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知识产权局:我国地震勘探采集技术实现专利崛起

归档日期:09-14       文本归类:磁带地震仪      文章编辑:爱尚语录

  地震勘探采集技术是地质勘探,尤其油气、煤田资源勘探领域的核心技术。围绕该技术,我国科技部组织了数十项863课题,如海上多波地震采集设备、用于探测天然地震的海底地震仪、深水油气地球物理勘探技术、长排列大容量震源地震采集技术、高精度地震数字采集系统、地震勘探采集系统、浅海地区高精度地震勘探技术等相关课题研究,都取得了重大技术突破,逐步确立了我国在地震勘探采集领域的自主知识产权地位。

  依靠我国自主开发的数字化三维地震勘探采集技术,我国在冀东发现了储量10多亿吨的大型油田,还在山东沿海、新疆内陆、东海大陆架、南海海域发现了新的大油田、大气田,为维护我国能源安全奠定了坚实的物质基础。我国开发的地震勘探采集技术是集机械工程、物理学、数学、计算机学为一体的综合性应用技术,覆盖了设备制造、电路设计、芯片设计、算法设计、代码编写等核心技术,在全球具有领先地位。随着我国技术在勘探实践中不断取得巨大成就,我国技术在国外广受欢迎,国外市场已成为相关企业的主营收入来源。

  从专利部署看,我国地震勘探采集技术已经覆盖各个核心技术领域,其专利实力居全球领先地位,初步实现了全球性的专利崛起。从我国公开的相关专利文献看,该领域专利技术主要分布在如下领域:

  检波器相关发明。例如,2.9号文献涉及一种地震勘探数据采集系统中的沙漠采集埋置检波器专用工具。它的护筒采用侧开口式圆筒,解决了检波器连接线从筒内顺出的问题,护筒插入松散沙层,用挖沙勺将筒内细沙挖出,随筒内细沙下降,护筒跟进,到达深度后,将底部浮沙挖净,检波器插入坚实沙层,可保证采集信号完好接收。如果遇到板结较硬的沙层,可使用侧半圆式墩沙铲墩出一个圆坑,用挖沙勺将细沙挖出。它解决了沙漠地震数据采集中埋置检波器需使用铁锹开挖大坑的问题。

  显示仪。例如,8.3号文献涉及一种便携式重力与环境参数图形显示仪。它可进行野外流动重力观测,可对温度、湿度、气压等环境因素进行同步测量,同时提供重力观测的实时位置、航向、速度以及日期、格林尼治时间或北京时间,为监测和研究地球重力场变化以及地球物理勘探提供可靠资料。

  地震记录仪。例如,2.9号文献涉及一种本安型便携式矿井地震记录仪。该仪器由硬件和软件两部分构成。硬件主要包括:自制控制电路板、点阵式图形液晶显示器、银浆导电膜、可充电电池组件和具有IP54防护等级的防护外壳、接插件等。软件主要包括:监控模块、记录模块、通信模块以及数据处理模块。自制控制电路板在硬件构成上采用了双CPU设计方案,两个CPU之间通过双端口存储器进行数据交换。该地震记录仪与数字检波器配合可用于矿井多分量地震勘探、面波勘探等。98232209.7号文献涉及一种24通道浅层浮点地震仪数据采集控制技术。例如,2.3号文献涉及一种地震勘探野外采集过程的控制方法。通过现场旁站检查与利用软件在计算机上进行量化分析,它将被旁站检查过,并确认施工质量合格的物理点作为标准物理点,将所获得的地震记录中勘探目的层的地震波参数作为对比的标准值,并依据勘探精度要求确定控制范围,将没有经过现场旁站检查的物理点记录与其对比,作为对没有现场旁站的物理点记录的评价依据,用以评价地震采集的施工质量与地震记录质量。

  单站无线地震数据采集技术。例如,7.5号文献涉及一种单站无线地震数据采集方法和设备。该设备具有与地震勘探排列中的传感器单元共处一地的记录器,以及与中央记录器直接通信的通信装置。位于记录器中和/或位于中央控制器中的存储器,可以保存与传感器单元相关的可更新位置参数。该方法包括:检测地震能量,在传感器位置记录检测的能量;通过从每个记录器人工取回可拆卸的存储器,或者通过信息的无线传输,或者通过借助电感或电缆连接器及传送装置,从每个记录器移送信息,把记录的信息传送给中央记录器。

