CN114114386B - 基于气爆震源腔体的横波震源装置及地震数据采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于气爆震源腔体的横波震源装置及地震数据采集方法，长方形钢板垂直的中心处设有中心轴，两个垂直边分别固定有气爆震源腔体，两个气爆震源腔体分别位于长方形钢板的两侧；气爆震源腔体的一个侧面切割成较薄的薄腔面，薄腔面的相对面固定在长方形钢板的表面；气爆震源腔体中心安装有电子点火枪，气爆震源腔体与防爆金属气罐连接。在每个震源点依次激发平行于震源线方向且向下传播的剪切横波震源信号和垂直于震源线方向且向下传播的剪切横波震源信号，地面的三分量检波器依次记录此横波震源装置激发的两个相互正交且平行于地面的横波数据，垂直于地面的地震转换纵波数据，真正实现平行于地面的纯横波和转换纵波地震勘探。
Description
技术领域
本发明属于地球物理勘探技术中地震勘探震源的激振方法领域，具体的是指一种基于气爆震源腔体的横波震源装置及地震数据采集方法。
背景技术
地震勘探中的地震波是人工激发产生的。人工震源一般分为两大类型，一类是***震源，另一类是非***震源。***震源采用的主要是固体******、***引爆及物理***(***、电火花、重锤等)，其中每一种方法的激振范围和使用条件均比较有限。
气爆震源属于非***震源。气爆震源是让混合气体(比如丙烷和氧气)在一个密闭的圆柱状***室内***，驱动***室活动底板撞击地面，激发地震波。这种震源类似于锤击震源，一般用三台或更多的气动装置同时点火，引爆信号由记录装置用无线电发送。气爆震源安装在重型车辆上，它产生的脉冲富含低频，因此有较大的穿透能力，多用于陆地勘探。用于海洋的气爆震源称为水脉冲。
气爆震源又称“***震源”，它是把丙烷、氧气或空气的混合物导入***室内，用电火花起爆，或者直接产生震波，或者用气爆推动重物撞击地面。可在海洋或陆地应用。气爆震源也可以采用其它气体，如氨及一些氮碳化合物。混合之后作为***物质，但都需要专门的引爆设备。这种震源在传输上比固体***优越，是非***震源中地震能量较高的一种，其缺点是需携带各种装有气体的专门容器，并在一定程度上具有危险性。
目前地震勘探行业在陆地上使用的各种震源装置或设备可以单独激发纵波震源信号或横波震源信号。如果要在同一位置同时激发全波场震源信号，目前需要在作业中更换震源装置或设备，分别激发纵波震源信号和横波震源信号，造成生产效率低下，震源装置或设备更换后，难以保证不同震源装置或设备与地面的耦合条件完全一致，使得后续的数据处理工作难以顺利开展。目前行业使用的各种地面横波震源普遍存在能量弱，难以产生两个相互正交的大功率纯横波震源信号。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于气爆震源腔体的横波震源装置及地震数据采集方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
基于气爆震源腔体的横波震源装置，包括长方形钢板，长方形钢板垂直的中心处设有中心轴，长方形钢板围绕中心轴顺时针或逆时针方向旋转；
长方形钢板的外端的两个垂直边分别固定有气爆震源腔体，两个气爆震源腔体分别位于长方形钢板相反的两侧；所述的气爆震源腔体为方柱状耐高温高强度的金属腔体；
气爆震源腔体的一个侧面切割成较薄的薄腔面，所述的薄腔面的相对面固定在长方形钢板外端的表面；
气爆震源腔体中心安装有电子点火枪，电子点火枪通过导线连接控制单元；
