频频扫描(d)扫描参数数6-96Hz，24S，0.5S斜坡，线线性升频频扫描振幅谱(振幅-时间)德克萨斯斯试验（没用LoadCell）德克萨斯斯试验与（a）同一位位置德克萨斯斯试验不同地表表条件克罗拉多多试验从(a)估计的力