沙漠区提高地震接收效果方法研究

所属分类：建筑论文阅读333次时间：2020-06-03 12:08

本文摘要：摘要：检波器组合是地震资料野外采集阶段衰减噪声最重要的手段之一。决定组合衰减噪声效果的因素有组合因素(组合基距、组内距、检波器数量、组合高差、组合形式等)以及施工地区的地质条件、噪声的类型与强度等。从验证不同组合因素对地震资料的接收效果出发,

　　摘要：检波器组合是地震资料野外采集阶段衰减噪声最重要的手段之一。决定组合衰减噪声效果的因素有组合因素(组合基距、组内距、检波器数量、组合高差、组合形式等)以及施工地区的地质条件、噪声的类型与强度等。从验证不同组合因素对地震资料的接收效果出发,通过计算组合高差及系统试验，量化分析组合高差对地震资料的影响。

　　关键词：沙漠区;组合高差;接收效果

地理教学

　　前言

　　在地震资料野外采集中，工区的地质条件、设备的性能指标、观测系统的形式、检波器的组合方式等都会对地震资料的品质产生较大的影响。其中，检波器组合是野外采集阶段压制噪声最重要的手段之一，它既可以压制规则干扰波，又可以压制随机干扰波。近十几年来，地震勘探研究人员对检波器组合理论做了大量的研究工作，主要集中在检波器自然频率、组内距、检波器数量、组合基距、检波器组合形式等，而关于野外组合因素对地震资料影响的全面、系统的论述较少，尤其对组合高差的计算方法或量化监控的研究和试验的更少。针对次生波干扰非常发育的沙漠区，要压制这些干扰,需要加大组合排列长度,势必导致组合高差增加而损害有效波，计算不同检波点组合高差门限值并通过逐点设计检波点组合高差最大值，较好地满足了同道检波器同向叠加，使原始单炮信噪比得到较大幅度提高。

　　1研究内容

　　1.1研究依据

　　1.1.1影响地震勘探的主要干扰成分

　　一提到干扰波,人们往往想到的仅仅是从炮点出发的各种面波、声波和浅层多次反射—折射波。其实在野外条件下,还有一种不从炮点出发的干扰波,我们称之为“次生干扰波”。它是沙漠区地震勘探中最值得注意的复杂干扰波。

　　次生干扰的复杂性在于：

　　(1)可分布于全记录，无法躲开，也不能切除。

　　(2)与有效波几乎具有相同的频带范围，无法用频率滤波滤去。

　　(3)次生低速干扰常常表现为“随机性”，而克服随机干扰一般采用的是统计法，但统计法克服干扰的本领总是很有限的。

　　(4)次生高速干扰的视速度普遍高于折射初至波速度，与反射波在视速度域及视波长域总是难解难分，不可能在野外组合中把次生干扰去除干净，只能留给室内处理。

　　(5)可从四面八方传到排列，在记录上的视速度常常很高，最高可接近无穷大

　　1.1.2次生干扰波在地震单炮记录上的特点

　　沙漠区的不规则干扰主要是激发引起的随机噪声，地形变化越剧烈的地段，随机干扰越强，它是影响资料品质的主要原因。

　　不同沙丘部位接收的单炮记录，对原始资料品质影响有差别，在高大沙丘接收时，不仅有效反射弱，而且低频噪音加强，频率降低。高大沙丘散射严重，原始资料品质明显降低。

　　1.1.3次生干扰在地震剖面上的特点

　　不同沙丘对原始剖面的影响程度不同，高大沙丘部位剖面信噪比明显降低。

　　1.1.4克服次生干扰波野外基本方法

　　目前克服次生干扰波最有效的方法是面积组合。而决定组合衰减噪声效果的因素有组合因素以及施工地区的地质条件、噪声的类型与强度。组合因素主要有组合方式、组合基距、组内距、检波器数量、组合高差、组合形式等6种形式。

　　1.1.5提高资料品质难点

　　塔里木盆地沙漠区地表和地下条件都相当复杂，属于典型的双复杂工区，提高资料品质难度依然较大。

　　1.2研究的核心问题

　　沙漠区次生波干扰非常发育，要压制这些干扰，需要加大组合基距，势必导致组合高差增加而损害有效波。在地震勘探中，一定条件下才可认为两个检波器分别记录下来的随机干扰是不相关的，这个条件就是这两个检波器的距离要达到一定值，这个距离值称之为“相关半径”。这就是说，两个检波器距离若大于相关半径，则两者所接收到的随机干扰就可认为是不相关的。若两个检波器的距离小于相关半径，则两者所接收到的随机干扰就不能认为是独立的。

　　如果分别从保护有效波和压制干扰波两个角度来选择,我们就会面临两个选择：即一方面尽可能拉大组合基距，一方面尽可能控制组合高差，怎样解决这一对矛盾便成为本此研究的核心问题。

　　1.3研究的目的

　　(1)干扰波得到最大限度压制，有效波得到最大限度保护;

