地震ct設(shè)備？北京同度地震散射CT成像設(shè)備

大家好,今天小編來為大家解答以下的問題，關(guān)于地震ct設(shè)備，北京同度地震散射CT成像設(shè)備這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

本文目錄

1. 鉆孔地震
2. 北京同度地震散射CT成像設(shè)備
3. 地震層析(CT)反演

一、鉆孔地震

鉆孔地震根據(jù)場地勘查需求在儲存場地鉆孔內(nèi)布置檢波陣列，在場地表面或井中布置激發(fā)陣列，按照預(yù)定的參數(shù)激發(fā)地震波，采集經(jīng)由地下地層傳播后到達(dá)檢波陣列的地震波場信號，根據(jù)原始資料處理結(jié)果，確定儲存場地預(yù)定深度內(nèi)的地質(zhì)和地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造情況，特別是儲、蓋層組合的物性描述（包括沉積環(huán)境、巖性、厚度和分布范圍等幾何尺度、平均孔隙度等參數(shù)）和斷裂發(fā)育情況（Daley et al..2008, Freifelda et al.,2009）。

鉆孔地震方法包括VSP、CT等方法，需要鉆至或鉆透目的層位的一個或多個鉆孔。與地面地震比較，由于激發(fā)的地震波到達(dá)檢波器時至少少了一次淺部低速層對高頻能量的吸收作用，鉆孔地震采集信號的頻率較高，故而鉆孔地震的分辨率較高。鉆孔地震數(shù)據(jù)覆蓋的范圍僅限于鉆孔周圍或鉆孔之間。鉆孔地震一般作為常規(guī)地震的輔助手段。

不同鉆孔地震方法的采集設(shè)備可以互用，數(shù)據(jù)采集方法也存在相似之處，因此多種鉆孔地震方法同時采用時，需要考慮如何進(jìn)行鉆孔地震方法的組合，利用彼此可以互相借用的特點節(jié)省資源和經(jīng)費。另外，鉆孔地震數(shù)據(jù)采集時，對其他方法工作也有一定的影響，實際的勘查方案設(shè)計時，還需要考慮鉆孔地震方法與其他類方法的組合方式。以下針對兩類典型的鉆孔地震方法（VSP、CT），圍繞數(shù)據(jù)采集、處理和解釋三部分內(nèi)容，闡述其技術(shù)方法要點和相關(guān)問題。

（一）垂直地震剖面（VSP）

垂直地震剖面（VSP）觀測至少要求一個穿透目的層位或鉆至目的層位附近的鉆孔，在鉆孔內(nèi)分別布置多級檢波陣列，在地表或相鄰的鉆孔內(nèi)設(shè)計震源位置，按照預(yù)定的參數(shù)激發(fā)地震波，采集經(jīng)由地下地層傳播的地震波場信號，處理包含上、下行地震波場信息的原始資料，得到目的勘探層段的地震波場成像剖面，據(jù)此推斷儲存場地目的層段的地質(zhì)和地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造情況，特別是儲、蓋層組合的物性描述和斷裂發(fā)育情況（Daley et al.，2005;Daley et al.，2007）。

根據(jù)勘查需求，數(shù)據(jù)采集可以選擇零偏移VSP、非零偏移VSP、Walkaway VSP、3D VSP和井間VSP等多種觀測系統(tǒng)或這些觀測系統(tǒng)的組合。

VSP觀測一般采用炸藥、可控震源、電火花或軌道振動震源，激發(fā)縱、橫地震波。檢波器采用多級單分量或多分量水中檢波器。震源置于地表或激發(fā)孔內(nèi)，檢波陣列置于觀測孔內(nèi)，震源和檢波陣列通過電纜與地面接收和激發(fā)裝置相連，震源和檢波陣列可以在各自孔內(nèi)或地表移動。

