可控震源技术

六,斜坡 ● 相关会产生振幅谱振铃的吉布斯效应,使相关子 波的旁瓣加大,理论研究表明对扫描信号的起始和终 了振幅进行约束,可以降低吉布斯效应. ● 斜坡振幅约束函数有线性,正弦,余弦等,余弦 函数最好(新型系统推荐使用布莱克曼函数,对旁瓣 的抑制达到57 dB). ● 斜坡长度:理论上起始和终了斜坡函数的长度之 和等于扫描长度时,子波形态最好,但不可行,因为 影响频宽和总能量,一般取0.5秒(对于3个倍频程的 线性扫描信号,频宽损失大约9～12 Hz).
四,相关 ● 相关物理意义:把延续时间很长的扫描信号压缩成延续时 间很短的有限带宽脉冲信号. ● 相关过程:参考(导航)扫描信号沿时间轴滑动,逐次与 地震道信号进行相关运算.时移值为采样率,整个时移长度为 监听时间(即传统的记录长度).
● 相关数学运算:多项式乘加运算(时域);复数乘法运算 (频域). ● 相关子波只含有扫描信号的频域,相关有很强的滤波作用.
七,叠加次数 ●提高信噪比. ●有人提议采用增加扫描长度替代多次垂直叠加的做法. 八,提示 ●有些因素的确定往往要多方面综合考虑,特别是对非 线性扫描信号的设计要进行大量的理论研究和试验. ●推荐参考文献: 可控震源扫描信号设计中的一些问题的考虑 2001.1 可控震源线性扫描的优化设计 石油仪器 1998.3 一种改善相关子波特征的扫描信号 物探装备 1999.3 物探装备
三,电控箱体(DSD) 电控箱体( )
主要功能: ● 产生与参考扫描信号完全一致的本机扫描信号; ● 控制振动器振动; ● 对震源输出实施实时QC数据分析,产生状态信息.
四,相关器
主要功能: ● 相关运算:包括时域到频域的傅立叶变换;复数 乘法运算;频域到时域的反傅立叶变换.
五,VE432系统的特点 系统的特点
2. 数字显示:
● 显示:平均与峰值相位差(单位:度),平均与峰值畸变 (单位:%),平均与峰值出力(单位:%) ● 技术要求: Sercel 相位差 平均 峰值 同组震源间 畸变 平均 峰值 同组震源间 出力 50 100 60 25% 35% 15% 20%(时域) Pelton 20 100 60
三,变权叠加 ●功能:处理作用时间长,能量相对较小的连续干扰 (如:车辆行驶,机械震动等). ●方法思路:利用这类干扰使地震道的平均能量加大的 特点.假定不存在这类干扰,那么同一振点的多次振动 (假设8次)中的每一次振动得到的地震道的能量(包括 有效波和通常的干扰背景)是基本不变的,对于常规的垂 直叠加,叠加后某道的平均能量(RMS)A=(A1 +A2 +…+A8 )/8= A1/8+A2/8+…+A8/8,其中每一项的1/8 即每次叠加的加权系数,变权叠加就是每次叠加的加权系 数不等,某次振动若有连续干扰存在,该次振动的平均能 量高,那么就降低其参于叠加的加权系数,减小连续干扰 对最终叠加的影响,加权系数与平均能量(RMS)成反比, 变权叠加又叫反比叠加或相异叠加.
4. 滑动扫描 多组震源(最多四组)采用不同的扫描信号,间隔一定 的时间(大于监听时间)连续振动.多组振动数据是连续 记录的,利用记录在辅助道上的时断信号相关后,分割成 独立的相关记录. 缺点:滑动扫描不能采用垂直叠加技术;相关鬼频会对 前面的扫描产生干扰. 可控震源记录特点 1. 整个记录面貌频率比放炮记录低. 2. 初至前有谐波干扰. 3. 初至前没有放炮记录平静.
