CN108732618A - 一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置和方法，该方法的步骤包括：在同一检波点位置上设置两个三分量地震检波器，使两个三分量地震检波器的X分量方向和Y分量方向相反，Z分量方向相同；其中，X分量主要记录测线方向的横波，Y分量主要记录垂直测线方向的横波，Z分量主要记录垂直方向的纵波；通过大线连接三分量地震检波器和地震仪并激发地震波后，得到同一检波点处的两个三分量检波器的三分量监视记录；根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无，从而实现横波或转换波的快速检测。本发明能够在野外施工现场通过三分量监视记录快速识别横波或转换波，进行施工质量监控。
Description
技术领域
本发明涉及多波多分量地震勘探领域，尤其涉及一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置和方法。
背景技术
按照地震勘探规范或规程要求，地震仪器操作员或技术人员在多波多分量地震勘探的野外试验及正式上线施工中，每放一炮，需要从多分量地震记录中识别纵波、横波或转换横波，以快速判断施工中采集参数是否达到了规范和设计要求，并进行地震记录质量评级，如果没有横波或转换波出现，则按废炮评价，就需要现场分析原因，改善设计方案，重新施工。如果不能及时识别监视记录中的纵波、横波或转换波，则有可能造成大量废炮或整个工区资料不可用。
三分量检波器中的Z分量主要接收垂直方向的振动信号，X分量主要接收沿测线方向的水平振动信号，Y分量主要接收沿垂直测线方向的水平振动信号。
一般情况下，安置多分量检波器时，检波器需要调平，并使检波器上的X箭头方向朝向地震测线大号方向，这样就可保证三分量检波器中的X、Y分量检波器轴向保持互相垂直的水平状态而Z分量检波器轴向保持垂直状态。
由于地震射线路径不一定垂直于水平地表，因而在一个分量记录中可能含有其他两个分量的信息。这样，使得原始三分量地震记录的波场显得非常复杂，波型识别很困难。根据地震波运动学特征，横波视速度比纵波视速度小，故横波时距曲线特征比较陡，纵波时距曲线较平缓。从地震波动力学特征，纵波波型的延续时间短，能量较强，波型比较高瘦，频带较宽。而横波波形较胖，主频较纵波低，频带较窄。通过上述特征可以初步识别纵、横波。通常情况下，由于纵波速度快、能量强、信噪比高，在三分量监视记录中容易识别，但横波或转换波速度慢、能量弱、信噪比低，在三分量监视记录上识别就非常困难了。
目前，在多波多分量地震勘探野外施工现场是很难进行横波或转换波识别工作的，现场仪器操作员或技术人员也无法按规范或规程的要求对监视记录进行现场评级。需要将施工资料送到数据处理中心进行复杂的多波多分量资料处理后才能完成，需要花费较长的时间，这对于野外施工时间成本来说是难以接受的。因此迫切需要发明一种在野外施工现场能快速识别多波尤其是横波的装置和方法。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置和方法。
本发明的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种用于地震监视记录上快速识别横波的方法，该方法的步骤包括：在同一检波点位置上设置两个三分量地震检波器，使两个三分量地震检波器的X分量方向和Y分量方向相反，Z分量方向相同；其中，X分量主要记录测线方向的横波，Y分量主要记录垂直测线方向的横波，Z分量主要记录垂直方向的纵波；
通过大线连接三分量地震检波器和地震仪并激发地震波后，得到同一检波点处的两个三分量检波器的三分量监视记录；
根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无，从而实现横波或转换波的快速检测。
其中，在根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无的步骤中，包括步骤：检波点位置处的2个三分量地震检波器Z分量记录的信号极性相同，则有纵波信号，如果极性相反，则无纵波信号；检波点位置处的2个三分量地震检波器X分量记录如果极性相反，则有横波信号，如果极性相同，则无横波信号；检波点位置处的2个三分量地震检波器Y分量记录如果极性相反，则有横波信号，如果极性相同，则无横波信号。
其中，在根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无的步骤中，包括步骤：
通过对三分量地震检波器X、Y分量记录的信号进行减法运算，加强横波信号成分；