正式觀測前首先根據(jù)已知地質(zhì)資料建立監(jiān)測區(qū)域的初始模型，利用射線追蹤方法進(jìn)行數(shù)值模擬，初步確定與勘查要求（成像范圍、覆蓋次數(shù)等參數(shù)）相匹配的采集參數(shù)；然后通過現(xiàn)場試驗確定觀測系統(tǒng)及組合方式，震源數(shù)目、震源類型、震源位置、震源間距、激發(fā)能量、頻率范圍和疊加次數(shù)，檢波器級數(shù)、檢波點距、采樣長度、采樣間隔，采集周期以及震源和檢波陣列的移動方式等參數(shù)，分析采集噪聲來源和提出抑噪措施，考察每個檢波器拾取波列的信噪比和信號可靠性。正式數(shù)據(jù)采集時利用試驗取得的參數(shù)采集地震波信號，針對每個檢波點考察垂復(fù)采集信號的首波到達(dá)時間、振幅和頻率以及信號的可重復(fù)性，識別勘查目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的波場特征。

VSP數(shù)據(jù)處理一般包括編輯、振幅恢復(fù)、波場分離、初至拾取、速度分析、衰減系數(shù)計算和成像等常規(guī)處理以及與常規(guī)地震類似的反演、屬性分析等后續(xù)處理過程。VSP數(shù)據(jù)處理對象分為兩類：零偏移距和非零偏移距VSP數(shù)據(jù)。零偏移距VSP數(shù)據(jù)處理內(nèi)容如下：

1）原始記錄解編及顯示，剔除不正常道；

2）初至波和監(jiān)控子波的頻譜分析，子波整形處理；

3）初至?xí)r間拾?。⊿波應(yīng)先進(jìn)行水平分量矢量合成）；

4）繪制平均速度和層速度曲線、時深轉(zhuǎn)換曲線；

5）選擇合適的反褶積參數(shù)，對上行波進(jìn)行反褶積；

6）上行波和下行波分離；

7）走廊切除，盡量做到深淺層疊加次數(shù)一致；

8）走廊疊加.不同濾波檔的VSPLOG顯示；

9）成果顯示：要求有效波清晰，干擾背景弱。圖頭內(nèi)容包括：隊號、施工井號、施工日期。震點號、井源距、觀測井段、炮井深度、子波檢波器深度、處理流程、處理單位、處理日期。

非零偏移距VSP數(shù)據(jù)處理（陳沅忠等，2011）的內(nèi)容如下：

1）原始記錄解編及顯示，剔除不正常道；

2）設(shè)計井旁地層速度模型；

3）三分量記錄合成，上行波與下行波分離，上行P波與上行P-SV波分離；

4）選擇合適的反褶積參數(shù)，對上行波進(jìn)行反褶積；

5）利用P波和P-SV波初至準(zhǔn)確計算，分別對P波、SV波記錄進(jìn)行動校正；

6）偏移疊加（或CDP轉(zhuǎn)換疊加），要求保持振幅處理，主要層位時間和振幅特征與井旁地震剖面一致，比例尺選擇按用戶要求而定，至少有一張與井旁地震剖面相同；

7）成果顯示要求、圖頭內(nèi)容同零偏移距VSP數(shù)據(jù)處理。

VSP資料解釋的對象包括走廊疊加剖面，非零偏成像剖面、過井地震剖面、鉆孔－測井資料以及地質(zhì)背景資料等。主要解釋手段包括地層對比、構(gòu)造解釋、地震波場分析、儲蓋層屬性預(yù)測等。VSP資料解釋的工作思路與主要方法與常規(guī)地震基本一致，其主要內(nèi)容一般包括：

1)VSP剖面與地面地震剖面、地質(zhì)剖面的對比，確定主要反射層的地質(zhì)層位，對層誤差估計，確定多次波成分以及產(chǎn)生的層位、傳播路徑；

2）速度分析，以列表或圖形的方式表示出平均速度、層速度、時深曲線等資料。對比它們與本井地質(zhì)剖面的關(guān)系，綜合分析它與鄰井及全區(qū)速度橫向變化的關(guān)系；

