可控震源技术发展与应用
发布时间：2021-06-05 19:32
地震勘探作为地球物理勘探的重要方法之一,广泛应用于油气勘探等领域。震源作为地震勘探的重要组成部分,直接影响勘探效果。可控震源是一种非破坏性震源,能够激发能量密度低且波形可控的正弦信号。首先阐述了可控震源勘探原理,然后重点介绍了可控震源主要技术发展,以及在陆地、海洋勘探方面的应用现状,最后结合当前地震勘探热点,展望了可控震源的未来发展趋势。可控震源地震勘探需要综合考虑震源自身性能、激发参数、应用场景等因素。可控震源畸变分析与抑制技术可在一定程度上改善可控震源自身性能,提高振动波形质量与基频出力。合理的震源激发参数可有效提高地震资料信噪比,一般需要结合实际施工环境与工程经验设定参数,并无适用所有地质条件的固定参数组合。目前可控震源应用场景多集中于野外勘探,未来可控震源地震勘探将向城市、海洋勘探领域加速拓展,这将促进震源类型的多样化发展。
【文章来源】：石油物探. 2020,59(05)北大核心CSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
单位幅值线性升频扫描信号的自相关波形
在可控震源工作的低频段，主伺服阀非线性是震源波形畸变的重要影响因素，主要包括主伺服阀重叠区（零位置死区）以及主伺服阀流量-压力的非线性[30-34]。主伺服阀重叠区非线性使震源振动波形的波峰处出现波谷，在3Hz以下尤为明显。主伺服阀流量-压力的非线性表现为液压油流量与载荷压力之间呈平方根关系，随震源振动出力的增加其非线性不断增强，并在3Hz以上的低频段主导振动波形畸变。为抑制主伺服阀畸变影响，魏周宏等[35-36]提出低频谐波压制算法，其算法框图如图6所示。将低频段细分为3个频带：1～3Hz、3～8Hz、8～20Hz，根据震源非线性特点，低频谐波压制算法包含多种非线性补偿机制。主伺服阀零位置非线性控制算法将位移反馈信息用于补偿主伺服阀重叠区非线性，主要作用范围为1～3Hz频段；在3～8Hz频带范围内，震源基频出力随频率增加而快速增加，低频振幅和相位控制算法变得活跃，利用前馈扫描驱动信号和主伺服阀位移反馈信号调节震源基频出力；在8～20Hz频带范围内，主伺服阀零位置非线性控制算法和流量-压力的非线性算法同时作用，校正主伺服阀位置使液压流量与载荷压力线性化。低频谐波压制算法对地层类型不敏感，环境适应能力强。2.1.2. 2 振动平板畸变分析与抑制
PHVS-500是国内首台峰值出力为500N的电磁式可控震源，其系统原理框图如图7所示，震源系统内部采用传统比例-积分-微分（proportion integration differentiation,PID）控制技术[2]，主控单元通过放置于激振器基校位置的加速度传感器实时获取震源振动状态信息，并计算比例、积分、微分动态参数，根据当前值与历史值估计下一时刻校正并调整信号发生器的输出值，从而实现震源振动相位的动态校正。2.2.1. 2 位置反馈控制技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]可控震源地震采集技术在H探区煤炭勘查中的实验[J]. 孙海川. 物探与化探. 2020(01)
[2]地震勘探方法在薄覆盖层区城市活断裂探测中的应用[J]. 马董伟. 物探与化探. 2019(05)
[3]可控震源液压伺服阀滑阀流态扰动规律研究[J]. 黄志强,欧倩茹,代茂林. 机械科学与技术. 2019(10)
[4]可控震源振动器平板-大地接触性质与能量传递研究[J]. 黄志强,彭珣,李刚. 工程设计学报. 2019(01)
[5]根据工区地表条件确定合适的可控震源驱动幅度[J]. 刘小峰,槐永军,刘会林,白志国. 物探装备. 2018(06)
[6]EV-56高精度可控震源技术[J]. 陶知非,刘志刚,马磊,郝磊. 物探装备. 2018(05)
[7]城市浅层地震勘探技术进展[J]. 李万伦,田黔宁,刘素芳,吕鹏,姜重昕,贾凌霄. 物探与化探. 2018(04)
[8]低频地震激发中的能量问题[J]. 陶知非. 物探装备. 2018(02)
[9]低频可控震源在哈拉湖冻土区二维地震勘探试验研究[J]. 陈鹏,于常青,韩建光,李录明,王琪. 地球物理学进展. 2018(02)
[10]可控震源振动器平板多频响应分析[J]. 黄志强,彭珣,李刚. 工程设计学报. 2017(06)
博士论文
[1]海洋电磁式可控震源关键技术研究[D]. 孙锋.吉林大学 2009
[2]基于相控震源的地震波定向方法研究[D]. 姜弢.吉林大学 2006
硕士论文
[1]轻便液压伺服可控震源激震系统研究[D]. 徐书兵.吉林大学 2019
[2]精密可控震源勘探性能研究与结构优化[D]. 张凯.西南石油大学 2018
[3]自行式电液伺服可控震源设计和试验研究[D]. 沈明燮.吉林大学 2018
[4]电磁式可控震源锁相控制与广义预测控制方法[D]. 马瑞琪.吉林大学 2016
[5]电磁式可控震源扫描信号自适应控制技术研究[D]. 贾超.吉林大学 2016
[6]可控震源伪随机扫描信号设计方法研究[D]. 李红远.中国石油大学(华东) 2015
