埕北工区使用ARKTOS气枪震源施工中的问题及解决办法

ARKTOS气枪震源结构简介 ARKTOS气枪震源由六大系统组成:动力系统、履带传动系统、液压系统、冷却系统、电器系统和地震设备系统。 其地震设备系统包括:空压机、水枪、泥枪、MACHA控制器、发电机组、操纵台等。其中水枪有16支,成鱼形(Fish)排列组合,如图1所示。

大容量气枪震源及其波形特征

大容量低频组合气枪震源已成功应用于南海北部海陆联测实验及陆上水库实验，其信号传播最远距离可达255km．为了探讨气枪信号的波形特征，从广东省地震台网数据中选择了台基相同、震级与震中距相近的珠海台的地震记录，将气枪震源、天然地震和爆破三种震源的波形特征进行了对比分析，结果表明，气枪信号特征明显，信号主频4～8Hz，振幅±0．15μm·s^-1，波形一般具有3～5个峰值，并随时间有规律变化，易于准确识别．实验探测结果说明，这种能量强、重复性好、探测精度高、绿色环保的枪阵组合震源可广泛应用于海洋与陆地深部结构研究．

大容量气枪震源特征及地震波传播的震相分析

利用大容量气枪震源在陆上水库进行地震波激发试验,研究陆上水库环境下激发气枪震源所产生的地震波特征及传播距离.试验结果表明,大容量气枪震源是具有丰富的10Hz以下低频信号的低频震源,其激发的地震波具有传播距离远,穿透深度深的特点.在185km长的测线上均记录到了气枪信号,成功检测到Pg,Pc,P2,PmP和Pn等多组震相,并在此基础上对地下深地壳结构进行了一维速度结构正演,讨论了该区域壳幔过渡带的低速结构.气枪震源还具有一般炸药震源不具有的特征,如长期定点重复激发和有效转换S波的优点,是陆上进行长炮检距深穿透地下结构研究的一种优良人工震源.

气枪震源在地球深部结构探测中的应用研究进展

介绍了气枪震源的发展历史、工作原理、激发参数、性能指标,及气枪震源的最新发展动态.由于气枪震源的优越性,使得气枪震源成为新兴的、环保的、绿色的人工震源,在地球物理学中得到迅速推广和广泛应用,如国外的LARSE和SIGHT计划,及国内的南海东北部海陆联合勘探计划,都是利用气枪震源进行深部地球物理探测的成功实例.通过对气枪震源的容积能量、激发频率、沉放深度等的分析和讨论,探讨气枪震源在地球深部结构探测中的进一步应用.

气枪震源激发模式及应用

气枪震源是一种重要的人工地震震源。气枪阵列理论的提出,使得气枪阵列设计技术日趋成熟,并能够在石油勘探和地球物理探测中得到更加广泛的运用。气枪震源在不同领域中应用时,需要不同的组合和激发模式,以适应不同的探测要求。加强主脉冲和加强气泡脉冲,是目前两种主要的气枪激发模式。通过比较研究两种气枪激发模式,讨论各种激发模式在激发时间、气枪间距、频率、分辨率等方面的差异,为气枪震源的广泛运用提供依据。

气枪震源地震动效应分析

迄今为止，人类关于地球内部结构、组成和演化的知识仍主要来源于人们从天然地震引起的地震波中获取的信息．尽管天然地震能量大、探测范围广，但其发生的频率低、位置不确定、定位精度差，因此利用天然地震探测地球内部精度相当低．与天然地震相比，人工震源的位置及激发时间可以精确控制且重复性好，因此具有很高的探测精度．但常用的人工震源（如爆破震源、电火花震源、锤击震源及列车震源）激发的能量均无法与天然地震相提并论，

云南宾川大容量气枪震源波形频谱特征分析

2011年云南省地震局、中国地震局地球物理研究所在云南省宾川县大银甸水库开展了大容量气枪激发实验.为了深入研究气枪震源激发波形的特征,本文对不同距离台站记录的波形进行了频谱分析,对气枪激发震源的能量进行了计算,并将彩凤台气枪信号的波形、频谱特征与天然地震进行了对比分析.结果表明,1次激发相当于ML0.7的天然地震.对相近震级天然地震波形的频谱与气枪激发波形的频谱进行对比后发现,气枪震源激发波形频率小于15Hz,主频多数集中在2～5Hz;气枪震源激发的地震波中低频信号较相当震级的天然地震明显;1次激发释放的能量为8.90×106j,相当于2.4kg硝铵炸药的当量.

