简单而有效的激发组合和接收组合

2025-06-05 14:51:00

在地震资料采集中,地震波向地下传播时遇到地下地层界面会被反射回地面并被检波器记录下来,这些被记录到的地震反射波携带有地层的空间形态和岩石物性信息,可利用这些信息了解地球的内部构造特征和岩石物性特征,被称为有效波。除有效波外,检波器还会同时记录到由地震勘探设备所产生的系统噪声、由震源激发所产生的激发噪声及人类活动所产生的环境噪声,并以时序信号的形式与有效波混叠在一起。这些噪声信号会对有效波造成干扰,严重情况下甚至会淹没有效地震信号,被统称为干扰波。在地震勘探中,压制干扰波是关系到提高地震信号信噪比、增强地震成像效果的关键问题。

根据传播规律的不同,可将干扰波划分为两大类:规则干扰波和随机干扰波。其中,具有明显传播规律的振动被称为规则干扰波,如声波、面波、多次波等;没有明显传播规律的振动被称为随机干扰波,如地面风吹草动或人类活动所引起的微震等。

在地震勘探中,既可以在处理阶段压制干扰波,也可以在采集阶段压制干扰波。在地震资料采集中有一种简单而有效的方法,这就是检波器接收组合和震源激发组合。检波器接收组合或称组合接收,是将多个检波器接收到的信号叠加起来作为一个信号;震源激发组合或称组合激发,是将多个震源组合起来同时进行激发以增强地震信号的能量。接收组合与激发组合的作用类似,其目的都是利用它们的组合效应(或称平均效应)来增强有效波的能量及提高地震信号的信噪比。

组合效应是基于干扰波与有效波的性质差异实现的。与有效波相比,干扰波在传播方向、到达时间、能量、频率等方面都存在差异。有效波的传播是有规律可循的,而风吹草动等引起的干扰波的传播则是随机的。由于有效波的传播规律一致性强,不同检波器所接收到的地震信号的相位基本相同或差异很小,检波器组合相当于对来自不同检波器的有效地震信号进行同相叠加,地震信号自然会得到增强;与有效波不同,不同检波器所接收到的干扰波的传播规律特别是传播方向随机性很强,检波器组合相当于对干扰波进行非同相叠加而被相互抵消。在理想情况下,如果来自不同检波器的干扰波完全是随机的,则会被完全压制。

以检波器组合为例,将多个检波器按一定的排列方式和间隔连接在一起,每激发一次,将来自这一组检波器的地震信号进行叠加求和,形成一个地震道。经研究发现,检波器组合相当于一个低通滤波器,来自不同检波器的地震信号经过这个滤波器后会在一定程度上消除地震信号中的高频成分,提高有效波在所记录的地震数据中的占比,有益于提高地震资料的信噪比。

为了增强来自不同检波器的有效波的同相性(或增强来自不同检波器的干扰波的随机性),需要根据干扰波的特点选择合适的组合方式。一般情况下,在正式勘探前,应通过现场试验的方式开展干扰波类型和强度调查,然后选择不同的组合方式,如线性组合、加权组合、十字组合、交叉组合、菱形组合、旋臂组合、雁列组合和矩形组合等。

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