基于MEMS传感器的三分量检波器定向方法

针对三分量地震勘探的功能需求,以三轴电子罗盘、三轴加速度计和三轴陀螺仪构成的惯性传感器组为基础,提出了一种三分量检波器的定向方法。主要与检波器3个分量对应组合,由电子罗盘和加速度计实现方位和倾角测量,并采用陀螺仪对两者进行误差补偿,采用快速的互补滤波方式进一步提高测量精度。检测方法已经成功应用于VSP系统中,野外应用效果显示,在复杂的施工环境下,测量误差可以控制在2°以内。

VSP三分量检波器定向

本文通过VSP三分量检波器定向方法对原始资料进行坐标旋转定向。首先,分析井下检波器接收的三分量资料之间的方向关系;其次,根据旋转前和旋转后三分量资料的坐标关系研究三分量坐标旋转定向原理,得到旋转基本公式;最后,给出VSP检波器水平分量方位角在零井源距和非零井源距情况下的计算方法,并利用该方法对某油田实际斜井VSP三分量资料完成了旋转定向。旋转定向结果验证了该方法的有效性和实用性。

两种方法结合实现斜井VSP检波器定向

本文分析极性平面法、相对角度法两种斜井三分量检波器定向方法,前者利用直达波的偏振特性对检波器定向,后者利用相邻道相关特性对检波器定向。文中对正演模拟的斜井VSP三分量数据和实际斜井三分量数据进行定向,验证了两种方法的可行性及优缺点,指出极性平面法的计算需要拾取直达波的初至时间,工作量大,如果受井源距、激发条件和地层情况影响而造成初至不清晰时,给初至拾取带来困难,而且其实现过程需通过多次坐标转换,旋转角的求取要通过角度扫描实现,相对较复杂;相对角度法的计算过程首先需要知道某个检波器的方位角,再由与其相邻检波器接收信号的相关性计算相邻检波器的方位角,此法递推的过程产生了累计误差,但实施相对简单,不必拾取初至波时间。本文将两种方法合理结合,既减少工作量、提高效率,又能得到可靠的定向结果,为VSP的后续处理提供了可靠的基础数据。

基于直达波偏振分析的三分量检波器定向方法

本文提出一种基于三分量地震记录直达波偏振分析的三分量检波器定向方法。该方法首先利用三分量地震记录的直达波振幅构造协方差矩阵,然后通过求解该协方差矩阵的主特征向量得到直达波的偏振方向,再根据炮点和接收点的位置计算直达波的传播方向,在此基础上,利用直达波的偏振方向和传播方向的差异最终确定三分量检波器与设计方向的水平和垂直偏角。利用估算的三分量检波器的水平和垂直偏角,通过三分量旋转技术实现三分量地震记录的重定向,进而消除由于三分量检波器放置方向的误差对波场带来的影响。模型和实际数据试算结果表明,该方法具有很高的计算精度和很好的应用效果。

OBN数据三分量重定向分析与质控

海底节点(Ocean Bottom Node,OBN)地震数据采集时,通常会记录描述三分量检波器在海底放置姿态的定向参数。利用现场记录的定向参数,通过三分量旋转对三分量数据进行现场重定向校正,可有效消除由三分量检波器放置姿态引起的记录波场在不同分量上的串扰现象。但是,如果现场记录的三分量检波器定向参数缺失或精度低,就需对OBN地震数据进行基于数据的三分量检波器定向分析和校正。为此,提出了一种综合利用OBN三分量记录不同分量上的初至波和反射波能量的三分量检波器重定向分析方法,并给出了实际OBN数据的三分量检波器重定向处理流程及效果质控手段。由于综合利用了初至波和反射波信息,该方法既适应深水也适应浅水OBN数据三分量检波器重定向处理,并且具有很好的稳定性。

GaAs平面掺杂势垒二极管

二极管是定向检波器的重要组件,提高定向检波器的检波灵敏度,需要降低二极管的开启电压。而平面掺杂势垒(PDB)二极管具有极低的势垒高度,适合制作定向检波器。设计了GaAs平面掺杂势垒二极管的材料结构,并采用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)方法对其进行外延生长。对PDB二极管的物理模型进行了理论分析。通过模拟计算和实验分析了本征层厚度和p层的面电荷密度对PDB二极管I-V特性的影响。通过实验设计优化了材料结构参数,测试了其I-V特性,使PDB二极管的开启电压降低到了0.06 V,将此样品应用到定向检波器中测得检波灵敏度为20~25 mV/mW。