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可控震源在塔里木盆地地震勘探中可行性应用及效果可控震源技术是一种先进的地震勘探技术，通过激发人工震源控制地震波的发射方向和能量分布，实现对地下结构的高分辨率成像。
在塔里木盆地这样一个地质复杂、油气资源丰富的地区，可控震源技术的应用可行性和效果备受关注。
本文将从塔里木盆地地质特点、可控震源技术原理、应用前景和效果几个方面进行探讨。
一、塔里木盆地地质特点塔里木盆地位于中国西部，是目前我国油气资源勘探开发的重点区域之一，盆地内部地质构造复杂，岩性多变，地下构造隐蔽。
盆地内长期存在大规模的油气运移和聚集，形成了丰富的石油和天然气资源。
盆地地下构造复杂，地震地震波在地下传播受到了很大的扰动和衰减，使得传统地震勘探技术在该地区的应用效果并不理想。
二、可控震源技术原理可控震源技术是一种基于人工震源的地震勘探方法，其主要原理是利用人工震源产生的地震波，通过激发不同频率和方向的震源，控制地震波的发射方向和能量分布，实现对地下结构的高分辨率成像。
该技术可以有效克服传统地震勘探技术中受到地质条件限制而难以获取高质量地震数据的问题，提高地震成像的分辨率和精度，为油气勘探提供了更加准确的地质信息。
基于塔里木盆地地质特点和可控震源技术原理，可控震源技术在该地区的应用前景备受瞩目。
该技术可以充分发挥地震波在地下传播的物理规律，提高地震数据的质量和信噪比，进而提高地震成像的精度和分辨率。
可控震源技术可以根据地质条件和勘探目标灵活调整震源参数，实现对深部地质结构的精确成像，为盆地内部的油气勘探开发提供更加准确的地质信息。
该技术还可以在研究复杂地质构造、寻找潜在的构造圈闭和预测油气藏储量方面发挥重要作用。
近年来，可控震源技术已经在塔里木盆地得到了一些应用，取得了一些具有重要意义的研究成果。
在某油田勘探中，利用可控震源技术成功获取了高分辨率的地震数据，对盆地内部的断裂结构和构造变形进行了详细的成像，为油气勘探提供了重要的地质信息。
在另一项勘探研究中，可控震源技术对盆地内部的低频地震波进行了有效控制和成像，成功发现了一处大型的油气藏。
可控震源在塔里木盆地地震勘探中可行性应用及效果可控震源技术是一种地震勘探中常用的高新技术，它能够通过调控地震波的发射方向、频率、能量和相位等参数，来达到更好的勘探效果。
可控震源技术在塔里木盆地地震勘探中的可行性应用和效果备受关注。
本文将从可控震源技术的基本原理、在塔里木盆地地震勘探中的优势及效果等方面展开阐述。
一、可控震源技术的基本原理可控震源技术是通过地震勘探仪器对地震波进行实时调控，以实现对地下结构的有效勘探。
在地震波发射方面，可控震源技术可以通过合理布设震源点，利用多点激发的方式来产生复杂的地震波场，使得地质构造的细节特征能够被更清晰地反映出来。
在地震波的频率和能量调控方面，可控震源技术可以根据具体的勘探需求，通过改变震源激发时的振幅、频率和波形等参数，进而实现对地下目标的多角度、多频段、多分辨率的扫描，从而提高地震数据的分辨率和勘探精度。
二、可控震源技术在塔里木盆地地震勘探中的优势1. 适应多样化地质条件塔里木盆地地质条件复杂，地下构造多变，传统的地震勘探技术对于地下结构的分辨率和精度存在一定的局限性。
可控震源技术可以通过灵活控制地震波，提高地震数据的分辨率和定位精度，能够适应复杂多变的地质条件，有效提高勘探效果。
2. 提高油气勘探效率塔里木盆地是中国最大的陆相盆地之一，地下含有丰富的油气资源。
采用可控震源技术进行地震勘探，可以精准定位油气藏的位置、形态和规模，有助于降低勘探风险，提高勘探效率，为盆地的油气资源开发提供可靠数据支撑。