气枪震源资料反褶积方法及处理流程研究

不同工作条件下气枪震源产生的信号会存在细微差异,反褶积方法能在一定程度上消除由震源变化引起的记录信号变化。为了去除气枪震源子波信号,获取气枪源到台站之间的格林函数,通常需要选取一种恰当的方法对地震波形数据进行反褶积处理。频率域水准反褶积和时间域迭代反褶积是在接收函数等领域已被广泛使用的2种反褶积方法。本文以云南宾川主动源资料为例,对比了利用这2种方法处理气枪震源信号的效果,结果表明,在计算效率方面,频率域水准反褶积方法更具优势;在处理结果的信噪比方面,时间域迭代反褶积方法表现更好,P波初至也更清晰。此外,进一步讨论了在多炮资料的处理过程中反褶积和叠加等操作的顺序问题,最后提出了从气枪震源资料中提取气枪源到台站之间的格林函数的一般流程。

气枪震源弱信号提取的可靠性初步分析

基于数据合成仿真、气枪震源激发信号的实际处理,由叠加信噪比、波形相关系数及相位偏移等3个定量指标,系统评价线性、相位加权和S变换等3种叠加方法提取强背景噪声下弱信号的实际性能,并定量估计叠加结果的可靠性。通过对以上3种方法叠加结果的综合探讨,初步对比分析后认为,线性叠加虽然信噪比较低,但波形畸变最小;相位加权叠加信噪比较高,相位偏移小,但波形质量与线性叠加的结果相比偏离较大;S变换叠加可获得相对较高的信噪比,波形幅度损失小,但存在一定的相位偏移现象。因此建议,当波形质量和时间精度均要求较高时宜用线性叠加。但气枪震源激发有限时选择叠加方法应有所偏重,若要求波形高保真,宜选择S变换叠加;若要求时间高精度,可选择相位加权叠加方法,以合理实现弱信号的有效提取。

利用气枪震源探测大陆浅部的地震学研究回顾与展望

气枪震源在大陆浅部探测中的应用日益广泛。首先描述了大容量气枪震源在陆地水体内的激发特征,分析了其由海洋转入陆内水体激发实现的激发模式、激发环境和探测方法的转变;然后介绍了气枪震源在探测大陆浅部速度结构及监测弹性波速随时间变化当中的应用;最后简述了气枪震源在地震学研究中的潜在应用及面临的挑战。实践证明,陆地水体内激发的气枪震源是一种绿色、环保、高效的人工重复震源,其激发的信号可用于区域尺度的地壳结构成像,在一定程度上可替代传统炸药震源。同时,其激发的高度重复的信号可用于弹性波速随时间变化的监测,测量精度可达到10^(-4)。气枪震源是一种新型的、发展中的震源,仍需要对其震源特性和信号处理技术开展深入的研究以拓展其在地震学研究中的应用。

陆地水体气枪震源探测技术回顾与进展

地下介质应力场的状态及其变化监测研究,可促进对地震物理过程的认识和理解.高精度波速测量为微弱的应力变化监测提供了可靠的技术手段,但高重复性的震源是研究地下介质微弱变化的关键.近十几年来的探索和实验表明,陆地水体气枪震源是一种较为理想的重复性人工震源,具有高度可重复、绿色环保和测量精度高等特点.本文对陆地水体气枪震源探测技术的发展历程进行了回顾,介绍和总结了陆地水体气枪震源技术的系统构成、性能特点及相关应用,主要包括在地震前后物理过程、断裂带介质变化和工业开采区生产监测等方面的进展,探讨了目前在推广应用中面临的问题及重点发展方向,为利用陆地水体气枪震源技术开展地下介质动态监测研究提供了佐证.

新疆2次中强地震前气枪震源反射波震相走时异常变化初步研究

以新疆2次5级左右地震为震例样本,选取震中附近石河子台、石场台和乌苏台记录的2013年8月以来的气枪震源信号数据,依据反射波震相,采用互相关检测技术等,研究2次5级左右地震前走时变化特征,得到如下研究结果：①根据单双层“3400走时表”速度模型,参考理论PmP走时选取震相窗是可靠的;②2次5级左右地震前3个台站记录的PmP走时变化均出现4个月和2个月左右不同程度的低值异常过程,相对走时变化幅度约为0.1％～0.26％,距震中较近的石河子台、石场台的异常特征显著于较远的乌苏台;③2次5级左右地震前走时异常变化时间和幅度均存在差异,这可能与震级和震中位置有关.

海上多子阵立体组合气枪震源优化设计

应用气枪震源子波模拟软件,针对海上常用的6子阵,进行了不同气枪阵列组合情形下的震源子波模拟试算,提出了适应深水区地震勘探要求的立体阵列组合和交错排列组合的气枪阵列。子波模拟试算结果表明,多子阵立体阵列的设计能优化震源子波,同时,将传统的子阵列排列改成交错排列,将气枪阵列的大容量气枪放置在子阵中间位置可以明显提高子波性能,为深水区复杂地质结构条件下的震源设计参数优化提供理论依据。

立体延迟气枪震源分析

立体延迟气枪震源可拓展平面震源的低频端能量、补偿高频端的陷波点,有利于深海油气地震勘探的中深部目的层成像。基于四子阵列气枪震源,本文对比了不同排列方式、不同激发延迟值时立体阵列的输出特征;利用优选出的凸形立体延迟阵列在深水区开展地震资料采集,获得比平面阵列更高信噪比及分辨率的地震数据;着重讨论了子阵列深度差、激发时间差、阵列对称性及关枪标准等主要影响因素,给出了中肯的建议。

