本文選題：高密度　切入點：數(shù)字檢波器　出處：《煤炭科學(xué)研究總院》2016年博士論文

【摘要】：常規(guī)三維地震勘探的精度已不能完全滿足煤礦安全高效開采對地質(zhì)條件查明程度的要求,全數(shù)字高密度三維地震勘探技術(shù)在石油天然氣高精度地震勘探中取得成功。該技術(shù)能否實現(xiàn)煤礦采區(qū)三維地震精細(xì)勘探的地質(zhì)目標(biāo),尚缺少相關(guān)的基礎(chǔ)研究和針對性的處理技術(shù)。本文首先設(shè)計了典型的地震地質(zhì)模型,對高密度地震采集效果進(jìn)行了2D/3D正演模擬分析,從定性、定量的角度討論了空間采樣間隔與地震分辨率之間的關(guān)系；其次,從實驗室測試和現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析兩方面,對比分析了數(shù)字檢波器與模擬檢波器在機械結(jié)構(gòu)、工作原理及其性能參數(shù)等方面的差異；然后,針對高密度地震數(shù)據(jù)單點采集、信噪比低等問題,重點開展了室內(nèi)組合、信噪分離、弱信號增強等處理方法研究,理論模型和實際資料的處理效果驗證了上述方法的有效性；最后,以趙固二礦全數(shù)字高密度三維地震試驗項目為例,對比分析了全數(shù)字高密度三維地震與常規(guī)三維地震勘探的實際應(yīng)用效果。主要創(chuàng)新性成果如下：(1)揭示了空間采樣間隔與地震縱、橫向分辨率之間的內(nèi)在關(guān)系。地震水平分辨極限是以空間波場連續(xù)采樣為默認(rèn)前提,空間采樣間隔越小越有利于提高水平分辨率；而地震垂向分辨極限是以零炮檢距為前提,實際上疊加或偏移剖面的垂向分辨率是不同炮檢距條件下單道垂向分辨率的積分,其表達(dá)式的凹函數(shù)性質(zhì)表明空間采樣間隔越小,垂向分辨率越高。(2)理論上數(shù)字檢波器具有諸多優(yōu)勢,實際測試結(jié)果不盡如此。實驗室測定表明數(shù)字檢波器幅頻響應(yīng)與理論響應(yīng)存在偏差；由于數(shù)字檢波器靈敏度高,它對各種噪聲與信號“兼蓄并收”,導(dǎo)致野外采集資料的信噪比偏低；現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明：數(shù)字檢波器的動態(tài)范圍達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)。(3)引入了矢量中值濾波方法,并將矢量由梯度結(jié)構(gòu)張量來估計,避免了常規(guī)中值濾波對傾斜、彎曲同相軸的損傷,提高了隨機去噪的保真度；擴(kuò)展了十字排列域中三維錐形濾波法的適應(yīng)性,實際資料處理中在面波壓制上效果良好。(4)提出了Curvelet域自適應(yīng)閾值函數(shù),在壓制背景噪聲的同時,可以明顯增強弱信號的識別度。今后,煤炭全數(shù)字高密度三維地震還應(yīng)加強觀測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計、復(fù)雜構(gòu)造成像、全三維解釋方法等研究,以推動煤礦采區(qū)全數(shù)字高密度三維地震勘探早日得到推廣應(yīng)用。
[Abstract]:The accuracy of conventional 3D seismic exploration can not fully meet the requirements of geological conditions for safe and efficient mining of coal mines. The full digital high density 3D seismic exploration technology has been successfully used in high precision seismic exploration of petroleum and natural gas.Whether this technology can realize the geological target of 3D seismic fine exploration in coal mining area is still lack of relevant basic research and targeted processing technology.In this paper, a typical seismogeological model is designed, and the forward modeling of high-density seismic acquisition is analyzed by 2D/3D. The relationship between spatial sampling interval and seismic resolution is discussed qualitatively and quantitatively; secondly, the relationship between spatial sampling interval and seismic resolution is discussed.The differences between digital geophone and analog geophone in mechanical structure, working principle and performance parameters are compared and analyzed from two aspects of laboratory test and field data analysis.The problems of low signal-to-noise ratio (SNR), such as indoor combination, separation of signal and noise, weak signal enhancement and so on, are emphasized. The effectiveness of the above methods is verified by the theoretical model and the actual data processing results.Taking the full digital high density 3D seismic test project in Zhaogu No.2 Mine as an example, the practical application results of the full digital high density 3D seismic exploration and the conventional 3D seismic exploration are compared and analyzed.The main innovative results are as follows: 1) the relationship between spatial sampling interval and seismic vertical and lateral resolution is revealed.The seismic horizontal resolution limit is based on continuous sampling of spatial wave field. The smaller the spatial sampling interval is, the better the horizontal resolution is, while the vertical seismic resolution limit is based on zero offset.In fact, the vertical resolution of stacking or migration profile is an integral of the vertical resolution of the order track issued by different offset conditions. The concave function of its expression shows that the smaller the spatial sampling interval, the smaller the spatial sampling interval.The higher the vertical resolution is, the higher the vertical resolution.) the digital geophone has many advantages in theory, but the actual test results are not the same.The experimental results show that the amplitude response of digital geophone deviates from the theoretical response, because of the high sensitivity of digital geophone, it "accumulates and receives all kinds of noises and signals", which leads to the low signal-to-noise ratio of field data.The field measured data show that the dynamic range of the digital geophone can not reach the expected target. The vector median filtering method is introduced, and the vector is estimated by the gradient structure Zhang Liang, which avoids the damage caused by the conventional median filter to the oblique and bending cophase axis.The fidelity of random denoising is improved, and the adaptability of three-dimensional conical filtering in cross permutation domain is extended. In practical data processing, the effect of surface wave suppression is good. (4) the adaptive threshold function in Curvelet domain is proposed, which can suppress background noise at the same time.It can obviously enhance the recognition degree of weak signal.In the future, it is necessary to strengthen the research on the optimization design of observation system, the imaging of complex structures and the method of full 3D interpretation, so as to promote the application of full digital high density 3D seismic exploration in coal mining area as soon as possible.
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P631.4

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本文編號：1692080