3）在鉆井過程中，用VSP資料對鉆頭以下勘探目的層進(jìn)行深度預(yù)測，并應(yīng)迅速提出鉆井的修正意見；

4）進(jìn)行地震波場分析，分辨各種類型的波，研究波的衰減規(guī)律和它與地層巖性的關(guān)系，對縱橫波VSP資料進(jìn)行綜合解釋，研究泊松比以及與巖性有關(guān)的其他地震信息；

5）研究井旁構(gòu)造形態(tài)的變化以及巖性的變化，與地面地震剖面認(rèn)真對比，提出對原地面地震剖面解釋的修改意見；

6）對其他特殊地質(zhì)任務(wù)的解釋研究。

（二）跨孔地震層析成像

跨孔地震層析成像（CT）要求至少兩個穿透目的層位或鉆至目的層位附近的鉆孔，在兩個鉆孔內(nèi)分別布置震源和檢波裝置，按照預(yù)定的采集參數(shù)激發(fā)地震波，采集經(jīng)由目的層位傳播的地震波場信號，根據(jù)提取的首波到達(dá)時間或振幅等參數(shù)反演目的層段的速度、衰減系數(shù)等波場參數(shù)空間變化，據(jù)此推斷儲存場地目的層段的地質(zhì)和地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造情況，特別是儲、蓋層組合的物性描述和斷裂發(fā)育情況。

跨孔地震層析成像的震源置于激發(fā)孔內(nèi)，檢波陣列置于另外一個鉆孔內(nèi)，震源和檢波陣列通過電纜與地面接收和激發(fā)裝置相連，震源和檢波陣列按照勘查需求在各自孔內(nèi)上下移動，震源間隔、檢波陣列中的檢波器數(shù)量和檢波點距等參數(shù)由勘查目標(biāo)確定?？缈椎卣饘游龀上駞^(qū)域一般應(yīng)略大于勘查需要的目的區(qū)域。時移跨孔地震監(jiān)測一般采用電火花或軌道振動震源，激發(fā)縱、橫地震波。檢波器采用多級單分量或多分量水中檢波器。

正式觀測前首先通過試驗以及勘查要求確定震源間距、激發(fā)能量、頻率范圍、疊加次數(shù)、檢波點距、采樣長度、采樣間隔、采集周期以及震源和檢波陣列的移動方式等參數(shù)，分析采集噪聲來源和提出抑噪措施，考察每個檢波器拾取波列的信噪比和信號可靠性。正式數(shù)據(jù)采集利用初始測試取得的參數(shù)重復(fù)采集地震波信號，針對每個檢波點考察重復(fù)采集信號的首波時差以及信號的可重復(fù)性，確定信號的首波時差的誤差范圍。

跨孔地震層析成像數(shù)據(jù)處理一般包括預(yù)處理和參數(shù)反演。預(yù)處理包括編輯、濾波、射線角度約束、井斜校正和靜校正等處理。參數(shù)反演包括走時或振幅拾取、建立初始模型、正演計算走時或振幅、利用理論計算與拾取走時或振幅差異求解模型修正量、模型修正平滑。根據(jù)理論計算與拾取殘差決定正演到模型修正迭代計算是否終止。

參數(shù)反演模型初始模型一般采用離散化參數(shù)模型；正演計算可采用射線追蹤法和波動方程求解法；修正量計算的Jacobi方程求解一般采用LSQR等方法（趙廣茂等，2011；趙連鋒，2002）。

跨孔地震層析成像資料解釋的對象包括速度成像剖面、品質(zhì)因子成像剖面、過井地震剖面、鉆孔測井資料以及地質(zhì)背景資料等。主要解釋手段包括地層對比、構(gòu)造解釋、儲蓋層屬性預(yù)測等。跨孔地震層析成像資料解釋的主要內(nèi)容一般包括：

1）研究地震波的縱橫波速度、衰減規(guī)律及其與地層巖性的關(guān)系，井間地層巖性的空間變化；

2）研究井間地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造形態(tài)變化。

二、北京同度地震散射CT成像設(shè)備

北京同度工程物探技術(shù)有限公司

地震法散射成像災(zāi)害預(yù)報技術(shù)

TST隧道地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)