  重力数据采集技术。例如,5.5号文献涉及一种多功能海洋重力仪数据采集系统,可广泛适用于油气、矿产、地热勘探。其部件与连接关系是:GPS天线与GPS-OEM板的输入端相连;GPS-OEM板的输出端、模数转换器的输出端、复位键、选择键分别与控制处理器的输入端相连;控制处理器的输出端分别与RS-232接口的输入端、字符显示器相连;RS-232接口的输出端与计算机记录系统的输入端相连,计算机记录系统的输出端分别与打印机、监视器相连,参考基准源以及重力传感器、外层温度传感器、内层温度传感器的输出端分别与模数转换器的输入端相连。

  数据采集板、光纤接口板、数据处理板等电路板发明。例如,6.X号文献涉及一种用于地球物理勘探的地震数据采集板,分为两部分:第一部分设置有地震数据采集接口、前置放大器模模块、选择控制模块和模拟电源。第二部分设置有地震数据采集套片、现场可编程逻辑门阵列、时钟源、数字电源和通信接口,在两部分之间设置有相互通信用的接插件,前置放大器模块采用两级放大器结构,通信接口采用RS485电缆接口,现场可编程逻辑门阵列可实现上行数据格式转换、下行控制信号的接收和处理。0.1号文献涉及一种用于地球物理勘探的地震数据采集板。5.2号文献涉及一种地震勘探数据采集记录系统的光纤接口板。

  采集装置发明。例如,03132032.5号文献涉及一种无线高速地震勘探数据采集装置,包括电台、地震勘探检波器、数据采集站等,该电台选用扩频数传电台,地震勘探检波器选用三分量数字地震勘探检波器,数据采集站装在扩频数传电台与三分量数字地震勘探检波器之间。信号连接关系是:数据采集站通过CAN总线与检波器连接,数据采集站的数据输出线与扩频数传电台的数据输入线连接,由数据采集站将检波器的数据缓存后,依时序先后经扩频数传电台传输到纪录中心。

  信号补偿采集方法。例如,02123989.4号文献涉及一种时频域大地吸收衰减补偿方法。它将野外采集的原始地震数据时间域的全频地震信号通过数学方法分解为各个不同频率段的地震信号,对每个频率段的地震信号求取它的吸收衰减曲线,用计算出的吸收衰减曲线对相应频率段的地震信号进行补偿,对每个频率段进行大地吸收衰减补偿处理,将所有补偿后的各个频率段的信号重建为时间域的全频信号。它可获得更高分辨率的炮集数据,可回避干扰面波能量的影响,消除近地表引起的激发炮间能量差异。

  噪声信号压制方法。例如,4.3号文献涉及一种地震数据处理中压制与激发源无关的背景噪声的方法,它首先识别干扰波的横向分布,然后在频率域利用无干扰道的振幅包络对干扰道振幅包络进行约束,提高地震记录叠前资料的信噪比。它提高了高密度资料的信噪比,不影响正常道的原始波场特征,是相对保线;单频干扰消除方法。例如,8.2号文献涉及一种消除地震记录信号中单频干扰的方法。在地震测线上空有高压输电线通过的情况下,它采用消除地震记录信号中单频干扰的方法采集地震数据中的原始波形Si;在时间剖面上利用深层时间段确定单频强干扰波yi的振幅、频率和时延,作为整道地震记录上的单频强干扰波yi,原始波形Si减去单频强干扰波yi,得到去除单频强干扰波yi的地震记录。

  成像误差消除方法。例如,2.5号文献涉及一种消除起伏地表成像误差的方法:采集观测系统地震数据;对需要进行波场外推的地震数据抽成共炮点道集或共检波点道集整理,获得相应的已知波场;对起伏地表至外推目的曲面之间的区域进行外推网格的剖分;将原始波场数据从时间域变换到频率域;用简谐波拟合的方法计算出对应于剖分网格的外推算子;利用外推算子对地震数据进行波场的外推计算;将外推到目的曲面的波场数据从频率域变换到时间域并成像,消除起伏地表成像误差。