利用气枪震源信号研究2016年云龙M_S 5.0地震前后波速变化特征

以2016年5月18日云南云龙MS5.0地震为例,选取距震中较近的3个台站和较远的5个台站记录的2016年1—9月的气枪震源信号,使用互相关检测技术得到地震前后这8个台站各自稳定震相走时变化特征。结果表明:云龙地震前,各台均存在不同程度的走时异常变化。离震中较近的3台站中,震中西侧和东侧台站走时变化有一定差别,但都在地震前的3、4月变化较大;而离地震较远的5个台站则变化趋势特征一致,幅度略有差别;离地震较近台站走时变化幅度明显大于离地震较远台站;地震前小于0.7 m的水位变化并未对各台走时变化产生实质性影响。同时对比了云龙台FSQ水管倾斜的形变观测数据,监测到同一时段地下应力发生变化。

利用聚类分析方法研究新疆呼图壁大容量气枪震源重复性

为研究造成新疆呼图壁大容量气枪震源重复性波动的原因,利用2015—2016年新疆呼图壁气枪震源激发池岸边的一台地震仪记录的3 214次激发信号,采用聚类分析中层次聚类方法和波形信号互相关技术,以相关系数大于0.95、对应相似度距离为0.05为标准对气枪震源信号进行聚类分析,将信号分成了2类。对可能造成气枪信号重复性波动的几种原因进行讨论,结果表明这种信号的重复性波动是气枪激发时压力不同造成的,建议通过控制激发压力的方法来解决这一问题。

气枪震源激发条件对走时变化观测结果的影响

基于4支单枪容量2 000 in3的气枪组成的阵列,2017年2月在宾川地震信号发射台大银甸水库内开展了不同激发气枪压力、沉放深度和水平位移情况下的对比试验。利用发射台周边9个流动宽频带数字地震仪与震源附近3个参考台的数据,使用互相关时延检测的方法计算了不同激发条件下的气枪信号的走时变化,并结合激发条件进行了分析。研究表明:(1)不同气枪压力或沉放深度下,激发的气枪信号的波形和互相关系数存在明显差异;(2)气枪压力从9 MPa升为15 MPa,走时变化可达0.06 s;(3)走时变化的可能原因是主频段(3~5Hz)中的相对高频成分发生变化,相对低频成分未变化,二者耦合在一起形成了伪走时变化;(4)由于气枪信号不同时窗走时变化不尽相同,技术手段难以消除压力的影响,所以建议未来气枪激发时固定激发条件;利用已有资料做走时变化相关研究时选用震幅相近的数据。

沉放深度对气枪震源激发信号影响的试验研究

以2014年11月福建街面水库气枪震源激发试验观测数据为研究对象,利用基于互相关的时延估计法对不同沉放深度及不同水深的气枪激发展开研究,分析沉放深度及激发环境水深对气枪震源激发信号到时的影响。结果显示:激发位置不变,气枪沉放深度在8—30 m范围内变化时,震中距为13 km的测震台站记录到的气枪信号的首脉冲到时差异很小,而气泡脉冲到时则有明显差异,且随着沉放深度的增加,气泡脉冲信号到时提前,8 m沉放深度与30 m沉放深度气泡脉冲的到时差近80 ms,这种变化与布设在库底的海底地震仪记录到的信号变化相一致,分析认为这种变化与气枪沉放深度增加引起的气枪激发信号的周期减小有关;在不同水位开展的相同沉放深度的激发信号差异不大。因此,应用气枪震源监测地壳介质变化时需注意气枪震源沉放深度变化所带来的影响。

气枪震源的理论子波研究

以经典的自由气泡振荡理论为基础 ,重点剖析了国外两种最具代表性的气枪子波理论模型。通过大量的实例计算和分析论证 ,并结合气枪子波实测资料 ,在旧模型的基础上提出了气枪理论子波修正数学模型。将修正模型用于实例计算 ,所得理论计算结果与实测子波非常接近 ,从而验证了修正模型的可靠性。利用计算的理论子波可以进一步作气枪阵列优化分析 ,这为现场的气枪阵列设计提供了参考依据。

陆地水体气枪震源重复性的影响因素及控制方法

近十几年的实验研究表明,气枪震源是一种较为理想的重复性人工震源,可监测地下介质波速的微弱变化,服务于地震物理过程的分析研究。气枪震源信号重复性的进一步提高,有利于提升波速变化的监测精度。结合陆地水体气枪震源的技术系统和激发环境,分析了陆地水体气枪震源重复性的影响因素和改善方法。在硬件系统方面,通过气枪激发间隔选择,激发延迟监控和反馈补偿,装置定期维护等方面确保气枪震源的激发同步性,保持激发系统每次激发的状态一致。在数据分析方面,采用反褶积方法降低震源环境变化对信号的影响,一定程度上消除源场信号的差异。通过软硬件的联合改善,可进一步提升气枪震源的重复性,为利用陆地水体气枪震源进行地下介质动态变化研究提供技术支撑。