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大容量气枪震源的实验与模拟研究 总被引：7，自引：5，他引：2
气枪震源是一种新兴、环保、绿色的人工震源,在区域尺度深部探测中有重要的应用前景.本文通过实验模拟研究了用于深部探测的大容量气枪震源,主要工作为:(1)根据陆上气枪实验分析了大容量气枪震源的特征;(2)采用自由气泡振荡理论模拟气枪信号,探讨深部探测中增强气泡效应从而增大气枪低频部分能量的方法;(3)研究气枪容量、工作压力和沉放深度等对单枪信号的影响及枪阵激发时刻和气枪间距对枪阵信号的影响,指导深部探测中气枪震源工作参数的选择;(4)研究不同类型水底对反射透射系数的影响,其结果对于选择合适的场地条件有指导意义. 相似文献
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《地球物理学进展》2017,(6)
历经50余年的调查研究,特别是随着近年来调查技术方法的进步和工作量的加大,南黄海区域地质调查研究取得了多项成果.长排列+立体震源多道地震勘探新技术的创新应用,获得了深部中-古生代海相残余地层的有效地震反射;海底地震仪(OBS)深部地震探测工作的实施,获得了深达莫霍面的深部地震速度结构;最新的钻探资料证实了中部隆起存在厚度较大的海相残余地层,北部坳陷发育侏罗系等推断.结合这些调查成果,区域地质对比研究得出了南黄海是下扬子块体的主体部位,南黄海盆地为新生代、中生代、古生代叠合盆地,中-古生代海相残留盆地分布面积大,地层较齐全、厚度大等主要认识.这些成果与认识对南黄海区域地质的深入研究提供了重要的参考与基础资料.同时,关于盆地的演化过程和动力学机制还存在不同的看法.本文在总结南黄海区域地质调查研究进展的基础上,提出了下一步调查研究工作建议. 相似文献
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《地球物理学进展》2016,(5)
南黄海中部隆起发育巨厚的中、古生界海相碳酸盐岩地层,油气勘探前景良好,但地震资料品质差,中、古生界地震数据信噪比低导致残留盆地构造落实困难,长期制约南黄海油气资源潜力评价研究.本文首先运用有限差分方法开展南黄海中、古生界海相地层地震波场反射特征模拟分析,认为中部隆起浅层存在强反射屏蔽层、多次波特别发育、深层有效反射能量弱是影响地震成像质量的主要原因.为了从采集环节提高原始数据质量,引进立体震源激发、双检波器接收、宽线采集和海底电缆等新技术,从震源端、接收端和观测系统几方面进行技术优化组合,联合发挥新采集技术的优势,使用立体震源拖缆宽线采集和海底电缆双检宽线采集技术在南黄海中部隆起分别开展采集方法试验,获得的新资料中、古生界地震反射信噪比和分辨率比以往的老资料更高,成像品质更好,表明新技术值得进一步推广应用. 相似文献
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由于气枪阵列所激发的子波具有能量强,气泡比高等优点,因此,海上地震勘探大多采用气枪阵列进行激发。但是气枪阵列具有一定的长度和宽度,加之海水虚反射的影响;致使气枪阵列子波具有明显的方向性效应,破坏了地震子波一致性,改变了反射振幅随入射角和方位角的函数关系。针对这一问题,本文提出了一种基于非稳态反演的方向性反褶积方法。该方法首先根据气枪阵列的空间配置和近场子波计算与方位角和出射角有关的远场子波。然后,基于速度模型计算不同时间地震反射在震源位置的出射角,构建方向性滤波算子。最后,采用非稳态反演方法将不同方向的地震子波整形为阵列正下方的远场子波,实现气枪阵列子波方向性反褶积处理。 相似文献
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2016年6月在南黄海海域实施了海底地震仪(OBS)的二维深地震探测.本文详细分析了在该次地震探测中获得的浅水水域OBS数据的特征,提出了噪声的组合压制方法.研究表明,浅海水域的OBS数据在系统时间、能量及子波等方面存在明显差异,海底多次波干扰严重、有效频段中陷波问题突出,原始台站记录信噪比低、品质差、大炮检距的有效震相难以识别和拾取.本文提出的噪声组合压制处理技术与流程,主要由基于统计子波反褶积的子波整形、基于多项式插值的t-x域线性噪声压制和采用自动搜索的海底多次波压制等三部分组成.净化处理之后,反射/折射震相的波组特征清晰,信噪比得到有效改善与较大提高,可识别震相的范围较常规处理平均扩大60%以上.本文完善了浅水区OBS数据处理的步骤与流程,将为后续地壳结构研究提供可靠的基础数据,可更好的服务于地壳深地震及油气资源的探测. 相似文献
