[浅谈三分量地震勘探接收质控技术]质控是什么意思
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发布时间：2023-05-07 02:15
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时间：2023-11-26 21:53
关键词：三分量；地震勘探；接收；质控
近几年，针对成熟油田探区，特别是川西地区裂缝性油气探区，都在尝试和探索开展三分量地震勘探资料采集。作为近年来地震勘探采集技术发展的前沿技术，本人结合三分量生产实际，以I/ON公司的SVSM数字三分量检波器为例，从设备性能、设备检测、辅助设备测试以及检波器矢量保真等多个方面，对于三分量采集接收质量控制技术进行了不断的摸索、尝试和总结。
1、数字三分量检波器各项主要技术性能指标及地震勘探接收原理
作为三分量地震勘探采集来说，目前的数字三分量检波器主要是加速度检波器，以SVSM数字三分量检波器为例，三个相同的加速度计(如下图1-1)垂直地安放在一个精制的铝制立方体上，从而保证了检波器的稳定性，具有较好的矢量保真度；加速度计置于检波器单元的底部，这样可以更好的与地面耦合，并且减小刮风噪音的影响；排列电缆抖动不会引起VectorSeis检波器噪音；应用VectorSeis三分量数字检波器进行全波场采集；平坦的频率和相位响应扩展了频带范围；高矢量保真度将改善高分辨率三分量地震成像质量。较常规模拟检波器具有如下优势：①数字三分量检波器直接输出24位数字信号；②动态范围为105dB，较常规检波器(45dB)更高；③频率和相位呈线性响应；④畸变量为0.003%，仅为常规检波器(0.03%)的十分之一；⑤无电缆抖动引起的噪音；⑥倾斜角度自动测量，并自动计算出倾斜校正量。
三分量采集接收主要就是依靠数字三分量检波器来接收来自三个方向的地震信号，包括纵波分量和两个水平分量。三个分量分布遵循右手法则，三个分量两两相互垂直，如下图1-2所示。
图1-1 SVSM数字三分量检波器加速度芯片 图1-2 SVSM数字三分量检波器接收分量示意图
2、数字三分量检波器三个分量一致性检测质控技术
对于数字三分量检波器除了日常重要的检修、维护、测试之外，如何来界定三个分量的接收性能的一致性是个很重要的方面。根据上面的介绍可以知道，因为三个分量的加速度芯片是一致的，因此我们不但要对数字三分量检波器分别检测三个分量道一致性情况，利用检波器三个分量互换来对检波器三个分量响应的一致性情况进行验证，确保检波器适应不同埋置条件下的矢量保真度。因此数字三分量检波器三个分量的一致性检测质量控制技术就显得特别关键。
根据SVSM数字三分量检波器的各项性能指标以及三个分量相互关系，我们制定了如下简单有效的道一致性方案，采取中间激发，检波器采取标准圆形埋置的方式进行一致性测试，如下图2-1所示。
X分量对准圆心，垂直埋置测试 Y分量对准圆心，垂直埋置测试 Y分量与Z分量交叉对准圆心测试
图2-1不同埋置方式进行检测
具体一致性测试如下：
⑴如图2-1所示，均垂直埋置，X分量对准圆心（激发点）进行一致性测试，记录并分别检查X、Y、Z一致性情况。得到检测记录如图2-2。
⑵如图2-1所示，均垂直埋置，Y分量对准圆心（激发点）进行一致性测试，记录并分别检查X、Y、Z一致性情况；根据右手法则，Y分量接收的是与埋置方式1的X分量接收是一致的，对比分析分量互换后两张记录其一致性情况。得到检测记录如图2-3。
⑶如图2-1所示，按照方法2埋置检波器，并在每两点之间增加平躺埋置，原Z分量对准圆心进行测试。根据右手法则，平躺检波器Z分量接收的是与埋置方式2的Y分量接收是一致的，对比分析分量互换后两张记录其一致性情况。得到检测记录如图2-4。