具体处理方法为：
式中：XR1、XR2分别为两个三分量地震检波器记录的X分量数据；YR1、YR2分别为两个三分量地震检波器记录的Y分量数据；XR为两个三分量地震检波器的X分量数据相减后得到的新X分量数据；YR为两个三分量地震检波器的Y分量数据相减后得到的新Y分量数据。
其中，对新XR数据和新YR数据作带通滤波处理，得到更纯净的横波记录。
本发明的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置，包括：两个三分量地震检波器、地震仪及大线；
其中，沿地震测线在一个检波点位置安置一个三分量地震检波器，三分量地震检波器的尾椎垂直插入地表下的地层中并将三分量地震检波器调平，三分量地震检波器上标示的X方向朝向测线大号方向；三分量地震检波器连接到地震大线上，通过大线与地震仪连接；
在地震测线一定偏移距位置处的一个或多个检波点处，增设三分量地震检波器，并使增设的三分量地震检波器的X方向与三分量地震检波器的X方向相反，增设三分量地震检波器的Y方向与三分量地震检波器的Y方向相反，三分量地震检波器的Z方向与三分量检波器的Z方向相同；同时将三分量地震检波器连接到地震测线上，通过大线与地震仪连接。
区别于现有技术，本发明提供了一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置和方法，该方法的步骤包括：在同一检波点位置上设置两个三分量地震检波器，使两个三分量地震检波器的X分量方向和Y分量方向相反，Z分量方向相同；其中，X分量主要记录测线方向的横波，Y分量主要记录垂直测线方向的横波，Z分量主要记录垂直方向的纵波；通过大线连接三分量地震检波器和地震仪并激发地震波后，得到同一检波点处的两个三分量检波器的三分量监视记录；根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无，从而实现横波或转换波的快速检测。本发明能够在野外施工现场通过三分量监视记录快速识别横波或转换波，进行施工质量监控。
附图说明
图1是本发明提供的一种用于地震监视记录上快速识别横波的方法的流程示意图；
图2是现有技术中常规三分量地震勘探装置应用的结构示意图。
图3是本发明提供的一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置在井中激发三分量微测井中应用的结构示意图。
图4是本发明提供的一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置在地面激发三分量微测井中应用的结构示意图。
图5是本发明提供的一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置中三分量地震检波器“背靠背”安置法示意图。
图6是本发明提供的一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置在具体实施时微测井施工布置图。
图7是本发明提供的一种用于地震监视记录上快速识别横波的方法中其中一个三分量地震检波器的共检波点道集。
图8是本发明提供的一种用于地震监视记录上快速识别横波的方法中另一个三分量地震检波器的共检波点道集。
图9是本发明提供的一种用于地震监视记录上快速识别横波的方法中检波点的X分量记录的部分记录对比示意图。
图10是本发明提供的一种用于地震监视记录上快速识别横波的方法中两个三分量地震检波器的X分量记录相减并进行简单的带通滤波后得到的结果示意图。
图中，1-其中一个三分量检波器；2-检波点；3-地层；4-激发点；5-地震仪，6-另一个三分量检波器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
参阅图1，图1是本发明提供的一种用于地震监视记录上快速识别横波的方法的流程示意图。该方法的步骤包括：
S110：在同一检波点位置上设置两个三分量地震检波器，使两个三分量地震检波器的X分量方向和Y分量方向相反，Z分量方向相同；其中，X分量记录测线方向的横波，Y分量记录垂直测线方向的横波，Z分量记录垂直方向的纵波。
三分量地震监视记录上快速识别横波的方法，是在原三分量地震排列上，安置至少一道三分量检波器，增设的三分量检波器与原三分量检波器同一桩号位置(零距离)，增设的三分量检波器的X分量方向与原三分量检波器的X分量方向相反，Y分量方向与原三分量检波器的Y分量方向自然相反，Z分量方向与原三分量检波器的Z分量方向相同。这种两只三分量检波器的安置方法可形象地称之为“背靠背”安置法。
S120：通过大线连接三分量地震检波器和地震仪并激发地震波后，得到同一检波点处的两个三分量检波器的三分量监视记录。
