0-可控震源地震勘探发展历程和基本原理
4可控震源激发技术的发展简介
I/O公司的X-VIB震源
Y1200 震源
SM26 震源
NOMAD65 震源
AHV-IV 震源
KZ-28型可控震源
关于可控震源的一些概念
早期的可控震源通常都直接使用通用越野车作为振动器的 运载工具，它的好处之一就是简化了系统设计，但是随之 而来的问题也是振动器设计和安装方式受到约束，整体布 局也受到通用车辆设计布局的约束。通用车辆的设计/布 局总是要求给用户提供最大的使用空间，特别是后部空间 较大。而震源由于特殊的安装型式和压重的需要，往往要 尽量使重心设计在整车的中心位置，另外由于常规运输车 辆传动系统的设计，前后桥间都存在几乎贯通的传动轴， 这样就不可避免地带来一些总体布局上的矛盾。
关于可控震源的一些概念
可控震源振动器重锤质量：
可控震源的重锤质量（Mass of Mass）的设置将影响系 统控制的计算精度，错误的设置将通过系统对输出力和 相位的计算控制，影响可控震源的激发效果。 不同激发级别的可控震源，重锤的质量也有不同，如下 表所列的几种类型的可控震源的重锤质量： 震源的激发级别 重锤的质量（典型值）
3 万磅级的可控震源 4 万磅级的可控震源 5 万磅级的可控震源 6 万磅级的可控震源
1900kg（4200磅） 3000kg（6500磅） 3400kg（7500磅） 4350kg（9600磅）
关于可控震源的一些概念
可控震源振动器等效平板质量：
可控震源的等效平板质量（Equivalent Mass of Base Plate）的设置将影响系统控制的计算精度，错误的设置 将通过系统对输出力和相位的计算控制，影响可控震源的 激发效果。由于振动平板上还有一些附加结构，因此在计 算平板质量时，通常要考虑到这些附加部分的质量，所以 平板质量的规范称谓是等效平板质量。
地震勘探原理
地震勘探原理
地震勘探是一种常用的地质勘探方法，通过地震波在地下介质
中的传播特性，可以获取地下结构和地层信息。
地震勘探原理主要
包括地震波的产生、传播和接收三个过程。
首先，地震波的产生是地震勘探的第一步。
一般采用地震震源
来产生地震波，地震震源可以是人工产生的爆炸或者地震仪器产生
的振动，也可以是自然地震。
地震波产生后，会在地下介质中传播，根据地震波在不同介质中的传播速度和衰减规律，可以获取地下介
质的结构和性质信息。
其次，地震波在地下介质中的传播是地震勘探的核心过程。
地
震波在地下介质中传播时会受到地层的反射、折射和透射等现象的
影响，这些现象会改变地震波的传播路径和传播速度。
通过分析地
震波在地下介质中的传播规律，可以获取地下介质的结构信息，比
如地层的界面位置、地层的厚度和速度等。
最后，地震波的接收是地震勘探的最后一步。
地震波在地下介
质中传播后，会被地震接收器接收到。
地震接收器可以是地震仪器
或者地面上的传感器，通过接收地震波的到达时间和振幅等信息，
可以获取地下介质的性质信息，比如地下介质的密度、泊松比和剪
切模量等。
总的来说，地震勘探原理是通过地震波的产生、传播和接收三
个过程，来获取地下介质的结构和性质信息。
地震勘探在石油勘探、地质灾害预测和地下水资源勘探等领域有着广泛的应用，是一种非
常重要的地质勘探方法。
通过对地震勘探原理的深入理解，可以更
好地应用地震勘探技术，为地质勘探和地质灾害预测提供更加准确
的地下信息。
可控震源在塔里木盆地地震勘探中可行性应用及效果
可控震源在塔里木盆地地震勘探中可行性应用及效果可控震源技术是一种地震勘探中常用的高新技术，它能够通过调控地震波的发射方向、频率、能量和相位等参数，来达到更好的勘探效果。
可控震源技术在塔里木盆地地震勘探中的可行性应用和效果备受关注。
本文将从可控震源技术的基本原理、在塔里木盆地地震勘探中的优势及效果等方面展开阐述。
一、可控震源技术的基本原理可控震源技术是通过地震勘探仪器对地震波进行实时调控，以实现对地下结构的有效勘探。
在地震波发射方面，可控震源技术可以通过合理布设震源点，利用多点激发的方式来产生复杂的地震波场，使得地质构造的细节特征能够被更清晰地反映出来。
在地震波的频率和能量调控方面，可控震源技术可以根据具体的勘探需求，通过改变震源激发时的振幅、频率和波形等参数，进而实现对地下目标的多角度、多频段、多分辨率的扫描，从而提高地震数据的分辨率和勘探精度。
二、可控震源技术在塔里木盆地地震勘探中的优势1. 适应多样化地质条件塔里木盆地地质条件复杂，地下构造多变，传统的地震勘探技术对于地下结构的分辨率和精度存在一定的局限性。
可控震源技术可以通过灵活控制地震波，提高地震数据的分辨率和定位精度，能够适应复杂多变的地质条件，有效提高勘探效果。
2. 提高油气勘探效率塔里木盆地是中国最大的陆相盆地之一，地下含有丰富的油气资源。
采用可控震源技术进行地震勘探，可以精准定位油气藏的位置、形态和规模，有助于降低勘探风险，提高勘探效率，为盆地的油气资源开发提供可靠数据支撑。