气爆震源腔体通过耐高压金属气管与防爆金属气罐连接，防爆金属气罐储存压缩燃气，向气爆震源腔体供高压燃气。
还包括水泥槽，所述的长方形钢板和其上固定的气爆震源腔体安装在水泥槽内，水泥槽的侧壁上上，与两个气爆震源腔体的薄腔面相对的位置开设有长口。
所述控制单元内包括GPS或北斗授时、定时、定位模块，还包括无线信号接收发射天线及模块。
所述的基于气爆震源腔体的横波震源装置的地震数据采集方法，包括以下步骤：
S1、在横波地震勘探工区内按照施工设计布设的所有检波器位置布设三分量检波器，使三分量检波器的两个水平分量的方向分别与检波器测线平行和垂直；
S2、在横波地震勘探工区内按照施工设计布设的所有的人工震源位置挖掘两个相互正交的长方形土坑，一个长方形土坑与震源线平行，另一个长方形土坑与震源线相垂直；将两个安装固定了基于气爆震源腔体的横波震源装置的水泥槽分别埋置到长方形土坑内，然后回填土坑并压实回填的泥土或泥沙；
S3、先行激发平行于震源线方向的横波震源：控制单元控制同步开启防爆金属气罐，通过耐高压金属气管同时向两个气爆震源腔体供高压燃气；
S4、连接控制单元的电子点火枪按预先设计时刻同时引爆两个气爆震源腔体内的高压混合燃气，同时通过其无线信号接收发射模块向地面三分量检波器数据采集控制***发送震源起震同步信息；
S5、当气爆震源腔体内的高压混合燃气燃爆时产生的高压燃爆气的压力达到一定的阈值时，高速炸开两个气爆震源腔体朝外的薄腔面，使其沿两个相反的切线方向高速撞击气爆震源腔体和水泥槽上开设的长口相对应的两个土坑的墙面，造成与气爆震源腔体固定的长方形钢板围绕中心轴旋转；
S6、旋转的高强度长方形钢板使地下的介质产生以中心轴为中心垂直于震源线方向的剪切横波；
S7、随后激发垂直于震源线方向的横波震源：对埋置在垂直于震源线方向的长方形土坑内的横波震源重复S3到S5的步骤，使旋转的高强度长方形钢板在地下的介质产生以中心轴为中心平行于震源线方向的剪切横波；
S8、地面按照设计方案布设的三分量检波器依次采集此震源位置依次激发的两个相互正交且平行于地面的横波数据；
S9、按照步骤S3到步骤S8的步骤在横波地震勘探工区内的每个震源点位置依次采集此震源点两次激发的两个相互正交且平行于地面的横波数据；
S10、分别将所有震源点依次采集的平行于震源线的横波数据和垂直于震源线的横波数据组合合并起来，分别形成两个方向的纯横波三维地震数据体；
S11、布设在横波地震勘探工区内的三分量检波器的垂直分量可以记录到地面纯横波源激发的下行横波在地下各波阻抗界面产生的向上反射回到地面的上行转换纵波数据；
S12、分别对垂直分量三维地震转换纵波数据体、平行于震源线方向的水平分量横波数据体和垂直于震源线方向的水平分量横波数据体进行处理，分别获得垂直分量反射纵波成像数据体，平行于震源线方向的水平分量反射横波成像数据体和垂直于震源线方向的水平分量反射横波成像数据体，综合三套反射波成像数据体进行地下地质体的精细构造解释；
S13、分别对三套反射波成像数据体进行反演处理，提取相关的属性，进行地下地质体内和地下岩层孔隙中的流体(油、水、气)识别、预测与评估，最终实现对油气藏储层内的流体分布的综合预测、评价和定量解释。
地面三分量检波器数据采集控制***，使用地面有线三分量检波器，所述地面三分量有线检波器为：有线三分量动圈式检波器、有线三分量数字式检波器、有线三分量加速度式检波器、有线三分量MEMS检波器、有线三分量光纤检波器中的一种。
或者，使用地面无线三分量检波器，所述地面三分量无线检波器为：无线三分量动圈式检波器、无线三分量数字式检波器、无线三分量加速度式检波器、无线三分量MEMS检波器、无线三分量光纤检波器中的一种。
