1、前言
东部探区地表条件复杂,随着工农、安全、环保管理力度的加大,炸药震源在城镇、工业园、村庄等特殊区域的使用受到限制,导致点位设计均匀性变差,浅层资料难以保证,为弥补浅层资料缺口,近年来引入小型可控震源施工。但目前存在以下问题:
问题1:在节点采集模式下,小型可控震源节点资料合成需获取激发TB时间,TB时间可以从仪器ob文件导出,但如果可控震源采用多次振动激发,如2台2次施工,仪器Log班报中只存储了该文件号对应的第一次TB时间,并没有记录两次振动的TB时间,而节点地震数据合成时必须提供两次分别振动的TB时间,才能够进行地震数据的合并。
问题2:小型可控震源激发TB时间只能由仪器记录,目前若离开仪器则无法准确记录小型可控震源激发TB时间,震源节点资料无法合成。目前胜利东部探区应用的是小型可控震源无GNSS装备,不能由震源自身记录激发TB时间,若在全节点仪采集模式下实现无仪器施工,现有技术手段下无法准确获得小型可控震源激发TB时间,“全节点采集+小型可控震源”的无仪器采集模式无法实施,节点资料因缺少准确激发时间而无法合成。
2、TB时间获取关键技术研究
2.1 基于地震仪器SEG-D文件TB时间获取方法研究
目前,408UL、428XL、508XT等有缆地震仪器,它们共同的特点都是输出的地震数据为SEG-D格式[1],经过SEG-D格式地震数据解析可以了解到该数据中记录了震源激发时的TB时间,而且对于一个文件记录来说,它记录了每次振动的TB时间,因此,只要读取了SEG-D中的TB时间就可以提取到每一次振动的TB时间,而且该文件对应的文件号、桩号也能够方便对应[2]。通过现状及生产需求研究,研究了“基于地震仪器SEG-D文件TB时间获取方法”,并且研发了配套软件模块,该方法及软件最为适合有缆与节点地震仪混合采集TB时间的获取,方法简单、高效。
2.2 基于节点仪的TB时间获取方法
小型可控震源箱体提供了TB信号、参考信号、力信号的输出的接口,可控震源每次振动实时将信号向外输出,因此,可通过外部装置将该信号进行记录[3]。I-Nodal节点地震仪具有外接信号输入记录的功能,可通过BNC接口的电缆连线将节点地震仪与震源箱体连接,实时采集并记录TB信号、参考信号等,然后在室内进行TB信号的识别与识取,以获取单炮激发TB时间,然后根据TB信号精确自动拾取方法获取TB时间,并转换成所需的TB时间格式。
该TB时间获取方法采用了相关算法进行识别,只要当每次激发输出的TB信号稳定就可以进行精确的识别,该方法可自动地识别出TB时间。“相关法”自动拾取TB时间具体步骤如下:
(1)在TB信号中截取单个TB信号作为参考信号δ;(2)求取参考信号δ自相关信号的极大值Max;(3)在时间域内,将TB信号与参考信号δ进行滑动相关,获取TB信号的相关信号S;(4)设置阈值K=Max*95%,求取所有S>K所对应的时间,该时间即为TB时间。
通过节点地震仪获取小型可控震源箱体输出的力信号以及TB信号波形可以看出:小型可控震源输出的TB与输出力信号同步,因此,该TB信号能够反映小型可控震源起震的TB时间,而且输出的TB信号较为稳定(图1(a))。采用单个TB信号的参考信号进行自相关,可以清楚地分辨出TB时间,即可控震源触发起震点。并且可自动地拾取出所有激发的TB时间,如图1(b)。
(a) (b)
图1 箱体采集到的出力信号与TB信号(a)与拾取示意图(b)
2.3 两种小型可控震源TB时间获取方法精度分析
基于地震仪器SEG-D文件TB时间获取方法提取的TB时间为地震仪器授时的GNSS时间,精度可达到μs级。基于节点仪的TB时间获取方法精度取决于节点的采样精度,采集TB信号的节点仪采样率设置一般为野外地震数据相同的采样率,精度达到1个采样率的精度,两种方法精度均符合采集技术标准,能够应用于实际地震采集之中。
3、数据测试分析
从合成的数据对比分析来看,第一次提取的TB时间合成单炮、第二次提取的TB时间合成单炮和两次震源合成的单炮数据在初值时间上是完全一致(图2(a)),没有误差,节点和有缆合成数据来看,相邻道间初值时间变化平缓没有突变,初值时间变化和25m道距对应变化一致(图2(b))。
(a) (b)
图2 合成后单炮初值时间对比图(a)合成单炮(b)
4、实际应用
(1)CH三维项目在井炮无法实施区域使用12T小型可控震源施工,施工参数为一台两次或两台两次,整体采用428XL有缆与I-Nodal节点地震仪混合采集施工。项目中,运用本方法完成小型可控震源4634炮TB时间提取的任务,为节点地震数据合成奠定基础。
(2)GLQN-BMH一体化三维项目在井炮无法实施区域使用12T小型可控震源施工的,施工参数为一台两次或两台两次,城区及小清河滩涂区采用428有缆与I-Nodal节点采集施工,需获取每一次的TB进行节点资料处理。项目中,运用本方法共完成小型可控震源7477炮TB时间提取的任务,为节点地震数据合成奠定基础。
5、结论与认识
(1)本文提出的两种小型可控震源TB时间获取方案直接解决了节点采集模式下小型可控震源多震次数据不能合成的实际生产问题;
(2)本文研究的小型可控震源激发TB时间获取方法,已经成功应用到CH与GLQN-BMH一体化两个三维项目中,取得了较好效果,节约了成本,可进行推广应用。
参考文献(Reference)
[1]黄捷. Seal428 SEG-D文件格式的分析及解编 [J]. 物探装备, 2016, 26 (06): 403-405.
[2]张伟,张剑,白雪等. 多类型地震数据融合技术及软件应用 [J]. 山东科技大学学报(自然科学版), 2023, 42 (06): 19-29.
[3] WTC514TZY可控震源使用说明书.北奥石油物探特种车辆制造有限公司.