从以上的测试记录我们可以按照三分量检波器三个分量进行互换并进行两两对比，特别是2-2记录的X分量记录、2-3记录的Y分量记录、2-4记录的Z分量记录，其分量同等条件下的响应还是非常一致性的，这样就有效地确保投入施工检波器的性能完好。
3、关于三分量检波器埋置辅助设备-方向校准器校准的重要质控技术
三分量检波器埋置方位角的质控精度就必须对三分量检波器埋置辅助设备-方向校准器精度校准进行关键质控。三分量勘探的基础是方向对准，而方向对准的基础就是方向校准器须校准正确。
影响方向校准器的校准主要有以下几个因素：方向校准器的读数误差；方向校准器之间的误差；地区磁偏角差异的因素等。
鉴于以上原因，我们制定了以下方向校准器的校准质控技术措施：
⑴利用GPS测量仪器精度高的特点，制定标准的检测方向线（如标准0度线）；
⑵对方向校准器进行初步筛选，选择好的设备进行编号并投入测试；
⑶按照标准方向线埋置标准检波器，逐一进行数据读取，按照编号记录不同校准器与标准线的误差值并保存；
⑷按照编号对方向校准器进行标识其误差值，根据工区明确的方位角指导埋置。
4、检波器矢量保真质控技术
三分量检波器较常规检波器埋置质量控制技术上有很大的不同，重点体现在如何确保三个分量的矢量保真度。主要包括三分量检波器埋置以下质控技术：对于垂直埋置控制的要求；对埋置方位角的质控；利用不同分量互换性来控制特殊点位的埋置质量控制等。
根据三分量检波器固有的特性与施工实际相结合，确保三分量检波器矢量保真质控技术主要如下：
⑴三分量检波器埋置首先须确保检波器的垂直埋置（相对水平面，而不是地表）。虽然Ion公司生产的检波器具备倾斜自动校正功能，能够较好的回避倾斜校正问题，但是根据不同采集系统倾斜校正的范围，同时为了确保检波器埋置方位角的精度，就必须先确保检波器的垂直埋置。不同埋置记录对比见图4-1。
⑵方位角质量控制是三分量检波器矢量保真的重点。埋置方位角的质量控制的关键是必须基于垂直水平面埋置的基础上，对方位角进行仔细认真的读数，确保方位角误差满足精度要求，以某地三分量勘探为例（见图4-2，图4-3），从X分量不同方位角定性误差分析可以看出3o内差异是不明显的，超过3o波形畸变较大。因此必须采取相应的技术手段来加强对方位角的精度控制，根据施工经验，方位角控制误差宜控制在3o之内。
⑶在实际施工中存在如水泥地面等特殊点位无法按照常规技术手段进行埋置的困难，因此根据三分量检波器三个分量互换原理及右手法则，来灵活的选择埋置方式，实施中当然必须通过实验来确保矢量的保真是否满足要求。如图4-4，可以看出方位角差异180度时恰好反应了极性的相反性；根据三个分量的分布情况及右手法则，进行X、Y分量对准同一方位角来进行接收，发现虽然检波器X、Y分量对准同一方位角的记录表现出较好的一致性，也说明了矢量保真的效果较好。
方位角336o 记录 方位角156o 记录 方位角66o 记录 方位角246o 记录
图4-4 X分量方位角误差180o 记录对比
X分量336o 记录 Y方位角246o 记录 Y分量156o 记录 X分量246o 记录
图4-5 不同矢量方向埋置，X分量与Y分量接收记录对比
5、结论
通过生产实际，对于三分量勘探接收质控技术，从设备性能、设备检测、辅助设备测试以及检波器矢量保真等多个方面进行了简单的分析、小结，得出了以下结论：
⑴三分量检波器三个分量的分布遵循右手法则；
⑵选择合理、有效的技术、方法来进行设备的一致性检测，确保检测方法高效、合理、可行；
⑶做好辅助设备的检测，确保三分量勘探方位角的精度误差满足三分量勘探技术要求；
⑷根据三分量检波器的特点，施工中做好矢量保真工作。
对于三分量采集接收质量控制技术的探索，我们仍然需要不断的琢磨、探索和提升。
参考文献
⑴2004年 沈 琛 著《石油物探工程监督》
⑵2008年 刘 胜等著《合兴场-高庙子地区三分量三维地震勘探项目技术设计》
