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知識産權局:我國地震勘探採集技術實現專利崛起
中央政府門戶網站 www.gov.cn   2008年04月27日   來源:知識産權局網站

    地震勘探採集技術是地質勘探,尤其油氣、煤田資源勘探領域的核心技術。圍繞該技術,我國科技部組織了數十項863課題,如海上多波地震採集設備、用於探測天然地震的海底地震儀、深水油氣地球物理勘探技術、長排列大容量震源地震採集技術、高精度地震數字採集系統、地震勘探採集系統、淺海地區高精度地震勘探技術等相關課題研究,都取得了重大技術突破,逐步確立了我國在地震勘探採集領域的自主知識産權地位。

    依靠我國自主開發的數字化三維地震勘探採集技術,我國在冀東發現了儲量10多億噸的大型油田,還在山東沿海、新疆內陸、東海大陸架、南海海域發現了新的大油田、大氣田,為維護我國能源安全奠定了堅實的物質基礎。我國開發的地震勘探採集技術是集機械工程、物理學、數學、計算機學為一體的綜合性應用技術,覆蓋了設備製造、電路設計、芯片設計、算法設計、代碼編寫等核心技術,在全球具有領先地位。隨著我國技術在勘探實踐中不斷取得巨大成就,我國技術在國外廣受歡迎,國外市場已成為相關企業的主營收入來源。

    從專利部署看,我國地震勘探採集技術已經覆蓋各個核心技術領域,其專利實力居全球領先地位,初步實現了全球性的專利崛起。從我國公開的相關專利文獻看,該領域專利技術主要分佈在如下領域:

    檢波器相關發明。例如,200420092942.9號文獻涉及一種地震勘探數據採集系統中的沙漠採集埋置檢波器專用工具。它的護筒採用側開口式圓筒,解決了檢波器連接線從筒內順出的問題,護筒插入鬆散沙層,用挖沙勺將筒內細沙挖出,隨筒內細沙下降,護筒跟進,到達深度後,將底部浮沙挖凈,檢波器插入堅實沙層,可保證採集信號完好接收。如果遇到板結較硬的沙層,可使用側半圓式墩沙鏟墩出一個圓坑,用挖沙勺將細沙挖出。它解決了沙漠地震數據採集中埋置檢波器需使用鐵鍬開挖大坑的問題。

    顯示儀。例如,200610018388.3號文獻涉及一種便攜式重力與環境參數圖形顯示儀。它可進行野外流動重力觀測,可對溫度、濕度、氣壓等環境因素進行同步測量,同時提供重力觀測的實時位置、航向、速度以及日期、格林尼治時間或北京時間,為監測和研究地球重力場變化以及地球物理勘探提供可靠資料。

    地震記錄儀。例如,200610165382.9號文獻涉及一種本安型便攜式礦井地震記錄儀。該儀器由硬體和軟體兩部分構成。硬體主要包括:自製控制電路板、點陣式圖形液晶顯示器、銀漿導電膜、可充電電池組件和具有IP54防護等級的防護外殼、接插件等。軟體主要包括:監控模塊、記錄模塊、通信模塊以及數據處理模塊。自製控制電路板在硬體構成上採用了雙CPU設計方案,兩個CPU之間通過雙端口存儲器進行數據交換。該地震記錄儀與數字檢波器配合可用於礦井多分量地震勘探、面波勘探等。98232209.7號文獻涉及一種24通道淺層浮點地震儀數據採集控制技術。例如,200610058312.3號文獻涉及一種地震勘探野外採集過程的控制方法。通過現場旁站檢查與利用軟體在計算機上進行量化分析,它將被旁站檢查過,並確認施工質量合格的物理點作為標準物理點,將所獲得的地震記錄中勘探目的層的地震波參數作為對比的標準值,並依據勘探精度要求確定控制範圍,將沒有經過現場旁站檢查的物理點記錄與其對比,作為對沒有現場旁站的物理點記錄的評價依據,用以評價地震採集的施工質量與地震記錄質量。