3. 降低勘探成本与传统地震勘探相比，可控震源技术在实施勘探过程中可以通过优化数据采集方式、提高勘探效率等手段，降低勘探成本。
在塔里木盆地这样大规模的地质勘探中，可控震源技术有望为勘探工作带来可观的经济效益。
1. 提高地震数据的质量和分辨率在塔里木盆地的实际勘探中，使用可控震源技术获得的地震数据质量明显提高，地下结构的各种特征得到更为清晰的表现，勘探成果更加可靠。
可控震源工作原理张宏乐一．概论1．引言利用可控震源人工激发地震波，是进行地震勘探的一种重要方法。
这种勘探方法最早出现的时间可以上溯到上个世纪50年代，当时在美国的一些石油公司最初开始出现以连续振动为特征的非爆炸地面震源的可控震源雏形，由此开创了可控震源技术应用于地震勘探之先河。
随着国外可控震源技术的日趋成熟，到了上个世纪70年代中期，我国开始引进国外可控震源设备和技术以应用于国内地震勘探。
与此同时，在吸收消化国外先进技术的基础上，开始着手依靠国内技术力量和设备，自行开发研制KZ系列国产可控震源。
由于可控震源所产生的信号频谱和基本特性可以人为控制，可以在设计震源扫描信号时避开某些干扰频率，还能对地层对地震信号的吸收作用进行补偿，这是其它人工地面震源和炸药震源难于做到的，所以利用可控震源进行地震勘探可以得到反射能量足够，信噪比和信号分辨率能够满足地质勘探需要的资料，因此在过去的几十年中可控震源技术在国内外都得到了较快发展，无论从震源的机械液压系统和电控系统技术发展水平，还是震源野外施工方法和震源资料处理技术都已逐渐提高和日臻完善。
近些年来，为了提高地震资料的信噪比和分辨能力，国内和国外生产厂家竞相利用现代科学技术的一些最新研究成果应用于可控震源的研究，设计和开发，已生产出最大静态推力近30吨的﹑可以适应更加广泛地震勘探目的﹑可在多种地面道路行驶的宽频大吨位可控震源，出现了可以灵活控制震源传入大地地面力幅度和地面力控制方式﹑以数字自适应控制技术为基础的﹑可自动进行可控震源系统识别、安装，并能对震源实施实时的质量控制技术的电控系统，从而扩大了可控震源应用领域，促使可控震源技术得以广泛应用于国内外地震勘探施工，成为了一种重要的地震勘探设备。
2．可控震源与炸药震源信号特征的区别图1 可控震源信号与炸药震源信号特点比较炸药震源和一些用于地震勘探的地面震源，如落重震源、电火花震源和陆地气枪震源等非爆炸地面震源所产生的地震信号一样，都是作用时间很短，信号振幅能量高度集中的脉冲信号，它们都属于脉冲震源。
1 可控震源1.1 可控震源使用的信号地震勘探中的激发源能量既可以用振幅高度集中的信号（如：脉冲信号，在此通常指炸药），也可以用低振幅、长信号（如：可控震源）产生。
其实，可控震源重要是依赖长时间的振动激发，得到相对弱的地震信号。
可控震源另外一个重要特征就是激发源是有限带宽的信号。
另外，可控震源激发技术只产生需要频带内的信号，而脉冲震源，如：炸药，生产的一部分频率在数据采集过程中是不予记录的。
图1 时间域与频率域内的脉冲信号与有限带宽信号炸药爆炸的过程可以用 脉冲来表示，即：一个振幅高度集中的信号在非常短的瞬间生成（图1-a），它的频谱中包含了所有的频率成分（图1-b）。
对于有限带宽信号而言，它只表示在有限带宽内（图1-c）。
在所展示的一个平坦的振幅谱（在图1-d）中只有10~60Hz的频率成分。
在可控震源中使用的信号大多形如图1-d。
1.2 如何生成一个有限带宽的震源信号如前所示，大多数信号具有有限带宽的特征，通过傅立叶变换可以得到如图1-c所示的时域上的信号。
但是一般如图1-c所示的振幅，在时域上的信号不能应用于可控震源，可控震源在激发时要求采用均衡振幅、长时间的信号。
为了能够使如图1-c所示的信号用于震源的激发，必须将该信号转化为均衡振幅、长时间的有限带宽信号。
采用频率延迟算子，就可以将短脉冲信号转化为长扫描信号。