⑶2008年 涂远艮等著《合兴场-高庙子地区三分量三维地震勘探资料采集总结报告》
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时间：2023-11-26 21:53
关键词：三分量；地震勘探；接收；质控
近几年，针对成熟油田探区，特别是川西地区裂缝性油气探区，都在尝试和探索开展三分量地震勘探资料采集。作为近年来地震勘探采集技术发展的前沿技术，本人结合三分量生产实际，以I/ON公司的SVSM数字三分量检波器为例，从设备性能、设备检测、辅助设备测试以及检波器矢量保真等多个方面，对于三分量采集接收质量控制技术进行了不断的摸索、尝试和总结。
1、数字三分量检波器各项主要技术性能指标及地震勘探接收原理
作为三分量地震勘探采集来说，目前的数字三分量检波器主要是加速度检波器，以SVSM数字三分量检波器为例，三个相同的加速度计(如下图1-1)垂直地安放在一个精制的铝制立方体上，从而保证了检波器的稳定性，具有较好的矢量保真度；加速度计置于检波器单元的底部，这样可以更好的与地面耦合，并且减小刮风噪音的影响；排列电缆抖动不会引起VectorSeis检波器噪音；应用VectorSeis三分量数字检波器进行全波场采集；平坦的频率和相位响应扩展了频带范围；高矢量保真度将改善高分辨率三分量地震成像质量。较常规模拟检波器具有如下优势：①数字三分量检波器直接输出24位数字信号；②动态范围为105dB，较常规检波器(45dB)更高；③频率和相位呈线性响应；④畸变量为0.003%，仅为常规检波器(0.03%)的十分之一；⑤无电缆抖动引起的噪音；⑥倾斜角度自动测量，并自动计算出倾斜校正量。
三分量采集接收主要就是依靠数字三分量检波器来接收来自三个方向的地震信号，包括纵波分量和两个水平分量。三个分量分布遵循右手法则，三个分量两两相互垂直，如下图1-2所示。
图1-1 SVSM数字三分量检波器加速度芯片 图1-2 SVSM数字三分量检波器接收分量示意图
2、数字三分量检波器三个分量一致性检测质控技术
对于数字三分量检波器除了日常重要的检修、维护、测试之外，如何来界定三个分量的接收性能的一致性是个很重要的方面。根据上面的介绍可以知道，因为三个分量的加速度芯片是一致的，因此我们不但要对数字三分量检波器分别检测三个分量道一致性情况，利用检波器三个分量互换来对检波器三个分量响应的一致性情况进行验证，确保检波器适应不同埋置条件下的矢量保真度。因此数字三分量检波器三个分量的一致性检测质量控制技术就显得特别关键。
根据SVSM数字三分量检波器的各项性能指标以及三个分量相互关系，我们制定了如下简单有效的道一致性方案，采取中间激发，检波器采取标准圆形埋置的方式进行一致性测试，如下图2-1所示。
X分量对准圆心，垂直埋置测试 Y分量对准圆心，垂直埋置测试 Y分量与Z分量交叉对准圆心测试
图2-1不同埋置方式进行检测
具体一致性测试如下：
⑴如图2-1所示，均垂直埋置，X分量对准圆心（激发点）进行一致性测试，记录并分别检查X、Y、Z一致性情况。得到检测记录如图2-2。
⑵如图2-1所示，均垂直埋置，Y分量对准圆心（激发点）进行一致性测试，记录并分别检查X、Y、Z一致性情况；根据右手法则，Y分量接收的是与埋置方式1的X分量接收是一致的，对比分析分量互换后两张记录其一致性情况。得到检测记录如图2-3。
⑶如图2-1所示，按照方法2埋置检波器，并在每两点之间增加平躺埋置，原Z分量对准圆心进行测试。根据右手法则，平躺检波器Z分量接收的是与埋置方式2的Y分量接收是一致的，对比分析分量互换后两张记录其一致性情况。得到检测记录如图2-4。
从以上的测试记录我们可以按照三分量检波器三个分量进行互换并进行两两对比，特别是2-2记录的X分量记录、2-3记录的Y分量记录、2-4记录的Z分量记录，其分量同等条件下的响应还是非常一致性的，这样就有效地确保投入施工检波器的性能完好。