本发明提供基于气爆震源腔体的横波震源装置及地震数据采集方法，可以在每个震源点依次激发平行于震源线方向且向下传播的剪切横波震源信号和垂直于震源线方向且向下传播的剪切横波震源信号，布设在地面的三分量检波器可以依次记录此横波震源装置激发的两个相互正交且平行于地面的横波数据(平行于震源线的横波数据和垂直于震源线的横波数据)，垂直于地面的地震转换纵波数据，真正实现平行于地面的纯横波和转换纵波地震勘探。
附图说明
图1是本发明的基于气爆震源腔体的横波震源装置的结构示意图；
图2是本发明的基于气爆震源腔体的横波震源装置的俯视图；
图3是本发明的固定在水泥槽内的基于气爆震源腔体的横波震源装置的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施方式，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
本发明的基于气爆震源腔体的横波震源装置的实施方式如下所示：
参考图1，基于气爆震源腔体的横波震源装置，包括长方形钢板1，长方形钢板1的中心设有中心轴2，还包括方柱状耐高温高强度的气爆震源金属腔体3、控制单元7、防爆金属气罐9；
如图2所示，长方形钢板1外端相反方向安装气爆震源腔体3。
方柱状耐高温高强度的气爆震源腔体3的一个侧面切割成较薄的薄腔面6，薄腔面6面向长方形钢板1的外面。气爆震源腔体3中心安装有电子点火枪4，电子点火枪4连接控制单元7；
耐高压高强度的防爆金属气罐9内储存压缩燃气，通过耐高压金属气管5向气爆震源腔体3供高压燃气；所述高压燃气为丙烷、氧气或空气的混合物；
所述控制单元7内有GPS或北斗授时、定时、定位模块，还有无线信号接收发射天线及模块。
所述气爆震源腔体3固定在长方形钢板1的外端，气爆震源腔体3的一个侧面切割成较薄的薄腔面，所述的薄腔面的相对面固定在长方形钢板外端的表面，长方形钢板1的内端与中心轴2相连接，长方形钢板1可以围绕中心轴2顺时针或逆时针方向旋转。
如图3所示，整个基于气爆震源腔体的横波震源装置安装在一个三面密封的水泥槽10内，在两个气爆震源腔体3的薄腔面6对应的位置切割开两个长口11。
地面三分量检波器数据采集控制***，可以使用地面有线三分量检波器，所述地面三分量有线检波器为：有线三分量动圈式检波器、有线三分量数字式检波器、有线三分量加速度式检波器、有线三分量MEMS检波器、有线三分量光纤检波器中的一种。
地面三分量检波器数据采集控制***，也可以使用地面无线三分量检波器，所述地面三分量无线检波器为：无线三分量动圈式检波器、无线三分量数字式检波器、无线三分量加速度式检波器、无线三分量MEMS检波器、无线三分量光纤检波器中的一种。
所述的基于气爆震源腔体的横波震源装置的地震数据采集方法，包括以下步骤：
S1、在横波地震勘探工区内按照施工设计布设的所有检波器位置布设三分量检波器，使三分量检波器的两个水平分量的方向分别与检波器测线平行和垂直；
S2、在横波地震勘探工区内按照施工设计布设的所有的人工震源位置挖掘两个相互正交的长方形土坑，一个长方形土坑与震源线平行，另一个长方形土坑与震源线相垂直。将两个内部安装固定了基于气爆震源腔体的横波震源装置的水泥槽10埋置到长方形土坑内，然后回填土坑并压实回填的泥土或泥沙；
S3、先行激发平行于震源线方向的横波震源：控制单元7控制同步开启防爆金属气罐9，通过耐高压金属气管5同时向两个气爆震源腔体3供高压燃气；
S4、连接GPS授时、定时、定位及控制单元7的电子点火枪4按预先设计时刻同时引爆两个气爆震源腔体3内的高压混合燃气，同时通过其无线信号接收发射模块向地面三分量检波器数据采集控制***发送震源起震同步信息；