实际上，在应用过程中，采用将短延迟用于低频、将中等水平的延迟用于中间频率、将长延迟用于高频的处理方法，就会得到一个均匀振幅、视频率从低频逐渐扫到高频结束。
这个信号看起来有些类似于正弦波，在可控震源中就称之为扫描信号。
图2 由短脉冲生成长扫描信号在图3中显示了扫描信号的合成过程。
各种不同频率成分、具有相同相位的正弦信号迭加后成为图3-a 中的信号，经过不同的延迟算子迭加后，成为图3-b中的扫描信号。
将高振幅的短脉冲信号展开成低均匀振幅的长扫描信号后总能量保持不变，因此可控震源只是一个低振幅的激发源，而不是低能量的激发源。
可控震源工作原理可控震源是指一种使用专门的设备和技术来产生地震的工具，其产生的能源通常用于地震探测、工程测量、地质勘探和研究地震动力学等领域的应用。
可控震源的工作原理基于一定的物理原理和理论模型，同时需要科学的数据采集和处理，整个过程经过多次反复测试和验证。
可控震源的工作原理是利用一定的能量源来刺激地下岩石，并观测其反应，从而推断地质结构和构造等特征。
可控震源的能量源可以是机械、电磁、火药、液压等各种形式，在刺激岩石时需要控制其强度、频率、方向等参数，以满足不同应用场合的需求。
在野外实际应用中，可控震源通常采用电磁激振器或气炮等设备，通过把能量传输到地下，观测地下反馈信号，从而推断地下构造特征、地层厚度、地下水储层等重要信息。
可控震源工作的前提是需要准确的地质资料和模型，这些模型往往是由专业地质学家、地震学家和地球物理学家利用岩石学、古地磁学、地形分析和探测数据等多种手段构建而成。
这些模型可以描绘地质背景、地层接触、构造界面等各种地质特征，为地震勘探提供数据支持和理论基础。
可控震源的工作流程一般包括以下几个步骤：1. 设计实验方案。
根据地质条件和应用需求，设计可控震源的参数和地震探测的范围和深度等基本要素。
此步骤需要结合实地勘探资料进行分析和优化，将可控震源产生的波能量最大化并使其在地下穿透深度最大化。
2. 安装设备。
将电磁激振器或气炮等设备安装在控制区域内，需要将设备牢固地固定在地面上，同时需要对设备进行电气和机械上的检测和测试。
3. 启动可控震源。
根据设计的参数和方案，对设备进行控制和调试，产生特定的能量波形，观测地下反馈信号，从而推断地下结构及其与地震活动的关系。
4. 数据处理和分析。
将收集到的数据进行处理、滤波、降噪、叠加等处理，生成图形化数据表现形式，辨识或解释所探地层或地下构造的特征。
5. 计算和评估。
根据测量结果，进行剖面重建、层析成像、三维模型重建等数据处理方法，进一步评估地下构造的特性，并根据实际应用需求判断其潜在价值和可行性。
可控震源工作原理可控震源是一种人工地震机构，可以产生地震波来模拟地震的效果。
其工作原理主要包括能量释放和波传播两个方面。
一、能量释放二、波传播波传播是可控震源产生地震波的另一个重要环节。
一旦能量释放，地震波将以波的形式从震源处开始传播。
地震波通过固体、液体和气体的介质传播，包括大陆地壳、海洋和大气等。
传播介质对地震波的传播速度、传播路径和波形都有着重要的影响。
可控震源通过控制能量的释放和波的传播，可以实现地震波的可控性。
具体来说，可控震源的工作原理可以分为以下几个方面：1.能量调控：可控震源通过调节能源的释放量和释放方式来控制地震波的强度和频率。
例如，可以通过控制炸药的数量和引爆时间来控制能量释放的强度和时序；或者通过调节气体的压强和喷射速度来调节能量释放的大小。
2.波形调控：可控震源可以通过调节能量释放的方式和波传播的路径来产生不同的波形。
例如，通过改变爆炸装置的摆放位置和方向，可以改变地震波的传播方向和振动模式，从而产生不同类型和频率的地震波。
3.频率调控：可控震源可以通过调节能源释放的频率来产生连续波或脉冲波。