    單站無線地震數據採集技術。例如,200480030107.5號文獻涉及一種單站無線地震數據採集方法和設備。該設備具有與地震勘探排列中的傳感器單元共處一地的記錄器,以及與中央記錄器直接通信的通信裝置。位於記錄器中和/或位於中央控制器中的存儲器,可以保存與傳感器單元相關的可更新位置參數。該方法包括:檢測地震能量,在傳感器位置記錄檢測的能量;通過從每個記錄器人工取回可拆卸的存儲器,或者通過信息的無線傳輸,或者通過借助電感或電纜連接器及傳送裝置,從每個記錄器移送信息,把記錄的信息傳送給中央記錄器。

    重力數據採集技術。例如,200410013395.5號文獻涉及一種多功能海洋重力儀數據採集系統,可廣泛適用於油氣、礦産、地熱勘探。其部件與連接關係是:GPS天線與GPS-OEM板的輸入端相連;GPS-OEM板的輸出端、模數轉換器的輸出端、復位鍵、選擇鍵分別與控制處理器的輸入端相連;控制處理器的輸出端分別與RS-232接口的輸入端、字符顯示器相連;RS-232接口的輸出端與計算機記錄系統的輸入端相連,計算機記錄系統的輸出端分別與打印機、監視器相連,參考基準源以及重力傳感器、外層溫度傳感器、內層溫度傳感器的輸出端分別與模數轉換器的輸入端相連。

    數據採集板、光纖接口板、數據處理板等電路板發明。例如,200510066006.X號文獻涉及一種用於地球物理勘探的地震數據採集板,分為兩部分:第一部分設置有地震數據採集接口、前置放大器模模塊、選擇控制模塊和模擬電源。第二部分設置有地震數據採集套片、現場可編程邏輯門陣列、時鐘源、數字電源和通信接口,在兩部分之間設置有相互通信用的接插件,前置放大器模塊採用兩級放大器結構,通信接口採用RS485電纜接口,現場可編程邏輯門陣列可實現上行數據格式轉換、下行控制信號的接收和處理。200520016900.1號文獻涉及一種用於地球物理勘探的地震數據採集板。200520008875.2號文獻涉及一種地震勘探數據採集記錄系統的光纖接口板。

    採集裝置發明。例如,03132032.5號文獻涉及一種無線高速地震勘探數據採集裝置,包括電臺、地震勘探檢波器、數據採集站等,該電臺選用擴頻數傳電臺,地震勘探檢波器選用三分量數字地震勘探檢波器,數據採集站裝在擴頻數傳電臺與三分量數字地震勘探檢波器之間。信號連接關係是:數據採集站通過CAN總線與檢波器連接,數據採集站的數據輸出線與擴頻數傳電臺的數據輸入線連接,由數據採集站將檢波器的數據緩存後,依時序先後經擴頻數傳電臺傳輸到紀錄中心。

    信號補償採集方法。例如,02123989.4號文獻涉及一種時頻域大地吸收衰減補償方法。它將野外採集的原始地震數據時間域的全頻地震信號通過數學方法分解為各個不同頻率段的地震信號,對每個頻率段的地震信號求取它的吸收衰減曲線,用計算出的吸收衰減曲線對相應頻率段的地震信號進行補償,對每個頻率段進行大地吸收衰減補償處理,將所有補償後的各個頻率段的信號重建為時間域的全頻信號。它可獲得更高分辨率的炮集數據,可回避干擾面波能量的影響,消除近地表引起的激發炮間能量差異。

    噪聲信號壓制方法。例如,200510073244.3號文獻涉及一種地震數據處理中壓制與激發源無關的背景噪聲的方法,它首先識別干擾波的橫向分佈,然後在頻率域利用無干擾道的振幅包絡對干擾道振幅包絡進行約束,提高地震記錄疊前資料的信噪比。它提高了高密度資料的信噪比,不影響正常道的原始波場特徵,是相對保真的去噪方法。

    單頻干擾消除方法。例如,200410102638.2號文獻涉及一種消除地震記錄信號中單頻干擾的方法。在地震測線上空有高壓輸電線通過的情況下,它採用消除地震記錄信號中單頻干擾的方法採集地震數據中的原始波形Si;在時間剖面上利用深層時間段確定單頻強干擾波yi的振幅、頻率和時延,作為整道地震記錄上的單頻強干擾波yi,原始波形Si減去單頻強干擾波yi,得到去除單頻強干擾波yi的地震記錄。