3. 降低勘探成本与传统地震勘探相比，可控震源技术在实施勘探过程中可以通过优化数据采集方式、提高勘探效率等手段，降低勘探成本。
在塔里木盆地这样大规模的地质勘探中，可控震源技术有望为勘探工作带来可观的经济效益。
1. 提高地震数据的质量和分辨率在塔里木盆地的实际勘探中，使用可控震源技术获得的地震数据质量明显提高，地下结构的各种特征得到更为清晰的表现，勘探成果更加可靠。
可控震源原理及说明
可控震源工作原理张宏乐一．概论1．引言利用可控震源人工激发地震波，是进行地震勘探的一种重要方法。
这种勘探方法最早出现的时间可以上溯到上个世纪50年代，当时在美国的一些石油公司最初开始出现以连续振动为特征的非爆炸地面震源的可控震源雏形，由此开创了可控震源技术应用于地震勘探之先河。
随着国外可控震源技术的日趋成熟，到了上个世纪70年代中期，我国开始引进国外可控震源设备和技术以应用于国内地震勘探。
与此同时，在吸收消化国外先进技术的基础上，开始着手依靠国内技术力量和设备，自行开发研制KZ系列国产可控震源。
由于可控震源所产生的信号频谱和基本特性可以人为控制，可以在设计震源扫描信号时避开某些干扰频率，还能对地层对地震信号的吸收作用进行补偿，这是其它人工地面震源和炸药震源难于做到的，所以利用可控震源进行地震勘探可以得到反射能量足够，信噪比和信号分辨率能够满足地质勘探需要的资料，因此在过去的几十年中可控震源技术在国内外都得到了较快发展，无论从震源的机械液压系统和电控系统技术发展水平，还是震源野外施工方法和震源资料处理技术都已逐渐提高和日臻完善。
近些年来，为了提高地震资料的信噪比和分辨能力，国内和国外生产厂家竞相利用现代科学技术的一些最新研究成果应用于可控震源的研究，设计和开发，已生产出最大静态推力近30吨的﹑可以适应更加广泛地震勘探目的﹑可在多种地面道路行驶的宽频大吨位可控震源，出现了可以灵活控制震源传入大地地面力幅度和地面力控制方式﹑以数字自适应控制技术为基础的﹑可自动进行可控震源系统识别、安装，并能对震源实施实时的质量控制技术的电控系统，从而扩大了可控震源应用领域，促使可控震源技术得以广泛应用于国内外地震勘探施工，成为了一种重要的地震勘探设备。
2．可控震源与炸药震源信号特征的区别图1 可控震源信号与炸药震源信号特点比较炸药震源和一些用于地震勘探的地面震源，如落重震源、电火花震源和陆地气枪震源等非爆炸地面震源所产生的地震信号一样，都是作用时间很短，信号振幅能量高度集中的脉冲信号，它们都属于脉冲震源。
地震勘探可控震源原理
1 可控震源1.1 可控震源使用的信号地震勘探中的激发源能量既可以用振幅高度集中的信号（如：脉冲信号，在此通常指炸药），也可以用低振幅、长信号（如：可控震源）产生。
其实，可控震源重要是依赖长时间的振动激发，得到相对弱的地震信号。
可控震源另外一个重要特征就是激发源是有限带宽的信号。
另外，可控震源激发技术只产生需要频带内的信号，而脉冲震源，如：炸药，生产的一部分频率在数据采集过程中是不予记录的。
图1 时间域与频率域内的脉冲信号与有限带宽信号炸药爆炸的过程可以用 脉冲来表示，即：一个振幅高度集中的信号在非常短的瞬间生成（图1-a），它的频谱中包含了所有的频率成分（图1-b）。
对于有限带宽信号而言，它只表示在有限带宽内（图1-c）。
在所展示的一个平坦的振幅谱（在图1-d）中只有10~60Hz的频率成分。
在可控震源中使用的信号大多形如图1-d。
1.2 如何生成一个有限带宽的震源信号如前所示，大多数信号具有有限带宽的特征，通过傅立叶变换可以得到如图1-c所示的时域上的信号。
但是一般如图1-c所示的振幅，在时域上的信号不能应用于可控震源，可控震源在激发时要求采用均衡振幅、长时间的信号。
为了能够使如图1-c所示的信号用于震源的激发，必须将该信号转化为均衡振幅、长时间的有限带宽信号。
采用频率延迟算子，就可以将短脉冲信号转化为长扫描信号。
实际上，在应用过程中，采用将短延迟用于低频、将中等水平的延迟用于中间频率、将长延迟用于高频的处理方法，就会得到一个均匀振幅、视频率从低频逐渐扫到高频结束。
这个信号看起来有些类似于正弦波，在可控震源中就称之为扫描信号。
图2 由短脉冲生成长扫描信号在图3中显示了扫描信号的合成过程。
各种不同频率成分、具有相同相位的正弦信号迭加后成为图3-a 中的信号，经过不同的延迟算子迭加后，成为图3-b中的扫描信号。
将高振幅的短脉冲信号展开成低均匀振幅的长扫描信号后总能量保持不变，因此可控震源只是一个低振幅的激发源，而不是低能量的激发源。
可控震源工作原理
可控震源工作原理可控震源是指一种使用专门的设备和技术来产生地震的工具，其产生的能源通常用于地震探测、工程测量、地质勘探和研究地震动力学等领域的应用。
可控震源的工作原理基于一定的物理原理和理论模型，同时需要科学的数据采集和处理，整个过程经过多次反复测试和验证。