例如，可以连续引爆炸药或持续释放压缩气体来产生连续地震波；或者间隔性地引爆炸药或释放气体来产生脉冲地震波。
4.位置调控：可控震源具有较高的位置调控性能。
通过改变震源的位置、深度和方向等参数，可以控制地震波在地球内部的传播路径和能量分布情况，从而实现地震波的精确调控。
综上所述，可控震源是一种通过控制能量释放和波传播来产生地震波的人造地震机构。
它具有能量、波形、频率和位置等多重调控性能，可以模拟地震的效果，在地震研究、地震监测和地震防灾等领域具有重要的应用价值。
1 可控震源1.1 可控震源使用的信号地震勘探中的激发源能量既可以用振幅高度集中的信号（如：脉冲信号，在此通常指炸药），也可以用低振幅、长信号（如：可控震源）产生。
其实，可控震源重要是依赖长时间的振动激发，得到相对弱的地震信号。
可控震源另外一个重要特征就是激发源是有限带宽的信号。
另外，可控震源激发技术只产生需要频带内的信号，而脉冲震源，如：炸药，生产的一部分频率在数据采集过程中是不予记录的。
图1 时间域与频率域内的脉冲信号与有限带宽信号炸药爆炸的过程可以用 脉冲来表示，即：一个振幅高度集中的信号在非常短的瞬间生成（图1-a），它的频谱中包含了所有的频率成分（图1-b）。
对于有限带宽信号而言，它只表示在有限带宽内（图1-c）。
在所展示的一个平坦的振幅谱（在图1-d）中只有10~60Hz的频率成分。
在可控震源中使用的信号大多形如图1-d。
1.2 如何生成一个有限带宽的震源信号如前所示，大多数信号具有有限带宽的特征，通过傅立叶变换可以得到如图1-c所示的时域上的信号。
但是一般如图1-c所示的振幅，在时域上的信号不能应用于可控震源，可控震源在激发时要求采用均衡振幅、长时间的信号。
为了能够使如图1-c所示的信号用于震源的激发，必须将该信号转化为均衡振幅、长时间的有限带宽信号。
采用频率延迟算子，就可以将短脉冲信号转化为长扫描信号。
实际上，在应用过程中，采用将短延迟用于低频、将中等水平的延迟用于中间频率、将长延迟用于高频的处理方法，就会得到一个均匀振幅、视频率从低频逐渐扫到高频结束。
这个信号看起来有些类似于正弦波，在可控震源中就称之为扫描信号。
图2 由短脉冲生成长扫描信号在图3中显示了扫描信号的合成过程。
各种不同频率成分、具有相同相位的正弦信号迭加后成为图3-a 中的信号，经过不同的延迟算子迭加后，成为图3-b中的扫描信号。
将高振幅的短脉冲信号展开成低均匀振幅的长扫描信号后总能量保持不变，因此可控震源只是一个低振幅的激发源，而不是低能量的激发源。
为了使激发信号能够迭加，可控震源必须具备三点功能：一个扫描信号发生器；一个向地下发射扫描信号的震源；一个相关器，将长扫描信号压缩成短反射脉冲此处：T表示直达脉冲与反射脉冲间的反射信号旅行时间。
直达脉冲=零时间脉冲=炸药中的时断信号。
反射脉冲等同于炸药激发中的反射信号。
自然，在现实世界里，还有多次反射，因此，如果反射时间小于扫描长度，则检波器拾取的信号将迭加在记录中。
图5 信号的迭加此处：（a）道表示从第一个反射界面反射的扫描信号；（b）道表示从第二个反射界面反射的同一扫描信号；（c）道表示检波器拾取的信号，第一个反射信号与第二个反射信号的迭加结果；（e）道通过相关器后形成的（d）道，实际上是记录在数据采集系统上。
1.4 震源记录上的脉冲干扰：为什么要相关？从前面知道，在将扫描信号压缩成类似脉冲信号的过程中，信号的峰值振幅增强了。
事实上，相关器只是由不同延迟算子构成的系统，并不改变输入/输出信号的信噪比水平。
但是，相关器在改变信号的峰值振幅与平均噪音水平的比值方面非常有效。
相关器只是增强了有效信号部分，而噪音水平保持不变。
必须指出：在可控震源应用中，对于给定的扫描信号，增强扫描信号能量要采用增加扫描长度或震源数量的方法。