VE432 Extended QC Results VIBRATOR X QC DATA Time(s) Phase(0) Disto(%) Force(%) GV GS Overloads Warring 0.5 0 0 0 63 58 1.0 1 21 73 61 61 1.5 1 18 72 56 67 2.0 0 17 75 48 72 2.5 0 15 75 42 77 3.0 0 15 75 31 78 3.5 0 15 76 24 82 4.0 –1 11 75 23 85 …………………………………………………………………… 14.0 0 19 75 43 46 14.5 1 19 75 44 47 15.0 0 19 75 43 48 15.5 0 19 75 43 43 16.0 0 0 0 49 63 Over. FPMVE
●可以同时产生四种扫描信号,控制四组震源生产; ●可以设定存储32种基本扫描信号; ● 扫描信号类型包括:线性,非线性(对数,指数, 脉冲),伪随机,用户自定义; ●可以实现所有先进的可控震源应用技术:伪随机码扫 描,多组震源交替扫描或滑动扫描,分段扫描,编码扫 描; ●全数字自适应伺服系统,通过最优控制技术达到减小 相位误差,降低输出信号畸变,控制最大基值力输出的 效果; ●具备自动检测功能,生成的QC数据体可以实时或事 后分析:相位,畸变,基值力输出.
表中Phase,Disto,Force,GV,GS分别表示相位误差,畸变,输出力,大 地黏性系数,大地弹性系数的平均值,Overloads和Warring分别表示过载和报警 信息.过载信息中F表示输出力超过静载荷压重,P表示压力超过设定的极限,M 表示重锤行程超限,V表示阀行程超限,E表示力矩马达电流超限;报警信息中 W表示AS伺服与质量控制加速度表的偏差警告,T表示DPG与DSD时钟偏差警告.
●技术要求: -真参考扫描信号和无线电参考扫描信号波形正常; 震源输出信号低频端(<18Hz)允许有畸变; -无线电参考扫描信号和震源输出信号相位相同 (编码扫描发生器的参考扫描信号的初始相位设置比 电控箱体的参考扫描信号的初始相位超前90). ●局限性 -肉眼辨识的精度很有限; -不能反映施工所有振点的一致性状态.
噪声编辑与变权叠加 一,前言 ●可控震源施工特点:无法戒严,噪声干扰十分严 重. ●去噪方法:基本方法-多次垂直叠加,此外还有两 种特殊方法-噪声编辑和变权叠加. 二,噪声编辑 ●功能:处理作用时间短,能量强的脉冲状干扰.
●方法思路:把各地震道分割成多个时间窗口(最多64 个),每个窗口设置一个门槛值,将接收到的数据样点 值与该门槛值进行比较,低于门槛值的数据样点值保留, 高于门槛值的数据样点值作为噪声进行处理,处理方式 有两种: a) 充零:整个窗口或窗口的一部分数据样点值充零 -充零区的前后数据要作过渡处理,避免幅度突变. -门槛值并非一成不变,初始门槛值设定好以后,后续 窗口的门槛值根据前一窗口最大样点值进行自动修改. b)削顶:超过门槛值的数据样点值用门槛值代替,门 槛值的初始设定和随后的自动更新与充零方式相同.
二,连续函数的表示法
●从数学上讲,任一周期函数或非周期连续函数都 有时间域和频率域两种表示法. ●时域表示法:振动幅度随时间 t 变化的函数关系. ●频域表示法:振动幅度随频率 f 变化的函数关系.
●两种表示法从不同侧面描述同一个事物,可以互为 转换,转换的数学手段即傅立叶变换与反傅立叶变换.
三,脉冲震源与变频扫描信号 1. 脉冲震源 ●特点:能量瞬间释放,在极短时间振幅达 到最大(时域);具有无限带宽,频率从0～ ∞Hz,频带内振幅相等(频域). ●图示:
八,VE432正常T0和早T0 影响系统的启动时序.
▲正常T0:如上所述,正常的启动时序. ▲早T0:在前次振动完成,DPG收到DSD的状态报告
后,不用等待仪器发FO命令,自动将电台转换为发射, 这样可以缩短工作时间,提高工作效率.每次扫描比正常 T0可以节约大约1秒钟时间,一般在震源搬点比较规律, 并且数据采集系统处于连续工作方式时应用.
三,起始频率 ●避开面波. ●受机械响应限制,下限一般为6Hz,超过下限工作时, 要采取振幅限制措施. 四,终了频率 ●主要根据勘探频率上限确定. ●震源标称250 Hz,实际生产达不到,一般不超过160 Hz. 五,扫描长度 ●决定了激发能量,与炸药震源的炸药量相当. ●受施工效率和存储器容量限制.
3.伪随机:随机方式生成,存储在存储器中反复使 用的信号. ●伪噪声,非严格单调信号,其频率在激发频带内是 随机的. ●同样激发幅度,扫描长度产生的能量比传统扫描信 号小(小6dB). ●不存在谐振频率,对建筑物破坏小. 二,频带宽度 ●决定了分辨率,终了频率/起始频率应大于2个倍频 程,一般取3个. ●扩展频带宽度时,低频端比高频端效果大.