可控震源的工作原理是利用一定的能量源来刺激地下岩石，并观测其反应，从而推断地质结构和构造等特征。
可控震源的能量源可以是机械、电磁、火药、液压等各种形式，在刺激岩石时需要控制其强度、频率、方向等参数，以满足不同应用场合的需求。
在野外实际应用中，可控震源通常采用电磁激振器或气炮等设备，通过把能量传输到地下，观测地下反馈信号，从而推断地下构造特征、地层厚度、地下水储层等重要信息。
可控震源工作的前提是需要准确的地质资料和模型，这些模型往往是由专业地质学家、地震学家和地球物理学家利用岩石学、古地磁学、地形分析和探测数据等多种手段构建而成。
这些模型可以描绘地质背景、地层接触、构造界面等各种地质特征，为地震勘探提供数据支持和理论基础。
可控震源的工作流程一般包括以下几个步骤：1. 设计实验方案。
根据地质条件和应用需求，设计可控震源的参数和地震探测的范围和深度等基本要素。
此步骤需要结合实地勘探资料进行分析和优化，将可控震源产生的波能量最大化并使其在地下穿透深度最大化。
2. 安装设备。
将电磁激振器或气炮等设备安装在控制区域内，需要将设备牢固地固定在地面上，同时需要对设备进行电气和机械上的检测和测试。
3. 启动可控震源。
根据设计的参数和方案，对设备进行控制和调试，产生特定的能量波形，观测地下反馈信号，从而推断地下结构及其与地震活动的关系。
4. 数据处理和分析。
将收集到的数据进行处理、滤波、降噪、叠加等处理，生成图形化数据表现形式，辨识或解释所探地层或地下构造的特征。
5. 计算和评估。
根据测量结果，进行剖面重建、层析成像、三维模型重建等数据处理方法，进一步评估地下构造的特性，并根据实际应用需求判断其潜在价值和可行性。
可控震源地震勘探发展历程和基本原理概述
2020年4月26日星期日
提纲
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
一、可控震源地震勘探技术发展历程
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。
7
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
一、可控震源地震勘探技术发展历程
不同可控震源高效采集的日均生产效率
日均炮数
常规技术
提纲
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
二、可控震源工作基本原理
3 记录生成
由短脉冲生成长扫描信号
二、可控震源工作基本原理
S（t）＝A（t）Sin2π[F1+(F2-F1) t/2T]t
0≤t≤ TD
[1+Cosπ（t/T1+1）]/2 ，
0≤t＜T1
A（t）＝ 1 ,
T1≤t＜TD-T2
[1+Cosπ（1+（TD-t）/T2]/2 ， TD-T2≤t≤TD
4
一、可控震源地震勘探技术发展历程
➢ 1921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
二、可控震源工作基本原理
可控震源工作原理
可控震源工作原理可控震源是一种人工地震机构，可以产生地震波来模拟地震的效果。
其工作原理主要包括能量释放和波传播两个方面。
一、能量释放二、波传播波传播是可控震源产生地震波的另一个重要环节。
一旦能量释放，地震波将以波的形式从震源处开始传播。
地震波通过固体、液体和气体的介质传播，包括大陆地壳、海洋和大气等。
传播介质对地震波的传播速度、传播路径和波形都有着重要的影响。
可控震源通过控制能量的释放和波的传播，可以实现地震波的可控性。
具体来说，可控震源的工作原理可以分为以下几个方面：1.能量调控：可控震源通过调节能源的释放量和释放方式来控制地震波的强度和频率。
例如，可以通过控制炸药的数量和引爆时间来控制能量释放的强度和时序；或者通过调节气体的压强和喷射速度来调节能量释放的大小。
2.波形调控：可控震源可以通过调节能量释放的方式和波传播的路径来产生不同的波形。
例如，通过改变爆炸装置的摆放位置和方向，可以改变地震波的传播方向和振动模式，从而产生不同类型和频率的地震波。
3.频率调控：可控震源可以通过调节能源释放的频率来产生连续波或脉冲波。
例如，可以连续引爆炸药或持续释放压缩气体来产生连续地震波；或者间隔性地引爆炸药或释放气体来产生脉冲地震波。
4.位置调控：可控震源具有较高的位置调控性能。
通过改变震源的位置、深度和方向等参数，可以控制地震波在地球内部的传播路径和能量分布情况，从而实现地震波的精确调控。
综上所述，可控震源是一种通过控制能量释放和波传播来产生地震波的人造地震机构。
它具有能量、波形、频率和位置等多重调控性能，可以模拟地震的效果，在地震研究、地震监测和地震防灾等领域具有重要的应用价值。
可控震源工作原理
可控震源工作原理可控震源，这听起来是不是有点高大上？其实啊，它的工作原理说起来还挺有趣的。
我先给您讲讲我之前遇到的一件事儿。
