(4)地震野外数据采集技术与方法2地震勘探 教学课件

rv t 2 fc
(3.5.3)
1. 指沿横向方向所能分辨的最小地质体的尺 寸；
2. 第一菲涅尔带：地表点震源发出的球面波 到达界面时的波前面，与前面相距1/4波长先 期到达的另一波前面在界面上形成的圆称第 一菲涅尔带；
3. 在频率较高时，第一菲涅尔带半径为式 （3.5.3)
4. 如果地质体的水平宽度a满足不等式则这样 的地质体相当于一个点的绕射，不能分辨该地 质体的存在；
CDJ低频系列检波器
CDJ低频系列检波器其规格有1HZ、2HZ、2.5 HZ、3HZ， 以及由其组成的三分量检波器，广泛用于深部地震勘探、 地震监测、工程微振测量，以及其他方面的低频测振。
二 、放大器
1．由于检波器接收到的信号很微弱，需将 信号送至前置放大器进行放大；
2．放大器对来自浅、中、深层的反射信号 自动调节放大倍数；
Pn 11r12 Pa
(3.5.10)
图3.5-4 相同频带宽度的子波具有相同的分辨率示意图
式中pn 为有噪声存在条件下的分辨率，r 为信噪比，为无噪声时的分辨率；
3. 地震记录的分辨率可以用子波的分辨率 来描述，零相位子波的分辨率最高；
4. 当信噪比r趋于零时，分辨率pn趋于零； 5. 当r趋于无穷大时，等于无噪声时的分
图3.7-3 组合法频率特性
(2) 随t增大，组合对高频成分有压制 作用；
(3) 组合的频率特性会使有效波形产生 波形畸变；
(4) 实际工作中应设法提高有效波的视 速度，例如近炮点接收，倾斜界面时， 采用下倾激发上倾接收。
1．设组合数目为n，如果组合内各检波点接 收的不规则干扰波互相统计独立，且有效波 的到达时差t0，这时统计效应有最大值：
（一）分辨率与频率成分的关系
• 分辨率不依赖于单频谐波的频率，单频 波的分辨率为零，只有同时增加频带宽度 方可；见图3.5-4.
• (二）分辨率与信噪比之间的关系
•
• 1. 地震记录信噪比会影响地震记录的分辨 率；
• 2. 设地震记录的分辨率为Pa (无噪声存在 条件下的分辨率)，信噪比为r，可以证明
2. 记录长度=地震仪的采样点数采样 率（采样间隔），采样点数确定了， 采样率高，测量精度高，但勘探深度 变浅；
3. 采样率的选择应满足采样定理：
t 1 2fc
(3.6.2)
二、最大和最小炮检距
1. 最大炮检距xmax 就是炮点与最远一道之 间的距离，一般最大炮检距应大致等于最深目
的层的深度h，或
ti
1 v
xi24h2
(3.7.1)8
1．水平界面的共反射点时距曲线方程式为 2.显然共反射点时距曲线时距曲线是双曲线；
• （1）由炮检距不同引起的各道反射波的到 达时间ti与共中心点处的到达时间t0的差称 为正常时差:
t
x2 2t0v 2
（2）经正常时差校正（动校正）后，共反射
点道集时距曲线变成t= t0 的直线， 见图(3-7-5)。
(3) 沿地面方向传来的低视速度波，通过组合 落入压制带，组合法也叫视速度滤波。
2. 规则波线性组合的频率特性 归一化的组合频率特性公式为
图3.7-2 组合数目不同的方向特性
(f)n 1ssiin n n f f tt
(3.7.7)
固定组合数目n，以t为参变量，频率f 为横坐标，可绘制组合频率特性曲线。 见图3.7-3 (1) 视速度为无穷大时， 组合后对所有 频率成分都没有频率滤波作用；
3. 加速度检波器的固有频率很高； 4．灵敏度是检波器的重要参数； 以上各参数在检波器出厂时就有标定。
5.寄生共振特性是检波器的重要特性，见图3.4-4
图3.4.3 阻尼系数与检波器固有振动的关系
图3.4-4 不同型号检波器的寄生噪声
土壤表面与检波器底面的接触，构成了 检波器—土壤振动系统，并存在一个谐振频 率，在检波器插在刚性岩石上时，谐振频率 高，在软的岩石上，谐振频率低。检波器与 地面的耦合情况也影响谐振频率，使输出响 应发生强烈畸变。为此需将检波器埋的正、 直、紧，尽量使其与地面耦合好。
3. 地震仪应有宽的频带和可选择的滤波器； 4. 对地震脉冲有良好的分辨能力； 5. 仪器对各道有良好的一致性；
DZQ24地震仪
• 6. 一个检波器 + 一个放大器 + 记录显示系 统= 一个地震记录道
• 一、检波器
• 1. 是将地震波返回到地表时所引起的地面 振动转换成电信号的一种装置；
• 2. 有动圈电磁式（用于陆地工作）和压电 式（用于海洋和沼泽地）
（一）规则波均匀线性组合 1.规则波线性组合的方向特性 归一化的组合方向特性为
K n
1nssiinnnTtt
T
(3.7.6)
(1) 均匀线性组合使指将n个检波器沿测线 等间距的排列，如果这n个检波器分布在 一个面积内，则称为面积组合。
(2) 由规则波线性组合的方向特性，地震 波的视速度很大时，落入通放带，组合 后的输出达到最大；