Байду номын сангаас
可控震源一致性检验 一,什么是一致性检验 ●检验震源的输出与参考扫描信号的一致性(相位, 畸变,出力). ●一致性不合格的震源投入生产,其严重后果是可想 而知的. 二,一致性检验方式 ●有线方式:将可控震源用测试线连到排列大线上, 同时对多台震源进行一致性测试,测试结果可记带. ●无线方式:电控箱体的返回信号通过电台传送到扫 描发生器,记入辅助道,可在施工前和施工过程中随时 进行检测.
可控震源新技术概念介绍 1. 分段扫描 把一个扫描信号长度时间划分为若干段(最多16段), 分别设置各时间段的起始和终了的时间频率和振幅,然后 组合在一起.另一个含义是一个扫描信号可以由两个以上 的基本信号组合而成. 2. 旋转相位(变相位)扫描 同一振点多振次(偶数次)的扫描信号的初始相位交替 变化(压制相关谐波即鬼频;加上其他措施,可以消除 50Hz工频). 3. 双源交替扫描 两组震源交替施工,一组震源扫描结束后,另一组震源 接着扫描,提高施工效率.
可控震源技术
● 可控震源工作原理简述 ● 可控震源系统结构 ● 可控震源施工参数 ● 噪声编辑与变权叠加 ● 可控震源一致性检验 ● 可控震源新技术概念介绍 ● 可控震源记录特点
可控震源工作原理简述 一,前言 ●震源功能:在地表或地表层释放能量,形成 向地下传播的弹性波. ●震源类型:重锤,枪击,气枪,电火花,陆 地最常用的炸药和可控震源. ●炸药:高能量瞬间释放,含的频率成分从低 频到高频非常丰富,很接近脉冲震源. ●可控震源:低振幅,长时间作用积累高能量, 频率成分可控.
六,VE432启动时序 启动时序
仪器发出FO后,DPG延迟100ms,其间电台完成收/发转换, 然后发200ms全1,再发T0信息,延迟一段时间(由DPG测量的DPG 与DSD之间传递信息的无线电延迟)产生TB信号和参考扫描,同时 电台进行发/收转换;DSD收到DPG同步码后产生本机扫描,扫描结 束,电台转换为发射状态,发送状态.
三,一致性检验要求 1. 图形显示
●三个辅助道: -真参考扫描信号:扫描发生器产生的用于相关处 理的扫描信号(幅度2V); -无线电参考扫描信号:扫描发生器产生的真参考 扫描经过延迟和滤波处理的扫描信号,与电控箱体返 回信号具有相同的相位和滤波特性(幅度2V); -震源返回信号:电控箱体的返回信号,可以选择 输出力信号,电控箱体本机扫描信号,重锤加速度信 号或平板加速度信号,一般取输出力信号.
2. 变频扫描信号 ● 任一非周期振动可以分解为若干不同频率的简谐振 动或者由若干不同频率的简谐振动合成:
3. 变频扫描信号的特点
●低振幅,通过延续时间积累能量(总激发能 量是激发时间的积累). ●扫描信号频谱越宽,相关子波越窄(延续时 间短),分辨率越高. ●相关子波为零相位子波,t0 点对应振幅极值 点,在子波的对称中心.
可控震源系统结构 一,前言 ● 可控震源系统包括:机械,电子两大部分. ● 可控震源电子部分包括:编码扫描发生器, 电控箱体,相关器.
编码扫描发生器( 二 ,编码扫描发生器(DPG) ) 主要功能: ● 产生用于相关的参考扫描信号; ● 遥控DSD参数装载; ● 控制震源振动并与仪器数据采集同步; ● 接收DSD振动过程质量状态数据.
可控震源施工参数 一, 扫描信号类型 1.线性:扫描信号频率变化的速率在扫描期间恒定不变. ● 最常用的类型,一般用升频. ● 在振动过程中对系统的约束要求少. ● 激发能量在整个频带内均匀分布. 2.非线性:扫描信号频率变化的速率是时间的函数. ● 激发能量在整个频带内分布不均匀,一般是将低频端 能量向高频端转移,能量强化的频段扫描信号变化速率小. ● 非线性扫描主要用于对大地吸收振幅衰减的补偿.