有一次，我跟着一个地质勘探队去野外考察，就亲眼见识了可控震源的厉害。
那是在一片广袤的荒原上，周围啥建筑都没有，只有我们这一群带着各种仪器设备的人。
当时太阳特别大，晒得人都有点晕乎。
可控震源车缓缓开过来，那家伙，个头可真大，就像个巨型的机械怪兽。
操作师傅一脸严肃地坐在驾驶室内，准备启动这个大家伙。
好了，言归正传，咱们来说说可控震源到底是咋工作的。
可控震源其实就是一种产生地震波的设备。
它可不是像天然地震那样毫无规律地乱震，而是可以被我们精准控制的。
想象一下，可控震源就像是一个大力士在有节奏地敲鼓。
它通过液压装置产生振动，这个振动的频率、振幅和持续时间都能根据我们的需要进行调整。
比如说，我们想要探测地下深处的地质结构，那就可以让可控震源发出低频、长持续时间的振动；要是想了解浅层的情况，那就调整为高频、短持续时间的振动。
在可控震源工作的时候，它会把强大的能量传递到地下。
这些能量以地震波的形式向四面八方传播。
就好像我们往平静的池塘里扔一块石头，会激起一圈圈的波纹一样。
地震波在地下传播的过程中，会遇到不同的地层和岩石。
有的地层比较松软，地震波就容易穿过去；有的地层坚硬，地震波就会被反射或者折射回来。
这些反射和折射回来的地震波，会被地面上的传感器接收。
传感器就像是灵敏的耳朵，能捕捉到这些微小的信号。
然后，通过一系列复杂的计算和处理，地质学家们就能根据这些信号构建出地下的地质图像，了解地层的分布、岩石的性质，甚至还能发现隐藏在地下的矿产资源。
再回到我在野外看到的那一幕。
可控震源启动后，发出“轰轰”的声音，地面都跟着微微颤抖。
周围的鸟儿被惊得一下子飞了起来，远处吃草的羊群也抬起头，一脸疑惑地看着这边。
等可控震源工作结束，操作师傅从车里下来，满头大汗，但脸上却带着自豪的笑容。
他跟我们说：“这可控震源啊，可是咱们地质勘探的好帮手，有了它，咱们就能更清楚地了解地下的秘密啦！”总的来说，可控震源的工作原理虽然听起来有点复杂，但其实就是通过精确控制的振动产生地震波，然后利用这些地震波来探测地下的情况。
可控震源滑动扫描工作原理及应用
可控震源滑动扫描工作原理及应用地震是地球内部能量释放的重要表现形式之一，而对地震进行研究和监测则有助于我们更好地了解地球的内部结构和动力学过程。
为了获取更准确的地震数据，科学家们经过不断的探索和实践，提出了一种名为可控震源滑动扫描的方法，它在地震勘探和地震监测中发挥着重要作用。
一、可控震源滑动扫描的基本原理可控震源滑动扫描是一种基于地震勘探的技术手段，其基本原理是通过设备控制人工震源在地表进行滑动扫描，以获取到更为准确的地震波数据。
在滑动扫描的过程中，人工震源在地表上以一定的速度在探测区域内连续移动，并进行震源激发，产生地震波。
在可控震源滑动扫描中，震源的位置、震源激发的时间和激发方式等参数均可以根据需要进行调整和控制，以实现对地震波的精确控制。
这种方法相较于传统的固定震源方式，可以更加灵活地获取到丰富的地震数据，从而提高地震勘探和地震监测的精度和效果。
二、可控震源滑动扫描的应用领域1. 地震勘探：可控震源滑动扫描可以在地震勘探中发挥重要作用。
通过精确控制震源位置和激发参数，可以获取到更为详细准确的地下地质信息，包括地层结构、矿产资源分布等。
同时，这种方法还可以帮助科学家们对地震活动进行模拟和预测，有助于地震危险性评估和地震灾害防控。
2. 地震监测：可控震源滑动扫描对地震监测也具有重要意义。
通过控制震源滑动扫描的参数，可以实时获取到地震波的数据，并进行地震事件的定位和震级的测定。
这对于对地震活动的实时监测和分析具有重要价值，有助于提高地震预警和应急响应的能力。
3. 工程勘察：可控震源滑动扫描可以应用于工程勘察领域，帮助工程师们更好地了解地下地质条件。
通过获取到准确的地下地质信息，可以帮助规划和设计工程项目，减少工程风险，提高工程质量。
4. 地质灾害研究：在地质灾害研究中，可控震源滑动扫描也具有一定的应用潜力。
通过获取到丰富的地下地质数据，可以对地质灾害的形成机制进行深入研究，并提供科学依据和技术支持，以减轻和预防地质灾害对人类社会的影响。
可控震源和相关器原理
• 富氏变换可以振幅谱和相位谱表示 U ReU j ImU U U e j
U
U
ReU ImU
2
2
ImU U a t an Re U
相关 CORRELATION
• 扫描信号幅度为常数，频率通常随时间增加而线性增加； • 当前新型震动器的电子设备，包含很大的数字扫描信号库，操作员可 以很容易选择任意形式的扫描信号，而且也不限于线性扫描信号。 • 扫描信号的起始和终止要求为锥形，除了避免引起Gibbs现象外，震 源车系统的惯性也不能响应信号的突变
噪声对可控震源记录的影响
可控震源系统能够恢复隐藏在噪声内的反射信号
相关 CORRELATION
• 扫描信号发生器
