(17)可控震源技术

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可控震源卫星导航
VP n+1 VP n
master vibrator
T0
•只要组内的震源准备好，主震源的 DSD计算出震源组的重力中心点 (DSD network, WiFi connection) • 把 CoG 发送到仪器 •仪器自动寻找SPS文件所对应的震点, 给DPG提供点火和F0。 It provides the DPG with Go & FO • DPG给震源发送T0，以及给仪器TB
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可控震源施工方法
1、可控震源多台组合：3~4台可控震源，以一定的组合形式，在
一个振点(即炮点)上同时振动1次甚至几十次。每次振动的持续 时间为8~16s，在同一地点振动规定的次数就算完成一“炮“。
2、多次叠加：可控震源在炮点上每振动一次，相关叠加器便将采
集的这一次振动的地震信号与可控震源的扫描信号进行相关，相 关结果再与该炮点前一次振动的相关和叠加的结果叠加起来。可 控震源在一个炮点上振动m次，相关叠加器就进行m次相关和m次 叠加（不仅使记录的数据量压缩了m倍，而且能使记录的信噪比 提高 m 倍。）最后结果送记录系统记录到磁带上，成为这 一“炮”的相关叠加磁带记录。这样形成的磁带记录与使用炸药 震源形成的磁带记录长度是一样的，经过同样的回放处理就能形 成野外监视记录。
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可控震源施工参数
6.驱动幅度的选择
驱动电平: 可控震源激发地震波强弱的一个参数， 当扫描频率提高到终了频率 时， 表头上看到的驱动电平的百分比值就是驱动幅度。 驱动幅度的调节：激发时则可以通过控制震源输入到地下的信号， 使其具有满意的功率谱。
驱动幅度的选择的原则
当震点地表为松软的土层时， 由于可控震源与地表耦合好， 一般选 择较大一点的驱动电平， 有利于改善记录品质； 当地表为坚硬的基岩时， 震源底板和大地耦合条件差， 驱动电平不 宜过大。适当降低驱动电平也可削弱分频效应产生的“ 多初至” 现 象。 在生产中驱动电平的大小， 视勘探区反射目的层反射系数大小而定， 反射系数大则驱动电平小些， 反之则大些。一般设计在 ３ ０ ％ ５ ０ ％为宜， 否则过大时激发信号波形会失真。
- 核实COG位置与理论设计位置 (SPS)
• VE464 QC 属性:
- 每台震源，每个扫描 . 相位,畸变，地面力 . 峰值出力与平均出力 . 历史与门槛值 -GIS图形显示 .地表硬度、粘度分布属性图
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可控震源的日检和月检 激发信号与数据相关用的参考信号的一致性；
– 激发与数据采集系统启动指令的同步精度； – 遥控状态下的参数传输； – 实时质量控制数据的采集与传输； – 主要振动性能指标：相位、输出力、畸变大小； – 实时质量控制结果的显示与输出；
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QC-2：相位误差评价的主导思想
允许平均相位误差的确定：
– 最大允许1/4的样点误差的概念；
• 在1ms采样率下， 1/4的样点误差是0.25ms，等于 主频50Hz子波相位误差4.5度 • 所以，要求平均相位误差在5度以内，但实际上野外 的控制误差基本在2度以内
– 针对不同的勘探目的与精度，可以修正评价标 准； – 要有分辨系统误差的概念。
– 降低激发强度； – 优化控制参数；
影响/风险：
– 降低激发能量，可能影响深层资料品质；
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QC-4：特殊的分析方法
• 直方统计：
–整体质量评价与分析； –单台震源的质量评价与分析；
• 线性统计：
–异常调查； –异常定位；
• 操作性异常分析；
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单台震源的质量评价与分析
• • • • • •
有线一致性。
年检（出工验收，独立检测设备）
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激发过程中的控制
激发过程中的控制主要目的在于：
– 实时控制激发质量，确认不偏离目标； – 确认激发质量异常的产生原因；
激发过程质量控制的主要方法：
– 传统的“一致性”方法； – 实时QC数据监视；
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事后分析产生的超前（反馈）控制
事后分析的主要目的不是要决定是否“补炮 ”，如果真是那样，只能说明前面的工作 有较大的失误。事后QC分析的主要目的是 要防患于未然并为QC评价提供更科学、合 理的依据：
Ready CoG
DPG
FO Go
指令启动采集。
TB
c 震点之间无损失时间，无定位误差。
LCI
c 任意一组震源可以任何顺序激发震点
自1997年VE432释放就具备的功能
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Recorder
可控震源卫星导航
VP n+1 VP n
• 当仪器给DPG发送Go指令，同时发 送一个震点的坐标.