    成像誤差消除方法。例如,200410102632.5號文獻涉及一種消除起伏地表成像誤差的方法:採集觀測系統地震數據;對需要進行波場外推的地震數據抽成共炮點道集或共檢波點道集整理,獲得相應的已知波場;對起伏地表至外推目的曲面之間的區域進行外推網格的剖分;將原始波場數據從時間域變換到頻率域;用簡諧波擬合的方法計算出對應于剖分網格的外推算子;利用外推算子對地震數據進行波場的外推計算;將外推到目的曲面的波場數據從頻率域變換到時間域並成像,消除起伏地表成像誤差。

    串感應消除方法。例如,200610073118.2號文獻涉及一種解決地震勘探儀器串感應的方法。它在地震勘探儀器車的接地車梯的接地部分增加絕緣設施或做絕緣處理。採取該車體對地絕緣措施之後,串感應發生的次數從最初每天100多炮串感應記錄銳減到幾乎為零。該方法解決了困擾地震資料採集工作的串感應問題,提高了地震儀器有效信號的分辨率和記錄面貌的質量。

    地震勘探層位標定方法。例如,200710056451.7號文獻涉及一種基於疊前波場模擬的地震勘探層位標定方法,包括8個步驟:密度、聲波測井曲線的濾波與編輯;利用密度、聲波測井曲線計算波阻抗曲線;利用統計性子波合成地震記錄;合成地震記錄與井旁地震道對比,對測井曲線進行適當的拉伸處理;利用井旁地震道和測井反射系數曲線提取確定性子波;利用反射率法模擬疊前共反射點道集;模擬實際地震數據的處理,得到最終的合成地震記錄;利用最終合成地震記錄與井旁地震道對比,進行地震勘探層位標定。

    地表結構勘測方法。例如,200510080027.7號文獻涉及一種用橫波或轉換橫波勘探近地表表層結構的方法。它採用地面激發井中接收的方式,在調查地點垂直鑽井,井深根據岩性確定,橫波激發源採用鋼板結合枕木垂直井壁方向重錘水平敲擊的方式,在井中放置三分量檢波器,採用常規小型地震儀接收縱波和橫波信號,將採集到的資料記錄並作常規處理,得到準確的拾取橫波初至。它解決了純橫波野外表層調查時的激發和接收問題,同時在一個深度點上可取得縱波的表層資料。

    近似層替換靜校正方法。例如,200510107940.1號文獻涉及一種近似層替換靜校正方法。它採用接近表層結構的均勻介質替換實際的非均勻介質,把影響疊加成像的高頻分量去掉,保持地表觀測的地震波場,將靜校正的影響降到最低。它包括如下步驟:用常規地震勘探方法採集記錄地震數據;用常規方法調查記錄近地表的結構和速度物理量;計算平滑地表高程;計算平滑低降速層的速度;剝離與填充計算;採用常規的方法對完成基於高程面上的偏移成像處理和剖面解釋後的時深轉換。

    地震道間的時差消除方法。例如,200710121665.8號文獻涉及一種地震勘探單個檢波器記錄道室內譜均衡加無時差組合方法。現有技術中,單個檢波器的記錄道上各種干擾十分強烈,若模倣常規地震組合檢波的組合方法來消除干擾,仍然會使反射波的頻帶變窄,分辨能力降低。該發明在消除地震道間存在的三種時差,即靜態時差、動態時差、地層傾角時差之後進行組合疊加,有效保護了反射波的頻寬,提高了反射波的分辨能力。

    深度域疊前地震數據反演方法。例如,200610098674.5號文獻涉及一種高精度的深度域疊前地震數據反演方法。它包括如下步驟:採集單炮記錄;依據疊前炮集數據通過射線追蹤或波場延拓聚焦點到各個檢波點的波場延拓算子得到每一個成像點的聚焦算子;用得到的聚焦算子在偏移孔徑內與單炮記錄做褶積得到與每一炮對應的聚焦點炮道集;將聚焦算子和共聚焦點道集在時間域和空間域中同時做互相關運算得到網格點道集;將網格點道集通過拉冬變換得到對應成像點的CFP-AVP道集;將每個成像點道集疊加得整個二維資料疊前高精度分析剖面。