• 应用数字扫描信号发生器，最终的信号可以叫做参考扫描信号，可选 择的参数有：起始频率、终止频率和扫描长度其典型值如下： • 起始频率 f1：4 ～20 Hz； • 终止频率 f2：40 ～ 100 Hz ： • 扫描长度 T：8 ～ 20 S；
相关 CORRELATION
可控震源系统的理论
• 由可控震源产生的原始地震数据u(t)是参考扫描信号和 大地响应e(t)的卷积； e(t)可看做反射系数的尖峰信号 序列
ut swt et
• 在频率域上式可写作：
U
U SW E
应用MATLAB生成的VIBROSEIS仿真地震信号
Seismic signal 4 2 0 -2 -4 0 1000 2000 3000 Reference signal 1 0.5 0 -0.5 -1 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 4000 5000 6000 7000
0_可控震源地震勘探发展历程和基本原理(PPT40页)
S M 2 S MN
D M
M; number of sweep, N; number of vibrator
二、可控震源工作根本原理 高保真采集（HFVS)
3 记录生成
提纲
一、可控震源地震勘探技术开展历程 二、可控震源工作根本原理 三、可控震源勘探技术现状及展望
三、可控震源勘探技术现状及展望
混源激发示意图
28
三、可控震源勘探技术现状及展望
3.噪音压制技术是高效采集技术得以成功实施的保证
29
三、可控震源勘探技术现状及展望
4.但同步激发技术仍是目前地震采集的热点技术,围绕提高数据质 量的动态滑动扫描和减少采集道数投入的颤抖滑动扫描分别进入了 应用和理论试验研究阶段
三、可控震源勘探技术现状及展望
8.高精度可控震源是一直是设备制造商探索和追求的目标。
（1）提高力信号记录精度
德克萨斯试验 （没用Load Cell）
德克萨斯试验 与（a）同一位置
从(a)估计的力信号 看似乎震源在高频 的工作状态非常好 ，而且有充足的能 量被传到了地下；
（b）当放置了测压 系统在平板下，估 计（GFE）力信号也
发生了变化，在低
三、可控震源勘探技术现状及展望
8.高精度可控震源是一直是设备制造商探索和追求的目标。
（1）提高力信号记录精度
(a) 磁加速度表（震源110HZ）记录的信号,编号与(b)编号对应 (b) 磁加速度表在平板上的位置
图(a)说明加速度表在平板上的位置不同,记录信号也有所不同
一、可控震源地震采集技术开展现状
低频信号下传难以保证，并且低频畸变偏大；
（3）可控震源扩展低频采集技术开展分三步走：
第一步：常规震源、扩展低频设计信号、常规检波器和常规地震仪器；
可控震源计算实验报告
一、实验目的通过本次实验，了解可控震源的工作原理，掌握可控震源的计算方法，熟悉可控震源在石油勘探中的应用，提高对地震勘探技术的认识。
二、实验原理可控震源是一种利用机械振动产生地震波，模拟天然地震的震源。
其工作原理是将振动源安装在震源车上，通过控制振动源的振动参数（如振幅、频率、持续时间等），产生具有特定波形和能量的地震波。
可控震源的计算主要包括以下几个方面：1. 振动源参数计算：根据地震勘探的需求，确定振动源的振幅、频率、持续时间等参数。
2. 震源函数计算：根据振动源参数，推导出震源函数，即描述地震波产生的数学表达式。
3. 地震波传播计算：根据地震波传播的物理规律，计算地震波在地下介质中的传播过程。
4. 数据采集与处理：根据地震波传播结果，进行数据采集和处理，提取地下信息。
三、实验步骤1. 振动源参数计算根据地震勘探的需求，确定振动源的振幅、频率、持续时间等参数。
例如，振幅设为1m/s，频率设为10Hz，持续时间设为10s。
2. 震源函数计算根据振动源参数，推导出震源函数。
设振动源为简谐振动，则震源函数可表示为：F(t) = A sin(2πft)其中，A为振幅，f为频率，t为时间。
3. 地震波传播计算根据地震波传播的物理规律，计算地震波在地下介质中的传播过程。
假设地下介质为均质、各向同性，地震波传播速度为v，则地震波传播距离为：s = vt其中，s为地震波传播距离，v为地震波传播速度，t为地震波传播时间。
4. 数据采集与处理根据地震波传播结果，进行数据采集和处理。
采集数据包括地震波振幅、时间等参数。
数据处理主要包括以下步骤：（1）数据滤波：去除噪声和干扰信号。
（2）时间窗提取：提取地震波传播过程中的有效信号。
（3）偏移成像：根据地震波传播规律，对采集数据进行偏移成像，提取地下信息。
四、实验结果与分析1. 振动源参数计算根据实验要求，振动源的振幅为1m/s，频率为10Hz，持续时间为10s。
2. 震源函数计算根据振动源参数，推导出震源函数为：F(t) = 1 sin(2π 10 t)3. 地震波传播计算假设地下介质为均质、各向同性，地震波传播速度为v，则地震波传播距离为：s = vt4. 数据采集与处理根据地震波传播结果，进行数据采集和处理。
地震勘探仪器及可控震源的发展概论(PPT 72页)