震源激发后，地震仪器记录的同一检波点位置上就有两套三分量记录。比较同一检波点的两套三分量记录。由于两个三分量检波器的Z分量方向相同，因而两张Z分量记录上的纵波信号极性相同；而两个三分量检波器的X分量方向相反，如果有沿测线方向振动的横波，两张X分量记录上信号极性就相反；如果有垂直地震测线方向振动的横波，两张Y分量记录上信号的极性也是相反的。
由于Z分量主要记录纵波信号，X、Y分量主要记录横波信号，因此如果将同一检波点位置处的2个Z分量记录相加，则可突出纵波信号，削弱横波信号，纵波信号就易于识别；如果将同一检波点位置处的2个X分量记录相减，则可突出横波信号，削弱纵波信号，横波信号就易于识别；Y分量原理亦同。
S130：根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无，从而实现横波或转换波的快速检测。
因此，可以通过在同一检波点安置两个X分量方向相反的三分量检波器，在监视记录上快速判断纵波和横波信号。
本发明实现了在施工现场可快速识别横波和纵波；仪器操作员或技术人员可以在现场对记录质量进行快速评价，以满足地震勘探规范或规程的要求。具体方式如下。
在根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无的步骤中，包括步骤：检波点位置处的2个三分量地震检波器Z分量方向上记录的信号极性相同，则有纵波信号，如果极性相反，则无纵波信号；检波点位置处的2个三分量地震检波器X分量记录如果极性相反，则有横波信号，如果极性相同，则无横波信号；检波点位置处的2个三分量地震检波器Y分量记录如果极性相反，则有横波信号，如果极性相同，则无横波信号。
在其他实施方式中，在根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无的步骤中，包括步骤：
通过对三分量地震检波器X、Y分量数据进行减法运算，加强横波信号成分；
具体处理方法为：
式中：XR1、XR2分别为两个三分量地震检波器记录的X分量数据；YR1、YR2分别为两个三分量地震检波器记录的Y分量数据；XR为两个三分量地震检波器的X分量数据相减后得到的新X分量数据；YR为两个三分量地震检波器的Y分量数据相减后得到的新Y分量数据。
在获取新的XR记录和新YR记录后，对新XR记录和新YR记录作带通滤波处理，得到更纯净的横波记录。
如图2所示，在常规多波多分量地震勘探中，沿地震测线在每个检波点2位置安置一个三分量检波器1，三分量检波器1的尾椎垂直插入地表下的地层3中并将检波器调平，三分量检波器1上标示的X方向水平向右(图中的测线大号方向)，Y方向水平向左，Z方向垂直向下；三分量检波器1连接到地震大线上，大线与地震仪5连接。这是常规的三分量地震勘探的排列布置。
为了快速识别横波，在地震测线一定偏移距位置(转换横波的出现需要一定的偏移距)处的一个或多个检波点2处，增设三分量检波器6，并使增设三分量检波器6的X方向与原三分量检波器1的X方向相反(即增设三分量检波器6的X方向水平向左)，增设三分量检波器6的Y方向与原三分量检波器1的Y方向就会自然地相反，增设三分量检波器6的Z方向与原三分量检波器1的Z方向就会自然地相同，具体安置方法如图5所示。这种三分量检波器安置方法即“背靠背”安置法。
在激发点4激发地震波后，在地震仪显示的三个分量的监视记录上，就可以识别是否有横波出现了。具体判断方法如前述。
图3、图4是本发明在不同多分量地震勘探方法中的应用示意图。虽然观测系统不同，但装置的连接方法与图1相同，横波判别方法也相同。
以沁水盆地某区二维三分量地震勘探的多波微测井为例。
图6是该区k2线5120桩号处三分量微测井现场布置图。本次施工采用井中激发地面接收的观测方式。将雷管安插在横波测井锤中于井下激发，地面使用三分量数字检波器接收。检波器的平面布置呈圆形，三分量检波器分别按6m偏移距呈圆形摆放(如图6所示)，圆直径为12m。按照“背靠背”安置法，每个检波点位置安置两只三分量检波器(R1、R2)，两只三分量检波器的X分量分别指向圆心和背向圆心。
本次微测井共施工18炮，激发点距1m，每个观测点得到三分量(X分量、Y分量、Z分量)记录3张，每张记录18道，其中，Z分量记录主要记录垂向偏振的纵波，X、Y分量主要记录不同方向水平偏振的横波，获得的现场监视记录如图7、8所示。图中自左向右依次为Z分量、X分量和Y分量记录。
由图7、8可见，纵波信号能量强大，不仅在Z分量记录上十分明显，在X、Y分量记录上也明显的投影。纵波信号易于识别。