• 随车平板电脑屏幕实时显示震点位 置，箭头指示驾驶员下一点的方向。
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可控震源施工参数
3.扫描频率试验 – F1的选择
扫描低频１ ５Ｈｚ （ 左） 与２ ０Ｈｚ （ 右） 试验目的层反射波频谱对比
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可控震源施工参数
3.扫描频率试验 – F2的选择
扫描高频为120Ｈｚ（左）与80Ｈｚ（右) 单炮记录频谱对比
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可控震源施工参数
4.扫描长度的选择的基本原则
1. 避免二次谐波： 可控震源在振动过程中， 当介质表现为弹性或者塑性的 时候， 如果越出了弹性形变的范围， 震动信号除了产生 所需要的扫描振动信号外， 还伴有分频信号和倍频信号 ， 若倍频与基本扫描频率有重叠， 将在记录中产生二次 谐波虚象；
2. 避免多初至： 若分频与基本扫描频率有重叠， 将在记录中产生“ 多 初至” 虚象。此时， 可以通过改变扫描时间的长度，将 记录产生的相关虚象出现在有效记录之外， 减少 “ 多初至” 对勘探目的层反射波的影响
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可控震源施工参数
5.斜坡参数选择
斜坡设置０ ． １ｓ （ 左） 与０ ． ７ｓ （ 右） 不同试验目的层反射波记录频谱对比
• 经验分析； • 实时现场处理分析；
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检查震源的实时QC数据
震源的实时QC数据包括的主要内容：
– 图形/曲线：
• 互相关子波、相位误差曲线、输出信号振幅曲线；
– 数字型数据：
• 扫描库、信号方式、出力/相位/畸变（峰值/平均值）、检查 和、故障检测结果等；
检查的主要内容：
• 扫描信号的同一性、各震源的同步性、激发能量的均匀性； • 震源的工作状态； • 激发点的正确位置；
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可控震源信号分析基础
相关运算
相关滤波把各个地层的反射扫描压缩成为相应的脉冲信号
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2.可控震源信号分析基础
可控震源就是利用长扫描信号产生带限的脉冲能量的系统
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可控震源
由于震源激发波持续时间T一般比目的层的反射时间还要长，所以从各 目的层发射回来的信号（也是一长扫描信号）就会互相重叠，组成很复 杂的波形。为了把可控震源记录变成类似于炸药震源的记录，在地震采 集设备中安装了相关器，采用了相关运算。
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QC-1：输出力问题
对输出力信号的评价主要侧重于：
– 振幅的均匀性评价
• 一个兼顾低频信号与高频信号的均匀振幅具有高穿 透性与高分辨力的特点；
– 峰值出力与均值出力的差越小越好 – 在采用基值力控制下，一个70%左右的振幅控 制水平可以相当于峰值力控制下的90%左右
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QC-2：相位误差问题
428XL
DPG VE464
TDMA
- 记录设备和可控震源间的完全双向互联，使得 . 可控震源导航采集 (无桩号采集技术) . 减少检波线滚动造成的延迟时间 (超级排列技术) .可控震源驱动作业 (VE 432 / 464) .每台震源的实时QC检查 (e-428技术)
VE464箱体：最大管理32组震源，生产效率得到极大提高
可控震源地震采集技术
可控震源信号分析基础
理想脉冲及其频谱
实际炸药激发的有限带宽脉冲及其频谱
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.可控震源信号分析基础
有限带宽的脉冲信号和扫描信号具有相同的频谱
脉冲与扫描
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可控震源信号分析基础
幅值
频率(F) 10 60
扫描频率越高 ,等效的脉冲宽度越窄 ,从而分辨率越高
扫描信号的合成
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Cycle time
- 2-12 组震源采用 滑动扫描 (有重叠) c 最多 720 VP / h
c 周期时间减少 c 连续记录
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4.2. 滑动扫描，多组震源重叠采集周期，连续记录 • 为了提高可控震源地震勘探的工作效率。1996年安曼石 油公司发明了一种称为滑动扫描的工作方法。它采用多组 震源同时振动，并且不要求必须在前一炮振动完成后，后 一炮才开始振动，而仅仅要求 2 次振动之间相隔的时间至 少大于听时间。后图 是滑动扫描与常规扫描（包括交替扫 描）工作的时序图。 • 由于滑动扫描各炮的振动是相互重叠的，因此得到的记录 也是重叠的，为了将各炮的记录分开，在进行相关处理时 ，它根据辅助道中的时断信号，对原始记录按不同的时间 与各自的扫描信号相关，从而将各炮的听记录分开。
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7、选择扫描方式：线性（升频、降频）、对数、随机等
可控震源作业质量控制
目 的：
• 为什么要对可控震源的激发进行质量控制; • 如何进行控制 (控制的方法); • 如何对控制结果进行评价; • 评价的理由 (分析的方法);
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可控震源实时质量控制
• 可控震源实时QC:
- 可控震源性能 - 可控震源一致性 (地面力，相位，畸变)均与地面有关