有线数据传输仪器： I/O SYSTEM IMAGE
SYSTEM 2000的换型产品，有线与无线兼容以及蛇形排列 施工。它采用传统数据传输方式，但是其道容量却是最大的。 中央记录系统由主机箱体、磁带机、绘图仪和MLI线接口构成 。其特点是体积小、重量轻、采用VME工业标准总线易于升级 、6000道实时记录能力(2ms，有线)、4个处理器执行控制和数 据处理(1台主处理器用于系统控制，3台嵌入式PC分别用于排 列布设，QC控制及数据库管理)、图形用户接口；绿山MESA输 入模块，SPS格式输入/出、参数设置和编辑可在同一窗口环境 下进行、有线/无线采集由同一用户界面控制、排列状态实时 监控、采集站状态及故障显示清晰、明了；初值拾取功能，易 于验证炮点偏移；“蛇形排列”功能易于排列绕过降碍（河流 、公路等）进行数据采集；“测线冗余”功能便于大线意外断 开（或局部被损）时实现数据绕行传送，节省施工时间及费用 ；系统主机可升级为支持VectorSeis三分量数字检波器及未来 电子设备的应用。系统排列测试功能：动态范围测试、等效输 入噪音测试、共模抑制比测试、串音测试、谐波畸变测试、采 集站脉冲测试、检波器性能测试、大线故障检测、采集站电瓶 测试。华北探区2005年在高阳南项目中使用该型仪器收到很好 效果。
有线数据传输仪器： Sercel 428XL
•
428xl采用服务器/客户机构架，除了完善了
408xl的网络存贮、远程质量监控、GPS导航、GPS向导和
多系统混合施工等功能外，增加了LAUX428的GPS定位授
时、远程操作访问、多方协同操作、小折射仪功能。可通
过ESQC-PRO远程实时监控，可远程操作控制采集，可在
道数的限制，系统的采集能力也得到了空前的提高，一般
在2ms采样时能有1000道左右的实时采集能力。这一类型 的仪器包括Sercel SN368、OPSEIS-5500/5586等。
可控震源原理及说明
可控震源原理及说明可控震源是一种可以人为激发地震的技术方法，通过对地下的岩石进行特定方式的冲击，从而产生地震波。
它被广泛应用于地震勘探、地震研究和地震工程等领域。
可控震源的原理主要包括产生地震波的机制和相应的控制方法。
可控震源的本质是通过施加合适的力量对岩石进行激发，从而产生地震波。
在地震勘探中，一般采用高能量的震源，如爆炸装置或震源车等，通过震波的反射和折射来获取地下岩石的信息。
在地震研究和地震工程中，可控震源一般采用震源车和震源器等设备，能够精确控制震源的特性和参数，从而实现对地震波的控制。
可控震源的控制方法有多种，包括控制震源的位置、能量、频率和形状等。
首先，控制震源的位置可以通过定位系统来实现，能够精确确定震源所在的位置，从而实现对地震波的控制。
其次，控制震源的能量是指对地下岩石施加的力量大小，通过调节震源的能量可以控制地震波的振幅和能量，进而影响地震波的传播范围和强度。
再次，控制震源的频率是指地震波的振动频率，通过调节震源的频率可以控制地震波的波长和传播速度。
最后，控制震源的形状是指地震波的波形，在实际应用中可以通过改变震源的冲击方式和参数来实现。
可控震源的应用主要体现在以下几个方面。
首先，可控震源可以用于地震勘探，通过产生地震波来探测地下岩石的结构和性质，为勘探工作提供必要的地质信息。
其次，可控震源可以用于地震研究，通过产生地震波来模拟真实的地震活动，从而研究地震波的传播规律和地震发生机制。
再次，可控震源可以用于地震工程，通过产生地震波来评估和改善建筑物和基础设施的地震抗震性能，提高地震安全水平。
最后，可控震源还可以用于地震预警，通过对地下的地震波进行实时监测和分析，提前预警可能的地震事件，减少地震灾害的损失。
总之，可控震源是一种基于人工激发地震波的技术方法，通过操控震源的位置、能量、频率和形状等参数，实现对地震波的精确控制。
它在地震勘探、地震研究和地震工程等领域有着广泛的应用，为科学研究和工程应用提供了重要的技术手段。
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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Seismograph Service Corporation（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（Seismograph Service
Limited）发展了电磁“correlator”。
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可控震源勘探技术
三、可控震源勘探技术现状及展望
6.可控震源采集配套技术是保障采集方法顺利实施的关键
① 扫描信号设计技术：线性扫描、非线性扫描、组合扫描、串联扫
描、整形扫描、伪随机扫描信号、高保真扫描信号等。
② 滑动扫描谐波压制技术； ③ 现场地震资料快速质量监控；