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地球深部结构研究是地震预报和地球动力学研究的基础,传统人工地震受到探测深度、分辨率或震源能量的环保限制,探索利用小能量震源进行深部高分辨率探测技术具有重要意义.本文借鉴雷达探测中的编码原理,开展了震源编码探测实验,利用人工震源向地下发送具有独特特征的随机编码序列脉冲,作为一次等效激发,利用准确记录的编码震源的源函数与地震连续观测的互相关进行“解码”分析,获取地下信息,形成编码地震探测技术.实验表明编码地震能够大幅度提高地震探测能力,利用小能量震源获得远距离的探测和高分辨率,是一种具有重要发展前景的人工探测技术. 相似文献
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《地震研究》2017,(1)
通过分析福建街面水库气枪实验的OBS竖向速度记录,研究大容量气枪阵列子波时频特性及其受气枪数量和枪阵尺寸的影响。数据分析结果表明:(1)气枪子波由主脉冲和气泡脉冲组成,同时伴随有水面虚反射引起的负脉冲。主脉冲振幅大、持时短、频带宽,通常应用于浅部探测;气泡脉冲能量集中在低频段,垂直穿透深,水平传播远,通常应用于深部探测。在频谱上可以看到气泡振荡引起的频谱波动和虚反射引起的陷波点。(2)气枪数量增加,主脉冲振幅和气泡脉冲振幅相应增加,初泡比震荡变小,气泡周期和低频段主频主要受单枪容量影响,变化很小,频谱形状较为一致。(3)街面水库气枪阵列的枪阵尺寸远大于单枪气泡半径,各枪子波之间相互作用很小,枪阵子波近似为各枪子波线性叠加,子波参数随枪阵尺寸变化影响不大。 相似文献
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区域尺度地球浅部结构、状态和介质变化研究是天然地震学和勘探地震学共同关注的问题。探索适宜于大陆浅部区域尺度地下结构探测与介质物性变化监测的新型人工震源,构筑地震雷达平台,向地下主动发射地震波,将为深部油气资源利用、浅部地球动力学、城市地球物理学和防震减灾事业等提供重要工具。目前,对地下介质进行动态变化测量的适用的主要震源包括相似地震、背景噪声、人工震源和其他非常规震源。而在天然源方面,大地震时空分布不均,相似地震数量有限,地震背景噪声源需长时间叠加才能获取稳定信号且源存在季节性变化,三者对于变速变化测量时空分辨率与精度较低。在人工震源方面,传统炸药震源适用受限,连续震源等因释放能量低,不适宜进行区域尺度大陆浅部探测与监测研究。为寻找适合的理想震源,我们通过一系列野外实验探索对多种人工震源进行了测试筛选,最终选定具有绿色环保、高效、重复性好等优点的海洋勘探气枪震源作为探测震源,并成功移植到陆上有限水体激发。本文结合区域尺度大陆浅部结构探测和监测这一核心目的,以历次非调谐大容量气枪阵列激发实验为基础,围绕探索发展新的探测与监测方法,对气枪主动源探测技术中的相关信号处理与波场传播问题进行了研究。本论文的主要工作包括以下几个方面:(1)全面回顾、认识陆上大容量气枪震源。在全面回顾总结海洋气枪震源的发展历史、技术原理和气枪激发理论发展进程与研究成果的基础上,讨论了海洋气枪震源与陆地气枪震源的差异。陆上大容量气枪震源是气枪阵列与有限水体环境耦合的结果,固液界面的存在是陆上水体气枪源的关键特征。陆上水体气枪震源涉及气泡振荡理论、气-液和液-固界面的物质耦合、水体边界条件、地震波传播等复杂机制,受多种因素影响,是气体-流体-固体三相耦合的物理系统。其次详述了多年来陆上水体大容量气枪震源激发实验,总结了气枪源在研究区域尺度介质变化测量和探测中的独特优势。陆上不同水体中气枪信号模拟和实际激发效果的对比表明,影响气枪激发效果的主要因素包括气枪枪体(类型、容量、同步性)、工作条件(激发压力、沉放深度)和水体条件(水位、水体形状、水体大小)。对不同相关激发条件影响的探讨总结,有利于加深对陆上气枪震源的震源特性的认识,改进激发环境的设计与评价,获得更好的激发条件。(2)主动源数据自动筛选方法。介绍了噪声对于主动源信号叠加处理的影响,并提出了一种利用信号记录中噪声特征的主动源数据自动筛选方法——RMS筛选法。在气枪震源信号处理过程中,多次小能量激发叠加等效于一次大能量激发和利用干涉获取走时变化来成像介质变化的处理方式,决定了对叠加技术的需求;地震信号发射台的大规模激发和台阵的发展积累的海量气枪信号数据,催生了对于气枪信号自动化处理的要求。不同气枪发射台实际信号处理证实RMS筛选后叠加效果明显优于传统叠加方法,更能压制强背景噪声的干扰,可有效提高信噪比。RMS筛选叠加数据剖面显示,宾川台信号传播距离由250 km增至350 km,呼图壁台由500 km左右增加至1000 km,张掖台信号探测距离由300 km提高到了近500 km。(3)气枪震源波场信息传播特性研究。利用已建立并在持续运行的3个以大容量非调制气枪阵列为震源的固定地震信号发射台数据对气枪震源信号传播过程中的一系列问题进行了研究。研究内容包括发射台信号特征、气枪信号能量空间分布、利用主动源信号中Pn波震相研究气枪信号的衰减与几何传播、发射台配套台网的噪声水平分析等内容。研究气枪源信号波场传播影响对于深入理解陆上水体气枪源激发机理,探索不同区域的潜在应用有重要作用。