图9是R1、R2检波点的X分量记录的部分记录对比示意图。对比R1和R2检波点的记录可见，横波出现的位置处X分量的记录极性相反，但高频声波和纵波投影干扰严重。Y分量记录情况与X分量相似。
图10是由R1和R2检波点的X分量记录相减并进行简单的带通滤波后得到的结果示意图，可见横波初至明显、清晰，十分突出，纵波和声波等垂直偏振的波基本上被去除，说明本发明横波检测方法的应用效果良好。
区别于现有技术，本发明提供了一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置和方法，该方法的步骤包括：在同一检波点位置上设置两个三分量地震检波器，使两个三分量地震检波器的X分量方向和Y分量方向相反，Z分量方向相同；其中X分量记录测线方向的横波，Y分量记录垂直测线方向的横波，Z分量记录垂直方向的纵波；通过大线连接三分量地震检波器和地震仪并激发地震波后，得到同一检波点处的两个三分量检波器的三分量监视记录；根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无，从而实现横波或转换波的快速检测。本发明能够在野外施工现场通过三分量监视记录快速识别横波或转换波，进行施工质量监控。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种用于地震监视记录上快速识别横波的方法，其特征在于，包括：
在同一检波点位置上设置两个三分量地震检波器，使两个三分量地震检波器的X分量方向和Y分量方向相反，Z分量方向相同；其中，X分量记录测线方向的横波，Y分量记录垂直测线方向的横波，Z分量记录垂直方向的纵波；
通过大线连接三分量地震检波器和地震仪并激发地震波后，得到同一检波点处的两个三分量检波器的三分量监视记录；
根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无，从而实现横波或转换波的快速检测。
2.根据权利要求1所述的用于地震监视记录上快速识别横波的方法，其特征在于，在根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无的步骤中，包括步骤：检波点位置处的2个三分量地震检波器Z分量方向上记录的纵波信号极性相同，则有纵波信号，如果极性相反，则无纵波信号；检波点位置处的2个三分量地震检波器X分量记录如果极性相反，则有横波信号，如果极性相同，则无横波信号；检波点位置处的2个三分量地震检波器Y分量记录如果极性相反，则有横波信号，如果极性相同，则无横波信号。
3.根据权利要求1所述的用于地震监视记录上快速识别横波的方法，其特征在于，在根据监视记录上X分量、Y分量记录的极性是否相反，判断横波的有无的步骤中，包括步骤：
通过对三分量地震检波器X、Y分量记录的波动信号进行减法运算，加强横波信号成分；
具体处理方法为：
式中：XR1、XR2分别为两个三分量地震检波器记录的X分量数据；YR1、YR2分别为两个三分量地震检波器记录的Y分量数据；XR为两个三分量地震检波器的X分量数据相减后得到的新X分量数据；YR为两个三分量地震检波器的Y分量数据相减后得到的新Y分量数据。
4.根据权利要求3所述的用于地震监视记录上快速识别横波的方法，其特征在于，对新XR数据和新YR数据作带通滤波处理，得到更纯净的横波记录。
5.一种用于地震监视记录上快速识别横波的装置，其特征在于，包括：两个三分量地震检波器、地震仪及大线；
其中，沿地震测线在一个检波点位置安置一个三分量地震检波器（1），三分量地震检波器（1）的尾椎垂直插入地表下的地层中并将三分量地震检波器（1）调平，三分量地震检波器（1）上标示的X方向朝向测线大号方向；三分量地震检波器（1）连接到大线上，通过大线与地震仪连接；
在地震测线一定偏移距位置处的一个或多个检波点处，增设三分量地震检波器（6），并使增设的三分量地震检波器（6）的X方向与三分量地震检波器（1）的X方向相反，增设三分量地震检波器（6）的Y方向与三分量地震检波器（1）的Y方向相反，三分量地震检波器（6）的Z方向与三分量检波器（1）的Z方向相同；同时将三分量地震检波器（6）连接到地震大线上，通过大线与地震仪连接。
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| CN110888156A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-03-17 | 中航勘察设计研究院有限公司 | 一种地层垂向振动响应测试方法 |
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