④ 海量数据存储及格式转换；
⑤ 可控震源资料高精度、高效静校正技术； ⑥ 高保真、ISS等方法数据分离和去噪技术； ⑦ 炮点无桩号作业（可控震源DGPS导航）技术。
5、6… 4 单台随机激技术（ISS） 3 多组同步及滑动技术（DS3） 2 滑动扫描技术 1 交替扫描采集技术 0 可控震源常规采集技术
可控震源采集方法发展现状
25
可控震源勘探技术
高效采集技术发发展
单 台 点 源 激 发 （ ）
高 保 真 技 术 （ ）
低 频 率 扫 描 技 术
HFVS
(MD)
V1
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可控震源勘探技术
三、可控震源勘探技术现状及展望
6.可控震源采集配套技术是保障采集方法顺利实施的关键
数字化地震队管理系统DSS，实现了采集方法、PMP理念、实时QC、禁区实 时预警、仪器/震源相关数据、GPS实时定位、无线电台数据链等信息处理的一 体化远程控制、管理和指挥。
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
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。
3
可控震源勘探技术 3
一、可控震源地震勘探技术发展历程
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可控震源勘探技术Hale Waihona Puke 三、可控震源勘探技术现状及展望
7.“可控震源低频扫描技术” 受到追捧；
（1）常规可控震源从信号设计实现低频是现阶段国外比较现实采集方法 ，但扩展低频扫描参数设置不当会对震源造成一定损害，减少震源某些
部件的使用寿命；
（2）扩展低频信号技术可以用于常规震源和低频震源，但它绝对不能够 替代低频震源，常规震源用于低频勘探难以克服的低频能量过低，有效
可控震源勘探技术
M; number of sweep, N; number of vibrator
二、可控震源工作基本原理
高保真采集（HFVS)
3 记录生成
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可控震源勘探技术
提
纲
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
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可控震源勘探技术
三、可控震源勘探技术现状及展望
6.可控震源采集配套技术是保障采集方法顺利实施的关键；
7.“可控震源扩展低频扫描技术”近期受到追捧； 8.高精度可控震源是一直是设备制造商探索和追求的目标。
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可控震源勘探技术
三、可控震源勘探技术现状及展望
1.滑动扫描、DSSS、ISS等采集方法仍是目前地震采集的热点实用技术
分离效果与密度联系
交替扫描 滑动扫描 DS3
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可控震源勘探技术 29
三、可控震源勘探技术现状及展望
4.但同步激发技术仍是目前地震采集的热点技术 ,围绕提高数据质 量的动态滑动扫描和减少采集道数投入的颤动滑动扫描分别进入了 应用和理论试验研究阶段
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可控震源勘探技术
三、可控震源勘探技术现状及展望
5.围绕同步激发数据的数据分离和应用是未来一段时间受关注的重点
(t)
amplitude
炸药震源信号与频谱
t
Hz
可控震源信号与频谱
10
60
Hz
气枪子波示意图
炸药震源信号、可控震源信号和气枪特点比较
4
可控震源勘探技术 4
一、可控震源地震勘探技术发展历程
1921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
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
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可控震源勘探技术
二、可控震源工作基本原理
一套能正常工作的可控震源包括：
可控震源机械设备本身 可控震源箱体 无线数据通讯设备
1 硬件设备
现代施工的可控震源可能还要包括：
定位设备 导航设备
局域网设备
生产。
5
可控震源勘探技术 5
一、可控震源地震勘探技术发展历程