发射台周边台站速度记录分析显示,气枪源激发在近源参考台记录均在106 nm/s量级,其中呼图壁台产生的信号振幅最强。各发射台信号强度在40 km左右及已降低至100 nm/s左右,接近背景噪声水平。宾川台信号的衰减最快,原因可能是由于云南地区地质结构复杂,几何传播衰减值较其他地区大,而品质因子Q值更小。信号能量空间分布显示各发射台气枪震源辐射图样基本满足几何扩散分布,但呼图壁台南部台站接收台站信号较弱。台站背景噪声水平分析显示,在气枪优势频带2~10 Hz范围内宾川台周边台站噪声水平普遍在–130 d B左右,仅部分台站背景噪声值较高。宾川台周边台站动态环境噪声水平明显低于呼图壁流动台20 d B左右。 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(4)
由于金属矿区地质构造的复杂性,地震反射方法在金属矿区的应用效果一般较差.为解决金属矿勘查中的方法技术问题,在内蒙古准苏吉花斑岩型钼矿床及其外围地区开展了地震层析成像和高精度反射地震联合勘探的方法技术研究.高精度反射地震采用2台套大功率可控震源激发,5m道间距,960道接收,80次水平叠加的工作方法;地震层析成像采用了1000道采集,10m道间距,9990m接收排列长度,采用炸药震源激发,炮间距约2500m,最小炮检距10m,最大炮检距10500m,采用排列中间或单边激发的相遇观测系统.两种探测方法均获得了能清晰反映深部地质结构和构造的反射地震和层析速度剖面.试验研究结果表明,地震层析成像不但可弥补反射地震资料在探测浅表层方面的不足,而且还可为反射地震资料偏移处理提供有用的速度信息,从而提高反射地震资料的处理效果;该联合勘探结果还为在该区寻找深部隐伏金属矿指明了新的找矿靶区. 相似文献
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Air-gun is an important active seismic source. With the development of the theory about air- gun array, the technique for air-gun array design becomes mature and is widely used in petroleum exploration and geophysics. In order to adapt it to different research domains, different combination and fired models are needed. At the present time, there are two fired models of air-gun source, namely, reinforced initial pulse and reinforced first bubble pulse. The fired time, space between single guns, frequency and resolution of the two models are different. This comparison can supply the basis for its extensive application. 相似文献
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M. H. SAFAR 《Geophysical Prospecting》1976,24(4):773-787
A new technique is developed for shaping the pressure bubble pulse radiated by an array of air-guns. It involves the proper spacing of identical units. It is shown that considerable shortening of the pressure bubble pulse can be achieved provided there is sufficient mutual coupling between all the air-guns. The existing air-gun array technique for reducing the bubble pulse involves the redistribution of the energy of the bubble pulses which are produced by an array of variable sized air-guns such that no energy of the bubble pulses is radiated along the perpendicular to the array axis and only the