優(yōu)勢

·適合鉆爆法、TBM隧道、輸水隧洞、礦井等地下工程；

·能避免虛報和漏報。

原理

建立在三維波場基礎(chǔ)上，同時考慮前、后、左、右不同方向的回波和縱波、橫波等不同類型。軟件主要功能包括方向濾波、速度掃描和合成孔徑偏移成像等技術(shù)。

·方向濾波濾除側(cè)向的反射波、直達(dá)波和面波，僅保留掌子面前方的回波，可避免虛報誤報。

·速度掃描能準(zhǔn)確確定掌子面前方圍巖波速分布，為巖體工程類別判定提供依據(jù)，提高預(yù)報的準(zhǔn)確性。

·基于地震散射的合成孔徑成像技術(shù)，具有更高的分辨率，不會漏掉巖溶與斜交構(gòu)造。

·可處理TSP203的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對TSP的技術(shù)升級。

配置

24道地震儀（德國加工），信號分離器，三分量檢波器（可選單分量），地震電纜，工程電腦，TST超前預(yù)報系統(tǒng)軟件。

地球物理儀器匯編及專論

煤礦CMP地質(zhì)災(zāi)害超前預(yù)報系統(tǒng)（MA認(rèn)證）

優(yōu)勢

·用于煤礦掌子面與采掘巷道兩側(cè)超前探測，預(yù)報煤巖構(gòu)造、巖溶、采空區(qū)等礦床地質(zhì)條件；

·有效地進(jìn)行三維波場分離，消除側(cè)向、頂板、底板回波，預(yù)報避免虛報誤報；

·基于地震散射合成孔徑成像技術(shù)，具有更高的分辨率，能可靠識別斷層、巖溶、采空區(qū)等地質(zhì)對象；

·精確確定掌子面前方圍巖波速和煤巖構(gòu)造變化，預(yù)報位置誤差小于10%。

配置

硬件：德國加工；軟件：同度物探自行開發(fā)。

主機(jī)

采集單元

控制單元

SSP地震散射剖面成像系統(tǒng)

優(yōu)勢

基于反射與散射聯(lián)合地質(zhì)模型和合成孔徑偏移成像技術(shù)。適合橫向變化劇烈和離散地質(zhì)條件，特別適合地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜山區(qū)、采空區(qū)和巖溶的有效探測。對于連續(xù)地質(zhì)界面、橫向劇烈變化構(gòu)造、采空區(qū)、巖溶以及風(fēng)化層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)地質(zhì)成像。同時確定巖土介質(zhì)的波速分布和巖土界面的位置與形態(tài)，可展現(xiàn)垂直二維剖面和三維結(jié)構(gòu)。具有圖像直觀和分辨率高等特點。

硬件：高分辨地震儀（德國加工），地面拖纜（免于插地）。

技術(shù)指標(biāo)：32、48、64通道可選，最高采樣率5μm，ADC:24

軟件：散射合成空徑成像技術(shù)，北京同度物探自行開發(fā)。

地球物理儀器匯編及專論

橋梁無損檢測新技術(shù)

橋梁CT

工作原理：對混凝土橋梁進(jìn)行聲波CT成像，用混凝土的聲波速度作為評價混凝土抗壓強度與密實度的定量指標(biāo)?；炷恋牟ㄋ倥c混凝土抗壓強度有正相關(guān)關(guān)系。

布置觀測方案：分別對混凝土梁板進(jìn)行二維CT成像，將二維CT圖像合成三維結(jié)構(gòu)圖像。

高分辨率聲波儀技術(shù)參數(shù)：

同度TD-BWG波紋管注漿密實性檢測系統(tǒng)

工作原理：波紋管的注漿缺陷表現(xiàn)為波阻抗局部異常。這種異常體在聲波激勵下產(chǎn)生散射波，通過對散射波的追蹤和偏移成像，確定缺陷的位置。這種散射波追蹤法具有較高的可靠性和空間分辨率，可以發(fā)現(xiàn)波紋管內(nèi)分米級的注漿缺陷。布置方案如圖：