S5、当气爆震源腔体3内的高压混合燃气燃爆时产生的高压燃爆气的压力达到一定的阈值时，高速炸开两个气爆震源腔体3朝外的薄腔面6，使其沿两个相反的切线方向高速撞击气爆震源腔体3和水泥槽10上开设的长口11相对应的两个土坑的墙面，造成与气爆震源腔体3固定的长方形钢板1围绕中心轴旋转；
S6、旋转的高强度长方形钢板1使地下的介质产生以中心轴2为中心垂直于震源线方向的剪切横波；
S7、随后激发垂直于震源线方向的横波震源：对埋置在垂直于震源线方向的长方形土坑内的横波震源重复S3到S5的步骤，使旋转的高强度长方形钢板1在地下的介质产生以中心轴2为中心平行于震源线方向的剪切横波；
S8、地面按照设计方案布设的三分量检波器依次采集此震源位置依次激发的两个相互正交且平行于地面的横波数据；
S9、按照步骤S3到步骤S8的步骤在横波地震勘探工区内的每个震源点位置依次采集此震源点两次激发的两个相互正交且平行于地面的横波数据；
S10、分别将所有震源点依次采集的平行于震源线的横波数据和垂直于震源线的横波数据组合合并起来，分别形成两个方向的纯横波三维地震数据体；
S11、布设在横波地震勘探工区内的三分量检波器的垂直分量可以记录到地面纯横波源激发的下行横波在地下各波阻抗界面产生的向上反射回到地面的上行转换纵波数据；
S12、分别对垂直分量三维地震转换纵波数据体、平行于震源线方向的水平分量横波数据体和垂直于震源线方向的水平分量横波数据体进行处理，分别获得垂直分量反射纵波成像数据体，平行于震源线方向的水平分量反射横波成像数据体和垂直于震源线方向的水平分量反射横波成像数据体，综合三套反射波成像数据体进行地下地质体的精细构造解释；
S13、分别对三套反射波成像数据体进行反演处理，提取相关的属性，进行地下地质体内和地下岩层孔隙中的流体(油、水、气)识别、预测与评估，最终实现对油气藏储层内的流体分布的综合预测、评价和定量解释。
其它未详细说明的部分均属于现有技术。
Claims (6)
1.基于气爆震源腔体的横波震源装置，其特征在于，包括长方形钢板（1），长方形钢板（1）垂直的中心处设有中心轴（2），长方形钢板（1）围绕中心轴（2）顺时针或逆时针方向旋转；
长方形钢板（1）的两个外端垂直边分别固定有气爆震源腔体（3），两个气爆震源腔体（3）分别位于长方形钢板（1）相反的两侧；所述的气爆震源腔体（3）为方柱状耐高温高强度的金属腔体；
气爆震源腔体（3）的一个侧面切割成薄腔面（6），所述的薄腔面（6）的相对面固定在长方形钢板（1）外端的表面；
气爆震源腔体（3）中心安装有电子点火枪（4），电子点火枪（4）通过导线（8）连接控制单元（7）；
气爆震源腔体（3）通过耐高压金属气管（5）与防爆金属气罐（9）连接，防爆金属气罐（9）储存压缩燃气，向气爆震源腔体（3）供高压燃气。
2.根据权利要求1所述的基于气爆震源腔体的横波震源装置，其特征在于，还包括水泥槽（10），所述的长方形钢板（1）和其上固定的气爆震源腔体（3）安装在水泥槽（10）内，水泥槽（10）的侧壁上，与两个气爆震源腔体（3）的薄腔面（6）相对的位置开设有长口（11）。
3.根据权利要求1所述的基于气爆震源腔体的横波震源装置，其特征在于，所述控制单元（7）内包括GPS或北斗授时、定时、定位模块，还包括无线信号接收发射天线及模块。
4.利用权利要求1到3任一项所述的基于气爆震源腔体的横波震源装置的地震数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在横波地震勘探工区内按照施工设计布设的所有检波器位置布设三分量检波器，使三分量检波器的两个水平分量的方向分别与检波器测线平行和垂直；