　　(2)使高大沙丘单炮散射变弱;

　　(3)在沙丘不同部位做到资料一致性较好，没有明显的采集痕迹。

　　2研究成果

　　2.1组合高差控制

　　为便于同一道内反射波同向叠加,提高资料信噪比,SY/T5314---2004技术规程规定“组内时差不超过视周期的1/4”。对于高大沙漠区，组合基距越小，组合面积也越小，组合高差也就越小。常规控制组合高差主要途径有：

　　途径一：单分量数字检波器、单点接收

　　优点：

　　①目前采用3串常规面积组合，而数字检波器野外每道单点接收，不受高差影响;

　　②单分量数字检波器对于中浅层反射波组的分辨率、信噪比、连续性、能量和层间信息丰富。

　　不足：数字检波器对深层分辨率改善不明显，不利于较深目的层勘探。

　　途径二：压缩检波器铺设面积

　　压缩有两种方法。一是整体压缩，将摆放面积整体缩小，组合图形整体缩小，压制频率提高，低频段全通放，当压缩成2m*2m、2m*1m时，野外组合基距变小迅速减弱压噪效果，这两种组合基本上是全通放，也就是几乎失去了压制噪音的效果。另一种压缩方式是只在一个方向。通过采用分析软件进行论证，组合图形在一个方向压扁后，压噪变得不均匀，但压噪效果依然明显。由此可见，野外组合原则：至少在一个方向拉开才能压制噪音，保证信噪比。

　　(3)控制高差超限野外实施办法

　　因地制宜优化埋置方式(浮土区先拨开浮土，再用专用工具埋置，确保埋置在浮土下的硬地上)，保证埋置深度和耦合效果。配备充足的埋置和检查工具，避让植物根茎埋置。

　　2.2近地表速度选取技巧

　　首先看沙丘吸收衰减规律研究与地震采集接收效果之间的关系：从表层结构调查看，该点分四层结构。通过各点接收能量求取该区吸收衰减曲线，可以看出地震波能量衰减与表层速度密切相关，在高速层中衰减较慢，在降速层中能量衰减较快，在近地表速度较低的沙层内能量衰减最快。在29.4m低降速层厚度内能量衰减近26dB，而近地表速度较低的2.5m沙层内能量衰减近17dB。

　　由于塔里木盆地沙漠区高速层顶界面(沙漠的潜水面)是一个比较平稳的界面，影响速度差异的主要因素是沙丘规模。将沙丘高度按20m为单位划分为小层，然后计算各层的层速度，可见，如果将检波器组合分布在沙丘高度为40-60m的范围内，则沙丘中对组合高差起主要作用的层速度为900-1000m/s，而不是350m/s的表层速度。

　　2.3逐点设计组合高差

　　(1)检波器组合高差计算中速度的选取

　　在计算组合高差时，不能简单地采用低速带的速度，考虑到该区沙漠的复杂性，实际起作用的表层速度往往是降速带速度，因此需要采用拟合出的平均速度。

　　(2)检波器组合高差计算

　　由于沙丘的层速度由上而下逐渐增大，所以，随着检波器组合中心高度的增加，组合高差也在增加，位于沙丘高部位的检波点可以允许的组合高差也增加，也就是说，在沙丘不同部位的检波器组合，采用变动的组合高差，同样可以最大限度地达到保护有效波，压制干扰波的目的。

　　(3)根据表层速度逐点设计检波器组合高差

　　完成单井、双井微测井的测网，调查清楚表层速度的分布;通过插值拟合出工区每一个接收道的表层速度;根据表层速度与高差的函数来计算每一个点允许组合高差值。

　　3应用效果

　　该方法在新疆塔里木盆地三维地震采集项目中得到广泛应用。采5eba6a28f126c_html_f197e3b4fb241015.gif用逐点设计出的组合高差控制，提高了原始记录的信噪比。地表起伏剧烈，但剖面一致性较好，沙丘高部位信噪比依然较高，采集痕迹较小。

　　4结论与认识

　　(1)高大沙丘区，检波器组合具有低通滤波作用，使得地震记录散射现象严重;

　　(2)组合高差的极限受地形、所保护的地震波波长、信噪比等因素影响，是变化的参数。在复杂地区，采用变动的组合高差，尽管有效波被损伤的程度会稍大一些，但如果干扰波被压制的程度更大，那么我们从提高信噪比的目标来衡量是值得的。

　　(3)实践证明，在地表复杂、地层吸收严重、次生干扰发育的沙漠地区，采用逐道设计组合高差，有利于提高地震接收效果进而提高资料的信噪比。在以后类似复杂地表区块施工中可以借鉴这种施工方法，并进一步完善地震接收效果，以不断提高资料采集品质。

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　　参考文献：

　　[期刊论文全文]尹喜玲，石战结，田钢，YINXi-ling，SHIZhan-jie，TianGang-《地球物理学进展》-2009年2期。

　　作者：王双泉

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