sum of the initial pulses produced by the air-guns forming the array is radiated along that direction. However, the new air-guns array technique involves the damping of the bubble pulses which are produced by an array of identical air-guns by means of mutual interaction and the effective pressure pulse radiated by the array is given by the sum of the damped bubble pulses produced by the mutually coupled identical air-guns. Preliminary field trials gave results consistent with the theoretical predictions. A comparison between the waveforms of the pressure bubble pulses radiated by a single air-gun and by an array of four identical air-guns shows that, due to the presence of mutual coupling between the four air-guns, effective damping of the bubble pulse radiated by the array is about 50% greater than that of the bubble pulse radiated by the single air-gun. 相似文献
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M. H. SAFAR 《Geophysical Prospecting》1976,24(4):756-772
A theoretical model is developed for predicting three important parameters of the pressure pulse radiated by an air-gun, namely the rise time, the amplitude of the initial pulse, and the period of the bubble pulse. A knowledge of these three parameters is essential for the efficient design of air-guns arrays. The prediction of the amplitude of the initial pulse is based on the assumption that the initial pulse is radiated by a spherical source with surface area equal to that of the air-gun ports and not by a spherical source with initial volume equal to that of the air-gun chamber, as has been assumed previously. A simple equation is obtained for predicting the period of the bubble pulsation, taking into account the effect of the air-gun body, boundaries such as the sea-surface and seabed and the presence of a number of identical air-guns placed at the same depth and fired simultaneously. 相似文献