事实上，只有足够长的扫描信号，才能得到足够的下传能量。
因此，相关器输出信号峰值振幅的改善与扫描长度有关。
1.5 相关技术在前面已经谈到可控震源必须具备的基本功能：一个扫描信号发生器和一个相关器，本节中将更仔细地讨论它们的构成和工作原理。
扫描信号发生器扫描信号发生器是数字扫描信号发生器。
生成的信号称之为控制扫描，参考扫描或先导扫描。
操作员要选择扫描信号的起始频率、终了频率和扫描长度。
典型的起始频率范围：4 ~ 20Hz典型的终了频率范围：40 ~ 100Hz典型的扫描长度范围：8 ~ 20 s扫描信号的振幅通常是恒定值，频率以线性函数递增。
但是，对于今天配备了新一代控制系统的可控震源而言，允许使用更大的扫描信号库，操作员可以设计任意形式的扫描信号。
相关器相关器的主要是在地震数据采集单元中实现接受数据与参考信号互相关的功能。
什么是相关相关的基本思想是比较给定的二个波形的相似程度。
对于给定的二个序列a（t）与b（t），互相关函数可以用下式表示：ab( )＝a（t）b（t＋dt）dt是二个序列的时移（滑动时间）参数。
值为步长在时间轴上依次滑过，最终得到互相关函数。
当一个波形滑动时，每个波形都试图在对方寻找与自身相同的地方。
τ值的采样点的相乘（a0b0、a1b1、…，如图7所示）并将每次所得到的结果相加，得到一个新的序列（c0、c1、c2…，）。
如果固定二个波形中的一个，另外一个以τ这个函数表达式通过对应值进行计算，直到移到记录长度为止。
每次在可控震源应用过程中，显然：• a（k）=检波器接受的信号=采集长度• b（k）=参考信号=扫描长度• c（k）=a（k）与b（k）的互相关结果=记录长度= a（k）- b（k）+1个样点τ参见下图，在相关处理的过程中，参考信号与检波器信号的相关结果以每个采样率为这也是为什么记录长度与扫描听时间一样的道理，因为相关结果是在这个记录长度内计算的。
当二个波形有完全相同的形态时，互相关函数出现一个大值，反之则表现为一个小值。
如果二个波形完全相同，互相关函数则成为自相关函数。
自相关函数左右对称并在零点处出现最大值。
互相关接收信号与发射信号的互相关处理过程如下图所示：（a）是从检波器接收到的信号，它是各种反射信号的迭加结果。
然后用（b）参考信号通过移动与地震道数据（a）进行相关运算。
当移到第一个反射界面（c）时，相关结果（e）输出一个脉冲值表示：检测到了一个扫描信号。
从（e）中可以看出，与相关前的信号相比，相关显著地改善了检波器信号的信噪比，同时也可以看出，在没有频率相似的地方，相关结果没有任何显示。
因此说相关运算将扫描信号中没有用的频率成分全部滤掉了。
自相关在图10中给出的是自相关函数的运算。
这个结果是从互相关中采用完全相同的二个信号导出来的。
按照相关的运算规则，A点的振幅就是（a）与（b）对应点的相乘累积相加结果。
然后滑移参考信号，顺序计算得到B、C、D各点，最终得到自相关函数（6）。
针对（6）的形态，有如下结论：• 在频率不相同的地方几乎没有相关大值出现；• 一个扫描信号的自相关函数在远端（A与D点）的值非常小；如果用（1）与（3）相关，每一个对应的采用点都具有相同的符号，因此每个样点的积都是正值，所以在B点得到了一个非常强的正振幅值。
自相关函数在零点的振幅值也代表了扫描信号的能量。
作为结论需要指出：相关是检测反射信号的最好的方法。
在可控震源应用中，或对于其它的应用，噪音越小越好。
要点可控震源系统描述可控震源系统包括：一个扫描信号发生器；一个向地下发射扫描信号的震源；一个相关器，将长扫描信号压缩成短反射脉冲；此处，如果是SERCEL公司生产的可控震源，则：扫描信号发生器就是DPG；震源可能是Mertz型号，配备了DSD；相关器是一个用于检测反射信号（通常是中央控制单元的FTP板）；DPG是扫描信号发生器，将高振幅的短脉冲信号展开成低均匀振幅的长扫描信号后总能量保持不变，因此，可控震源只是一个低振幅的激发源，而不是低能量的激发源。