  串感应消除方法。例如,8.2号文献涉及一种解决地震勘探仪器串感应的方法。它在地震勘探仪器车的接地车梯的接地部分增加绝缘设施或做绝缘处理。采取该车体对地绝缘措施之后,串感应发生的次数从最初每天100多炮串感应记录锐减到几乎为零。该方法解决了困扰地震资料采集工作的串感应问题,提高了地震仪器有效信号的分辨率和记录面貌的质量。

  地震勘探层位标定方法。例如,1.7号文献涉及一种基于叠前波场模拟的地震勘探层位标定方法,包括8个步骤:密度、声波测井曲线的滤波与编辑;利用密度、声波测井曲线计算波阻抗曲线;利用统计性子波合成地震记录;合成地震记录与井旁地震道对比,对测井曲线进行适当的拉伸处理;利用井旁地震道和测井反射系数曲线提取确定性子波;利用反射率法模拟叠前共反射点道集;模拟实际地震数据的处理,得到最终的合成地震记录;利用最终合成地震记录与井旁地震道对比,进行地震勘探层位标定。

  地表结构勘测方法。例如,7.7号文献涉及一种用横波或转换横波勘探近地表表层结构的方法。它采用地面激发井中接收的方式,在调查地点垂直钻井,井深根据岩性确定,横波激发源采用钢板结合枕木垂直井壁方向重锤水平敲击的方式,在井中放置三分量检波器,采用常规小型地震仪接收纵波和横波信号,将采集到的资料记录并作常规处理,得到准确的拾取横波初至。它解决了纯横波野外表层调查时的激发和接收问题,同时在一个深度点上可取得纵波的表层资料。

  近似层替换静校正方法。例如,0.1号文献涉及一种近似层替换静校正方法。它采用接近表层结构的均匀介质替换实际的非均匀介质,把影响叠加成像的高频分量去掉,保持地表观测的地震波场,将静校正的影响降到最低。它包括如下步骤:用常规地震勘探方法采集记录地震数据;用常规方法调查记录近地表的结构和速度物理量;计算平滑地表高程;计算平滑低降速层的速度;剥离与填充计算;采用常规的方法对完成基于高程面上的偏移成像处理和剖面解释后的时深转换。

  地震道间的时差消除方法。例如,5.8号文献涉及一种地震勘探单个检波器记录道室内谱均衡加无时差组合方法。现有技术中,单个检波器的记录道上各种干扰十分强烈,若模仿常规地震组合检波的组合方法来消除干扰,仍然会使反射波的频带变窄,分辨能力降低。该发明在消除地震道间存在的三种时差,即静态时差、动态时差、地层倾角时差之后进行组合叠加,有效保护了反射波的频宽,提高了反射波的分辨能力。

  深度域叠前地震数据反演方法。例如,4.5号文献涉及一种高精度的深度域叠前地震数据反演方法。它包括如下步骤:采集单炮记录;依据叠前炮集数据通过射线追踪或波场延拓聚焦点到各个检波点的波场延拓算子得到每一个成像点的聚焦算子;用得到的聚焦算子在偏移孔径内与单炮记录做褶积得到与每一炮对应的聚焦点炮道集;将聚焦算子和共聚焦点道集在时间域和空间域中同时做互相关运算得到网格点道集;将网格点道集通过拉冬变换得到对应成像点的CFP-AVP道集;将每个成像点道集叠加得整个二维资料叠前高精度分析剖面。

  地震勘探数据采集方法。例如,8.5号文献涉及一种单点单道高密度地震勘探数据采集方法。它采用单道、单只数字信号检波器接收信号,将接收到的模拟信号直接转换为数字信号后,输出到信号采集站,采集站将传输的数字信号进行整理储存,并进行处理,分解,形成地质资料;数字检波器为每道一只,每道之间的距离为5至10米。

  条带状地震采集方法。例如,5.X号文献涉及一种复杂地表区的条带状地震采集方法。它包括如下步骤:采用多线接收,接收线数根据已知参数确定,相邻两条接收线不产生空间假频;相邻接收线的位置相互平行;在条带内根据地表和近地表地质条件布设炮点;地震数据采集,应用三维处理方法,形成地震剖面。