S2、在横波地震勘探工区内按照施工设计布设的所有的人工震源位置挖掘两个相互正交的长方形土坑，一个长方形土坑与震源线平行，另一个长方形土坑与震源线相垂直；将两个安装固定了基于气爆震源腔体的横波震源装置的水泥槽（10）分别埋置到长方形土坑内，然后回填土坑并压实回填的泥土或泥沙；
S3、先行激发平行于震源线方向的横波震源：控制单元（7）控制同步开启防爆金属气罐（9），通过耐高压金属气管（5）同时向两个气爆震源腔体（3）供高压燃气；
S4、连接控制单元（7）的电子点火枪（4）按预先设计时刻同时引爆两个气爆震源腔体（3）内的高压混合燃气，同时通过其无线信号接收发射模块向地面三分量检波器数据采集控制***发送震源起震同步信息；
S5、当气爆震源腔体（3）内的高压混合燃气燃爆时产生的高压燃爆气的压力达到一定的阈值时，高速炸开两个气爆震源腔体（3）朝外的薄腔面（6），使其沿两个相反的切线方向高速撞击气爆震源腔体（3）和水泥槽（10）上开设的长口（11）相对应的两个土坑的墙面，造成与气爆震源腔体（3）固定的长方形钢板（1）围绕中心轴旋转；
S6、旋转的高强度长方形钢板（1）使地下的介质产生以中心轴（2）为中心垂直于震源线方向的剪切横波；
S7、随后激发垂直于震源线方向的横波震源：对埋置在垂直于震源线方向的长方形土坑内的横波震源重复S3到S5的步骤，使旋转的高强度长方形钢板（1）在地下的介质产生以中心轴（2）为中心平行于震源线方向的剪切横波；
S8、地面按照设计方案布设的三分量检波器依次采集此震源位置依次激发的两个相互正交且平行于地面的横波数据；
S9、按照步骤S3到步骤S8的步骤在横波地震勘探工区内的每个震源点位置依次采集此震源点两次激发的两个相互正交且平行于地面的横波数据；
S10、分别将所有震源点依次采集的平行于震源线的横波数据和垂直于震源线的横波数据组合合并起来，分别形成两个方向的纯横波三维地震数据体；
S11、布设在横波地震勘探工区内的三分量检波器的垂直分量可以记录到地面纯横波源激发的下行横波在地下各波阻抗界面产生的向上反射回到地面的上行转换纵波数据；
S12、分别对垂直分量三维地震转换纵波数据体、平行于震源线方向的水平分量横波数据体和垂直于震源线方向的水平分量横波数据体进行处理，分别获得垂直分量反射纵波成像数据体，平行于震源线方向的水平分量反射横波成像数据体和垂直于震源线方向的水平分量反射横波成像数据体，综合三套反射波成像数据体进行地下地质体的精细构造解释；
S13、分别对三套反射波成像数据体进行反演处理，提取相关的属性，进行地下地质体内和地下岩层孔隙中的流体识别、预测与评估，最终实现对油气藏储层内的流体分布的综合预测、评价和定量解释。
5.根据权利要求4所述的基于气爆震源腔体的横波震源装置的地震数据采集方法，其特征在于，所述的地面三分量检波器数据采集控制***，使用地面有线三分量检波器，为有线三分量动圈式检波器、有线三分量数字式检波器、有线三分量加速度式检波器、有线三分量MEMS检波器、有线三分量光纤检波器中的一种。
6.根据权利要求5所述的基于气爆震源腔体的横波震源装置的地震数据采集方法，其特征在于，所述的地面三分量检波器数据采集控制***，使用地面无线三分量检波器，为无线三分量动圈式检波器、无线三分量数字式检波器、无线三分量加速度式检波器、无线三分量MEMS检波器、无线三分量光纤检波器中的一种。
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