1952.8.2,Bill Doty, Continental Oil Company (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,John Crawford, Conoco,提出用正弦曲线作为扫描信号， 震源施工理论的雏形。 1953.1 John Crawford、Bill Doty、Bill Miller形成专利。
6
可控震源勘探技术
一、可控震源地震勘探技术发展历程
1993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) 。
低频信号下传难以保证，并且低频畸变偏大；
（3）可控震源扩展低频采集技术发展分三步走： 第一步：常规震源、扩展低频设计信号、常规检波器和常规地震仪器； 第二步：低频震源、扩展低频设计信号、常规检波器和常规地震仪器、 第三步：低频震源、扩展低频设计信号、低频检波器（数字检波器）和 低频能力地震仪器； (4)低频地震资料处理技术的发展（FWI)也会推动低频采集技术的发展。
可控震源勘探技术
二、可控震源工作基本原理
3 记录生成
井炮激发：11口×8米×3公斤
震源激发：4台×2次、8－72Hz、12秒扫描、70％出力
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可控震源勘探技术
二、可控震源工作基本原理
高保真采集（HFVS)
4 sweep/VP 24 sec 6 – 96 hz
Vib4 Vib3 Vib2 Vib1 240m six geos bunched
可控震源地震勘探发展历程和基本原理
主讲人：王井富
东方公司采集技术支持部
二○一七年六月
提
纲
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
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可控震源勘探技术
一、可控震源地震勘探技术发展历程
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
第三步：低频震源、扩展低频设计信号、低频检波器（数字检波器）和
低频能力地震仪器； (4)低频地震资料处理技术的发展（FWI)也会推动低频采集技术的发展。
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可控震源勘探技术
三、可控震源勘探技术现状及展望
提高分辨率技术发展
三、可控震源勘探技术现状及展望
1.虽然滑动扫描、DSSS、ISS等采集方法比较成熟，但同步激发技术仍 是目前地震采集的热点实用技术；
2.“混源激发”设想被认为是未来自动化采集模式；
3.噪音压制技术是高效采集技术得以成功实施的保证； 4.围绕提高数据质量的动态滑动扫描和减少采集道数投入的颤动滑动扫 描分别进入了应用和理论试验研究阶段； 5.围绕同步激发数据的数据分离和应用是未来一段时间受关注的重点；
VE432-DSD
GF
可控震源野外地震采集系统示意图
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可控震源勘探技术
二、可控震源工作基本原理
3 记录生成
Frequency dependent delays Generator
amplitude
amplitude
10
60
Hz
10
60
Hz
由短脉冲生成长扫描信号
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可控震源勘探技术
二、可控震源工作基本原理
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可控震源勘探技术 7
一、可控震源地震勘探技术发展历程
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可控震源勘探技术
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
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可控震源勘探技术
一、可控震源地震勘探技术发展历程
不同可控震源高效采集的日均生产效率
日均炮数
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可控震源勘探技术
提
纲
S（t）＝A（t）Sin2π[F1+(F2-F1) t/2T]t 0≤t≤ TD
[1+Cosπ（t/T1+1）]/2 ， 0≤t＜T1 A（t）＝ 1 , T1≤t＜TD-T2 [1+Cosπ（1+（TD-t）/T2]/2 ， TD-T2≤t≤TD
3 记录生成
式中，A（t）为扫描信号S（t）的振幅包络函数，T1、T2称为斜坡长度。F1为扫描 信号的起始频率， F2为扫描信号的终了频率，TD为扫描振动持续时间，称为扫描 长度。