地球物理儀器匯編及專論

案例：大廣高速河北段，甘肅成武、雷西等，上海大治河橋。

地球物理儀器匯編及專論

VSP成橋樁缺陷檢測分析系統(tǒng)

工作原理：樁體缺陷與上下結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生散射波。通過方向濾波技術(shù)濾除上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的下行波，保留下部結(jié)構(gòu)與缺陷的上行波。對上行波進(jìn)行偏移成像，呈現(xiàn)樁身缺陷的位置。

儀器：16道聲波儀，16道防水檢波器串（頻率20Hz～20kHz）。

案例：汶川地震災(zāi)后重建工作中的橋基樁檢測

地球物理儀器匯編及專論

三、地震層析(CT)反演

地幔熱柱-地幔亞熱柱-幔枝構(gòu)造形成與演化的認(rèn)識，不僅僅是人們的推斷及哲學(xué)的辯證思維，而且越來越多地得到地球物理學(xué)方面的論證。除了前述地球圈層及不同圈層具有一定速度差的探測，地球物理學(xué)家還運用地震層析(CT)資料探討地球內(nèi)部的物質(zhì)狀態(tài)。它不僅有助于人類更深刻地認(rèn)識地球的性質(zhì)，而且有助于解決某些長期以來懸而未決的科學(xué)難題，諸如地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物理物質(zhì)、動力學(xué)機(jī)制及地球演化歷史等(Woodhouse等，1984;傅容珊等，1992，1993;葉正仁等，1993)。

地球內(nèi)部物質(zhì)密度不均勻性的直接證據(jù)之一是來自地震層析的反演，Dziewonski和Woodhouse等分別用層析技術(shù)得出了上、下地幔S波和P波橫向不均勻性，并探討了展開的球諧系數(shù)，兩種不同來源地震數(shù)據(jù)反映上、下地幔橫向不均勻性有一定的連續(xù)性。但所得結(jié)果在670km深度置信度較低。傅容珊等(1993)在假設(shè)波速異常和密度異常滿足線性關(guān)系，以及上、下地幔橫向不均勻性在670km這一間斷面上下連續(xù)的條件下，用同一公式來表達(dá)Woodhouse和Dziewonski提供的分段描述上、下地幔密度分布的橫向不均勻性。(其中取γ=0.199，σ=3.13×10-5)。通過模型合成密度分布，得出地球250km、670km、2900km深度地幔密度分布圖(圖6-2)，表明地球內(nèi)部熱物質(zhì)上升過程中，剖面上既有一定的連續(xù)性，又有一定的形態(tài)改變。圖6-3則給出了剖面合成密度異常圖，從平面、剖面合成密度異常圖上有幾點值得關(guān)注:①所有穿太平洋的剖面均顯示出一個低密度異常體從核-幔邊界一直延伸至巖石圈底部;②在所有的大陸之下則均存在一個高密度異常體，其下限可深達(dá)1200～1300km。③在地幔的底界面上存在著高速體與低速體相間排列的特殊現(xiàn)象。

圖 6-2不同深度地幔密度分布圖

圖 6-3地球不同緯度剖面合成密度分布圖

這些現(xiàn)象可能表明如下的事實:①地球內(nèi)部在巨大的溫度差、壓力差、速度差等控制下，發(fā)生著強烈的物質(zhì)對流，也即“燒開水效應(yīng)”，它可能是地球幔-殼運動的驅(qū)動力，是幔-殼運動的初始力源;②熱物質(zhì)流的上升點往往是板塊構(gòu)造的增生邊界，如太平洋中脊，或者是大陸裂谷發(fā)生的部位;大陸塊之下應(yīng)是物質(zhì)對流的下降點，但熱物質(zhì)對流遠(yuǎn)沒有人們想象的那么規(guī)范;③熱物質(zhì)對流體系決定著大洋的打開、大陸的拼合演化，地幔熱柱構(gòu)造研究確實應(yīng)成為一次新的地學(xué)浪潮，它的影響所涉及是全球性的，并且涉及到地學(xué)的方方面面。

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