3、关于三分量检波器埋置辅助设备-方向校准器校准的重要质控技术
三分量检波器埋置方位角的质控精度就必须对三分量检波器埋置辅助设备-方向校准器精度校准进行关键质控。三分量勘探的基础是方向对准，而方向对准的基础就是方向校准器须校准正确。
影响方向校准器的校准主要有以下几个因素：方向校准器的读数误差；方向校准器之间的误差；地区磁偏角差异的因素等。
鉴于以上原因，我们制定了以下方向校准器的校准质控技术措施：
⑴利用GPS测量仪器精度高的特点，制定标准的检测方向线（如标准0度线）；
⑵对方向校准器进行初步筛选，选择好的设备进行编号并投入测试；
⑶按照标准方向线埋置标准检波器，逐一进行数据读取，按照编号记录不同校准器与标准线的误差值并保存；
⑷按照编号对方向校准器进行标识其误差值，根据工区明确的方位角指导埋置。
4、检波器矢量保真质控技术
三分量检波器较常规检波器埋置质量控制技术上有很大的不同，重点体现在如何确保三个分量的矢量保真度。主要包括三分量检波器埋置以下质控技术：对于垂直埋置控制的要求；对埋置方位角的质控；利用不同分量互换性来控制特殊点位的埋置质量控制等。
根据三分量检波器固有的特性与施工实际相结合，确保三分量检波器矢量保真质控技术主要如下：
⑴三分量检波器埋置首先须确保检波器的垂直埋置（相对水平面，而不是地表）。虽然Ion公司生产的检波器具备倾斜自动校正功能，能够较好的回避倾斜校正问题，但是根据不同采集系统倾斜校正的范围，同时为了确保检波器埋置方位角的精度，就必须先确保检波器的垂直埋置。不同埋置记录对比见图4-1。
⑵方位角质量控制是三分量检波器矢量保真的重点。埋置方位角的质量控制的关键是必须基于垂直水平面埋置的基础上，对方位角进行仔细认真的读数，确保方位角误差满足精度要求，以某地三分量勘探为例（见图4-2，图4-3），从X分量不同方位角定性误差分析可以看出3o内差异是不明显的，超过3o波形畸变较大。因此必须采取相应的技术手段来加强对方位角的精度控制，根据施工经验，方位角控制误差宜控制在3o之内。
⑶在实际施工中存在如水泥地面等特殊点位无法按照常规技术手段进行埋置的困难，因此根据三分量检波器三个分量互换原理及右手法则，来灵活的选择埋置方式，实施中当然必须通过实验来确保矢量的保真是否满足要求。如图4-4，可以看出方位角差异180度时恰好反应了极性的相反性；根据三个分量的分布情况及右手法则，进行X、Y分量对准同一方位角来进行接收，发现虽然检波器X、Y分量对准同一方位角的记录表现出较好的一致性，也说明了矢量保真的效果较好。
方位角336o 记录 方位角156o 记录 方位角66o 记录 方位角246o 记录
图4-4 X分量方位角误差180o 记录对比
X分量336o 记录 Y方位角246o 记录 Y分量156o 记录 X分量246o 记录
图4-5 不同矢量方向埋置，X分量与Y分量接收记录对比
5、结论
通过生产实际，对于三分量勘探接收质控技术，从设备性能、设备检测、辅助设备测试以及检波器矢量保真等多个方面进行了简单的分析、小结，得出了以下结论：
⑴三分量检波器三个分量的分布遵循右手法则；
⑵选择合理、有效的技术、方法来进行设备的一致性检测，确保检测方法高效、合理、可行；
⑶做好辅助设备的检测，确保三分量勘探方位角的精度误差满足三分量勘探技术要求；
⑷根据三分量检波器的特点，施工中做好矢量保真工作。
对于三分量采集接收质量控制技术的探索，我们仍然需要不断的琢磨、探索和提升。
参考文献
⑴2004年 沈 琛 著《石油物探工程监督》
⑵2008年 刘 胜等著《合兴场-高庙子地区三分量三维地震勘探项目技术设计》
⑶2008年 涂远艮等著《合兴场-高庙子地区三分量三维地震勘探资料采集总结报告》