  柱面波三维地震勘探方法。例如,02149165.8号文献涉及一种柱面波三维地震勘探方法。它用束状、长排列,INLINE线中间放炮,INLINE方向小炮间距、小道间距等地震激发、接收系统进行地震采集;经基准面校正等处理后,对INLINE方向的某一炮线上各炮的公接收点叠加,将球面波组合成有限的柱面波反射记录剖面;对应CROSLINE方向的公中心点动校正、公中心点叠加;形成柱面波叠加剖面;按柱面波反射进行偏移,形成柱面波偏移剖面。该方法适用于研究断层、砂体及地震油气平点异常等。

  通用地震勘探数据采集系统。例如,0.2号文献涉及一种地震勘探数据采集系统。它将接收到的信号进行储存、管理、处理、输出;将数个设有各自独立IP地址的数字检波器串联后组成同样数字道结构的SMGS数据链,道距为5米、10米。每个大线接口单元SLIM连接二串数字传感器SMGS数据链,通过数传电缆把每个SMGS的数据以二维SEG-Y格式或通过数据交叉站连接以三维SEG-D格式或IBM32位浮点格式记录在磁介质上;中央记录系统进行数据存储管理和绘图;并进行屏幕回放;在大线接口单元里设有一个带有RAM存储器的计算机;对每条数据接收线使用一个数据排列管理单元IXU。

  海洋地震勘探数据采集系统。例如,2.8号文献涉及一种海洋地震勘探数据采集记录系统,包括:主控工作站,用于控制系统执行各种功能命令;绘图仪,用于绘制数据示意图;磁带机,用于记录数据;外挂硬盘,用于记录数据;质量控制及记录工作站,用于控制所述绘图仪、磁带机以及硬盘绘制记录数据;CPCI嵌入式数据采集处理机,通过以太网向主控工作站传输经过按时间抽取的地震数据,并接收主控工作站的控制命令和配置参数,将地震数据中的状态数据剥离,将时序数据转换为道序数据,加上导航数据,通过以太网将数据传送到质量控制及记录工作站。

  多波多分量地震数据采集系统。例如,02124275.5号文献涉及一种多波多分量地震数据采集系统。其装置由主机及其控制下的多个从机组成,主机为一个内置控制、通讯和处理等软件系统的便携式PC机,从机主要包括数据采集控制电路与模数转换电路,自带或外接电源,其电路板体积小,含三通道,可直接嵌入三分量检波器中形成数字式三分量检波器,亦可作为三道采集站。主机与从机间采用远程分布式控制,各从机间用多芯屏蔽电缆串接,可任意组合并没有冗余设备。

  微地震监测系统。例如,5.9号文献涉及一种便携式多通道微地震监测系统。其中,多个传感器与多通道数据采集仪、普通电脑或PC笔记本电脑或工控机连接。多通道数据采集仪包括:可编程放大器、去假频滤波器、多路复用器、A/D转换器、速度控制与信号缓冲区、先进精简指令控制器、程控增益选择电路、CPU中央处理器、FIFO缓存器与USB接口、采样监控软件、电源调整电路等。

  地震模拟技术。例如,7.0号文献涉及一种模拟地震的物理实验超声波数据采集万向定位装置及其采集方法。该装置是一种在超声波数据采集过程中能够全方位设定采集角度的装置。万向定位装置设置在三维定位仪上;万向定位装置通过通讯端口与主机连接;三维定位仪包括万向定位装置和换能器;万向定位装置用于控制换能器旋转,进行连续数据采集。

  此外,用于地震勘探和数据采集的炸药下药器、防噪盔、电缆等领域也出现了专利文献。例如,01264895.7号文献涉及一种地震勘探风井下药器。99251720.6号文献涉及一种炸药震源消声器。02207663.8号文献涉及一种地震检波器防噪盔。99235029.8号文献涉及一种海底地震勘探的遥测电缆。00226892.2号文献涉及一种海底多波地震勘探的数传电缆。(叶东蕾)

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