相关器只增强了有效信号而不改变噪音。
数据经相关处理后峰值振幅的改善与扫描信号的长度有关。
在相关处理过程中，相关的计算是以采样率为时移值，整个时移长度等于记录长度。
可控震源扫描信号子波的一般特点图11所示的互相关结果与用炸药震源得到的反射脉冲形态完全一样。
对于震源而言，最好的下传信号就是自相关信号。
反射脉冲等于扫描信号的自相关函数与大地响应的褶（卷）积。
可控震源的反射基本上是对称的自相关函数，但是受到了大地的小相位滤波特征和震源非线性因素的影响。
扫描信号频率的选择要中和成本与在大地滤波特征下所追求的最大频带宽度等因素。
自相关函数在零点的振幅值也代表了扫描信号的能量。
扫描信号的谱越宽，自相关子波越窄。
频带越窄，边叶水平越高。
扫描的自相关函数的边叶可以通过在扫描信号两边加斜坡（镶边函数）的方法得到改善。
可控震源的输出力在上述的地质模型框图中，力主要看成一个在瞬间施加在大地表面的脉冲力。
假定条件是：近地表下的地层是连续的，并且应力与张力的变化是线性的。
应力是物体某一部分在单位面积上受到的压力。
张力对应于在应力作用下的形变。
弹性波在大地的传播过程中是由应力与张力关系来控制的。
如果G（t）代表质点运动垂直分量的脉冲（冲击）力的响应，F（t）代表作用于大地的力，并且作用力的频率随时间的变化而变化，而不是脉冲，则检波器检测到的信号U（t）可以表示为：U（t）=F（t）*G（t）此处，*表示褶积算子。
如果在频率域考虑可控震源系统的工作方法就比较容易理解了，因为时间域的褶积在频率域内就成为纯数学乘法运算。
U ( 2 f ) ＝F （2 f ）G （2 f ）在时间域内的互相关运算等效于频率域内共轭复数的乘法。
F*（2 f ）U ( 2 f ) ＝F*（2 f ）F （2 f ）G （2 f ）＝F（2 f ）2 G ( 2 f )此处，F*是F的共轭值。
F （2 f ）2是输出力的能谱。
因此，如果F （2 f ）2在给定的飘带内保持恒定，那么大地在给定频带内的脉冲响应可以通过互相关运算得到。
可控震源实际上就是产生频率随时间变化的输出力信号。
它的输出振幅可以按照设计要求进行调整。
输出力信号可以是连续变化的信号，如扫描信号，也可以按照一定步长/间隔变化的信号，如伪随机码序列。
如果可控震源的平板与大地的耦合满足这样的假定：耦合状况良好，并且平板各处的垂直方向的加速度均相等，重锤运动与活塞的相对运动呈线性关系，那么震源的输出力F（t），有时也称地面力GF，可以通过对二个各自安装在平板和重锤上的加速度传感器测量的信号，经加权计算得到：GF = Mm Macc + MBp Bpacc此处：Mm：重锤质量（kg）Macc：重锤加速度，矢量值（m/s2）MBp：平板质量（kg）Bpacc：平板加速度，矢量值（m/s2）在实际工作中，震源振动输出力F（t）往往取决于震源本身的特性和对震源的控制。
为了使互相关处理过程中尽可能独立于震源本身或控制系统，地震采集数据的互相关是与设定的参考信号P（t）进行的运算。
在频率域，对地震数据的互相关处理可以表示为：P*（2 f ）U ( 2 f ) ＝P*（2 f ）F （2 f ）G （2 f ）同样的道理，对于质量控制而言，采用输出力与设定的参考信号进行互相关：P*（ 2 f ） F （2 f ）此处P*（2f）是P（2f）的共轭复数。
注意：互相关噪音和主峰值与第一旁瓣的比值（译注：实际上是清晰度的概念）取决于所采用的扫描信号的函数关系、频带宽度、扫描长度。