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炮点和海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)位置校正是三维地震数据处理的基本环节,也是获取高精度三维速度结构的关键所在.本文基于南海洋陆转换带(Continental-Oceanic-Transition zone,COT)IODP367/368钻探区开展的三维OBS深地震探测数据,开展了炮点及OBS位置校正研究,新的校正方法主要体现在三个方面:(1)利用连续三个炮点的平均航向对中间炮点进行位置校正,更真实地反映气枪枪阵与船体之间的软连接状态;(2)根据"滑动窗口"思想将海水声学速度阈值划分成N等份,通过循环测试获得全局最优的OBS位置校正结果,改进了前人方法只能获得局部最优解的问题;(3)针对单条测线穿过的OBS,通过加入其临近测线的直达水波走时,构成视双测线OBS位置校正法,提高了校正精度.49台OBS位置校正结果表明,除3台单测线法校正的OBS在垂直测线方向存在较大不确定性外,其余误差范围均为35m左右.本文改进的OBS位置校正方法,不仅提高了单条测线穿过的OBS位置校正精度,保证后续三维地震结构研究的可靠性,而且为今后类似的OBS位置校正提供了经验和借鉴. 相似文献
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为了探明南海东北部马尼拉俯冲带北段的地壳结构属性,2016年4—6月,"实验2"号科考船执行基金委共享航次,在巴士海峡区域实施三维海底地震仪（OBS）深地震探测实验.实验总共投放48台国产便携式OBS,最终回收41台,放炮测线长2300 km,有效放炮10800次,获得了宝贵的第一手数据资料.但初步处理显示,新研发的25台OBS数据异常,未能识别有效震相,给后续计算模拟带来极大困难.为此,本文对异常数据进行了深入分析,通过数据格式检查、导航放炮时间查对、相邻台站信号对比、外部时间和内部时间分析等手段,发现数据异常的原因是采样间隔发生了变化,由设置的4.0 ms变为实际的4.5 ms,导致内部时间出错,无法正确裁截和对齐震相.新版仪器为节能优化,调低了CPU主频,导致在较高采样率情况下,实际采样间隔比预设要长,这是造成数据异常的主要原因.通过修正采样间隔和数据重采样的方法,我们成功恢复了异常数据,获得了清晰的地震剖面.此项研究不仅挽救了宝贵的地震数据,为下一步地壳结构研究提供数据基础,而且提升了国家基金委共享航次的科学意义,可为今后国产仪器的研发和使用提供重要参考. 相似文献
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南海中北部地壳深部结构探测新进展 总被引：7，自引：0，他引：7
2006年8～10月间．国家海洋局第二海洋研究所使用德国SEDIS型三分量海底地震仪以气枪为震源在南海中北部开展了广角地震反射／折射勘测．这是我国大陆科研单位第一次自主开展长距离多剖面的海底地震仪人工地震探测。勘测线共三条。总长达1176．8km．工区最大水深4137m．共投放48台次,回收成功率95-8％。所获得的数据质量良好,深部信息丰富．可直观地分辨出照、Pn、PmP等震相,为南海中北部深部地壳结构、洋壳与陆壳分界和西北、西南次海盆的形成演化研究提供了重要的依据。 相似文献
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由于浅滩和暗礁广布,中沙海域(环礁区)长期以来处在南海地震探测的空白区域.为了揭示该区域的地壳结构及地层-构造特征,进而全面刻画南海陆缘新生代伸展过程,我们首次在中沙及其邻近海域完成了1条广角地震测线OBS2017-2和4条多道地震测线的数据采集.对得到的海底地震仪(OBS)数据进行了格式转换、位置校正等初步处理,识别了来自地壳深部的震相并对中沙环礁地壳结构进行了正演模拟;对穿过中沙环礁的多道地震剖面进行了地层-构造解释,共划分出6套地层.OBS2017-2测线处理结果显示,其数据质量良好,深部震相清晰,且位于环礁内的台站震相延伸较长,可达100km以上.中沙环礁地壳性质为轻微减薄的坚硬大陆块体,厚度约为25km左右.多道地震剖面显示,环礁之上沉积层厚度较薄,除环礁西南部存在一条基底断裂——"排洪-美溪断裂"外,基本不存在其他构造-岩浆活动.而在环礁坡脚周缘,有广泛的岩浆侵入和喷出体的存在.中沙环礁上较薄的上地壳厚度和沉积特征指示了该区域可能在古新世时期经历的强烈暴露剥蚀作用.中沙海域最新开展的广角和多道地震探测填补了南海地质地球物理研究的空白,为解读该区的构造-沉积演化提供了数据基础. 相似文献
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在海上实施三维地震探测过程中,人工震源枪阵中心与船上GPS的距离及地震探测作业中的船行方向造成炮点实际位置与预设位置有一定偏差;自由落体投放的OBS由于海流的影响会偏离原定设计位置(投放点),因此,炮点与海底地震仪(OBS)的位置校正是三维地震结构研究中的基本环节.本文利用艏向信息校正了炮点位置;采用蒙特卡洛和最小二乘法方法对海底地震仪的位置进行了校正,并探讨了直达水波曲线特征.结果表明 OBS位置一般偏离设计点1 km左右,其误差范围在20 m以内,校正后的OBS记录剖面展示了真实的记录情况.该研究结果为下一步西南印度洋的三维层析成像研究提供了坚实数据基础,同时为今后南海的三维深部地壳结构探测提供经验与借鉴. 相似文献