地震仪器
• 1. 仪器应有较高的灵敏度； • 2. 有大的动态范围 • 动态范围是指地震仪能够线性记录地
震信号的最大值与最小值之间的范围， 通常用他的比值来表示。其表达式为：
20log（线性记录的最大信号电压）/（线 性记录的最小信号电压）
单位为分贝（db）.例如当比值为104时， 动态范围为80分贝；
ar
(3 .5 .4 )
5. 第一菲涅尔带半径随频率增高而减小，随 勘探深度增大而增大，因此不能撇开地质体的 埋深而谈分辨率问题。
图3.5.-3 第一菲涅尔带范围确定示意图
6．下图是砂岩体模型宽度与其对应的 地震响应，对于大于菲涅尔带的反射 段，显示的反射图形与反射段的形态 一致，对于小于菲涅尔带的反射段， 地震反射特征发生变化，呈现点绕射 型效应、振幅随岩层横向宽度的减小 而降低。
xma x(0.7~1.5)h
2. 最大炮检距太大会带来宽角反射的畸 变影响；
3. 最小炮检距xmin 是炮点与最近一道检 波器之间的距离,又称偏移距；
4. xmin不应小于最浅目的层的深度； 5. xmin大一些可以消除声波和面波干扰。
三、最佳接收地段的选择
最佳接收地段又称“最佳窗口技术”，
Gbn n bn
(3.7.1)5
G代表组合后的信噪比除以组合前的信噪 比，可见组合可以提高地震记录的信噪 比n倍。
2．组合法具有平均效应，
（一）垂直叠加 1. 利用地震仪的信号增强功能，在相同接收
排列上，将炮点多次重复激发的信号叠加 在一起，达到提高信噪比的目的； 2. 经m次垂直叠加后，使有效波振幅增强m 倍； 3. 对相互统计独立的干扰波，经m次垂直叠 加后，振幅将增强m倍，因此利用垂直叠 加可以提高信噪比。
辨率Pn =Pa
分辨率
6. 当r=1时，Pn =1/2 Pa ； 7. 当r2时，pn Pa ； 8. 信噪比 r=2~4比较合适； 9. 如果工区干扰成分大，应重点提高
记录的信噪比，干扰小，应以提高分辨 率为主。
(三）分辨率与大地滤波作用
1. 地震记录的分辨率随传播深度的增 加而降低，要提高纵向分辨率，又 有较大的勘探深度，就要拓宽子波 的频带宽度，使子波向低频端扩展。
• 三、对影响分辨率的几个因素的讨论
无论是垂向分辨率还是横向分辨率，
都是与子波的频率成分、频带宽度和相位
特征等因素有关，子波的波长越短，分辨
率越高，频带越宽，分辨率越高，在频谱
相同的情况下，零相位子波具有较高的分
辨率，这是因为零相位子波，频带较宽，
振动延续时间最短所致。
图3.5-4 表示宽度不等的砂岩体横向分辨模型
• （3）对动校正后的信号进行叠加成为水平 叠加，叠加次数即多次覆盖次数；
• （4）把叠加后的总振动作为共中心点M的 输出，就是共中心点多次叠加的输出；
图3.7-5 动校正示意图
（5）当存在多次反射波时，由于比相 同t0的一次反射波的正常时差大，动校 正后仍有残差；见图3.7-6, 因而对多次 波不能形成同相位叠加，叠加后多次波 被压制；这就是水平叠加压制多次反射 波、提高信噪比的原理。
*
x 2
（二）确保足够的空间采样率
即要求在一个波长内至少两次采样，避免 陡倾界面的假频化；
（三）对反射界面进行充分采样
选择道间距应保证第一菲涅尔带内至少 有两道四个CDP点接收，也就是x应小于 第一菲涅尔带的半径。
第七节 浅层地震勘探野外抗干扰技术
一、组合法
组合是指用一组检波器产生一道信号 输入，是应用波传播方向的不同来压制干 扰波的一种方法。
CDJ中高频系列检波器
CDJ-Z 4-100赫垂直检波器
CDJ-P 4-100赫水平检波器
CDJ中高频系列检波器
其规格有 4HZ、 10HZ、
15 HZ、28 HZ、30 HZ、
40 HZ、60 HZ、80 HZ、
100 HZ以及由其组成 的三分量检波器。
广泛用于石油、煤炭、 冶金、国防、工程等地 震勘探及浅层地震勘探.
3．地震仪中的瞬时浮点增益放大器以二进 制增益控制方式为基础，以6分贝为阶跃台 阶,即以2的整数次幂跳变。
三、记录系统 地震数据经模数转换为数字形式，记录在磁 盘上。
第五节 地震勘探的分辨率
一 、垂向分辨率 1．用地震记录沿垂直方向所能分辨的最薄 地层的厚度；
2．由图3.5-1，当来自顶、低反射波的时 差 大于地震子波的延续时间长度t时， 顶、低界面的反射波才能分开；
100HZ垂直检波器 ; 100HZ水平检波器
数字地震检波器（传感器）系列自然频率 从1HZ 100HZ。有垂直，水平，三维， 双向，地面，井中，槽波等规格的检波器， 以及万向调节三分量检波器，54.7度三分 量检波器等特种检波器，还有垂直、水平 双向传感器等，规格、品种齐全。该系列 的检波器具有灵敏度高，参数一致性好， 抗震、抗冲击、密封防水 性能好等特点。