[7]基于时变窄带滤波技术提取可控震源扫频信号方法研究[D]. 张正帅.中国地震局地震预测研究所 2015
[8]电磁式可控震源系统畸变分析与控制[D]. 姚恩超.吉林大学 2014
[9]可控震源平板性能研究及改进[D]. 郝磊.西南石油大学 2014
[10]精密控制震源发射信号设计和信号提取方法研究[D]. 崔仁胜.中国地震局地震预测研究所 2011
本文编号：3212771
【文章来源】：石油物探. 2020,59(05)北大核心CSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
单位幅值线性升频扫描信号的自相关波形
在可控震源工作的低频段，主伺服阀非线性是震源波形畸变的重要影响因素，主要包括主伺服阀重叠区（零位置死区）以及主伺服阀流量-压力的非线性[30-34]。主伺服阀重叠区非线性使震源振动波形的波峰处出现波谷，在3Hz以下尤为明显。主伺服阀流量-压力的非线性表现为液压油流量与载荷压力之间呈平方根关系，随震源振动出力的增加其非线性不断增强，并在3Hz以上的低频段主导振动波形畸变。为抑制主伺服阀畸变影响，魏周宏等[35-36]提出低频谐波压制算法，其算法框图如图6所示。将低频段细分为3个频带：1～3Hz、3～8Hz、8～20Hz，根据震源非线性特点，低频谐波压制算法包含多种非线性补偿机制。主伺服阀零位置非线性控制算法将位移反馈信息用于补偿主伺服阀重叠区非线性，主要作用范围为1～3Hz频段；在3～8Hz频带范围内，震源基频出力随频率增加而快速增加，低频振幅和相位控制算法变得活跃，利用前馈扫描驱动信号和主伺服阀位移反馈信号调节震源基频出力；在8～20Hz频带范围内，主伺服阀零位置非线性控制算法和流量-压力的非线性算法同时作用，校正主伺服阀位置使液压流量与载荷压力线性化。低频谐波压制算法对地层类型不敏感，环境适应能力强。2.1.2. 2 振动平板畸变分析与抑制
PHVS-500是国内首台峰值出力为500N的电磁式可控震源，其系统原理框图如图7所示，震源系统内部采用传统比例-积分-微分（proportion integration differentiation,PID）控制技术[2]，主控单元通过放置于激振器基校位置的加速度传感器实时获取震源振动状态信息，并计算比例、积分、微分动态参数，根据当前值与历史值估计下一时刻校正并调整信号发生器的输出值，从而实现震源振动相位的动态校正。2.2.1. 2 位置反馈控制技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]可控震源地震采集技术在H探区煤炭勘查中的实验[J]. 孙海川. 物探与化探. 2020(01)
[2]地震勘探方法在薄覆盖层区城市活断裂探测中的应用[J]. 马董伟. 物探与化探. 2019(05)
[3]可控震源液压伺服阀滑阀流态扰动规律研究[J]. 黄志强,欧倩茹,代茂林. 机械科学与技术. 2019(10)
[4]可控震源振动器平板-大地接触性质与能量传递研究[J]. 黄志强,彭珣,李刚. 工程设计学报. 2019(01)
[5]根据工区地表条件确定合适的可控震源驱动幅度[J]. 刘小峰,槐永军,刘会林,白志国. 物探装备. 2018(06)
[6]EV-56高精度可控震源技术[J]. 陶知非,刘志刚,马磊,郝磊. 物探装备. 2018(05)
[7]城市浅层地震勘探技术进展[J]. 李万伦,田黔宁,刘素芳,吕鹏,姜重昕,贾凌霄. 物探与化探. 2018(04)
[8]低频地震激发中的能量问题[J]. 陶知非. 物探装备. 2018(02)
[9]低频可控震源在哈拉湖冻土区二维地震勘探试验研究[J]. 陈鹏,于常青,韩建光,李录明,王琪. 地球物理学进展. 2018(02)
[10]可控震源振动器平板多频响应分析[J]. 黄志强,彭珣,李刚. 工程设计学报. 2017(06)
博士论文
[1]海洋电磁式可控震源关键技术研究[D]. 孙锋.吉林大学 2009
[2]基于相控震源的地震波定向方法研究[D]. 姜弢.吉林大学 2006
硕士论文
[1]轻便液压伺服可控震源激震系统研究[D]. 徐书兵.吉林大学 2019
[2]精密可控震源勘探性能研究与结构优化[D]. 张凯.西南石油大学 2018
[3]自行式电液伺服可控震源设计和试验研究[D]. 沈明燮.吉林大学 2018
[4]电磁式可控震源锁相控制与广义预测控制方法[D]. 马瑞琪.吉林大学 2016
[5]电磁式可控震源扫描信号自适应控制技术研究[D]. 贾超.吉林大学 2016
[6]可控震源伪随机扫描信号设计方法研究[D]. 李红远.中国石油大学(华东) 2015
[7]基于时变窄带滤波技术提取可控震源扫频信号方法研究[D]. 张正帅.中国地震局地震预测研究所 2015
[8]电磁式可控震源系统畸变分析与控制[D]. 姚恩超.吉林大学 2014
[9]可控震源平板性能研究及改进[D]. 郝磊.西南石油大学 2014
[10]精密控制震源发射信号设计和信号提取方法研究[D]. 崔仁胜.中国地震局地震预测研究所 2011
本文编号：3212771
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