    地震勘探數據採集方法。例如,200510134758.5號文獻涉及一種單點單道高密度地震勘探數據採集方法。它採用單道、單只數字信號檢波器接收信號,將接收到的模擬信號直接轉換為數字信號後,輸出到信號採集站,採集站將傳輸的數字信號進行整理儲存,並進行處理,分解,形成地質資料;數字檢波器為每道一隻,每道之間的距離為5至10米。

    條帶狀地震採集方法。例如,200610098675.X號文獻涉及一種複雜地表區的條帶狀地震採集方法。它包括如下步驟:採用多線接收,接收線數根據已知參數確定,相鄰兩條接收線不産生空間假頻;相鄰接收線的位置相互平行;在條帶內根據地表和近地表地質條件布設炮點;地震數據採集,應用三維處理方法,形成地震剖面。

    柱面波三維地震勘探方法。例如,02149165.8號文獻涉及一種柱面波三維地震勘探方法。它用束狀、長排列,INLINE線中間放炮,INLINE方向小炮間距、小道間距等地震激發、接收系統進行地震採集;經基準面校正等處理後,對INLINE方向的某一炮線上各炮的公接收點疊加,將球面波組合成有限的柱面波反射記錄剖面;對應CROSLINE方向的公中心點動校正、公中心點疊加;形成柱面波疊加剖面;按柱面波反射進行偏移,形成柱面波偏移剖面。該方法適用於研究斷層、砂體及地震油氣平點異常等。

    通用地震勘探數據採集系統。例如,200610078860.2號文獻涉及一種地震勘探數據採集系統。它將接收到的信號進行儲存、管理、處理、輸出;將數個設有各自獨立IP地址的數字檢波器串聯後組成同樣數字道結構的SMGS數據鏈,道距為5米、10米。每個大線接口單元SLIM連接二串數字傳感器SMGS數據鏈,通過數傳電纜把每個SMGS的數據以二維SEG-Y格式或通過數據交叉站連接以三維SEG-D格式或IBM32位浮點格式記錄在磁介質上;中央記錄系統進行數據存儲管理和繪圖;並進行屏幕回放;在大線接口單元裏設有一個帶有RAM存儲器的計算機;對每條數據接收線使用一個數據排列管理單元IXU。

    海洋地震勘探數據採集系統。例如,200510055602.8號文獻涉及一種海洋地震勘探數據採集記錄系統,包括:主控工作站,用於控制系統執行各種功能命令;繪圖儀,用於繪製數據示意圖;磁帶機,用於記錄數據;外挂硬盤,用於記錄數據;質量控制及記錄工作站,用於控制所述繪圖儀、磁帶機以及硬盤繪製記錄數據;CPCI嵌入式數據採集處理機,通過以太網向主控工作站傳輸經過按時間抽取的地震數據,並接收主控工作站的控制命令和配置參數,將地震數據中的狀態數據剝離,將時序數據轉換為道序數據,加上導航數據,通過以太網將數據傳送到質量控制及記錄工作站。

    多波多分量地震數據採集系統。例如,02124275.5號文獻涉及一種多波多分量地震數據採集系統。其裝置由主機及其控制下的多個從機組成,主機為一個內置控制、通訊和處理等軟體系統的便攜式PC機,從機主要包括數據採集控制電路與模數轉換電路,自帶或外接電源,其電路板體積小,含三通道,可直接嵌入三分量檢波器中形成數字式三分量檢波器,亦可作為三道採集站。主機與從機間採用遠程分佈式控制,各從機間用多芯屏蔽電纜串接,可任意組合併沒有冗余設備。

    微地震監測系統。例如,200520033425.9號文獻涉及一種便攜式多通道微地震監測系統。其中,多個傳感器與多通道數據採集儀、普通電腦或PC筆記本電腦或工控機連接。多通道數據採集儀包括:可編程放大器、去假頻濾波器、多路復用器、A/D轉換器、速度控制與信號緩衝區、先進精簡指令控制器、程控增益選擇電路、CPU中央處理器、FIFO緩存器與USB接口、採樣監控軟體、電源調整電路等。

    地震模擬技術。例如,200510077727.0號文獻涉及一種模擬地震的物理實驗超聲波數據採集萬向定位裝置及其採集方法。該裝置是一種在超聲波數據採集過程中能夠全方位設定採集角度的裝置。萬向定位裝置設置在三維定位儀上;萬向定位裝置通過通訊端口與主機連接;三維定位儀包括萬向定位裝置和換能器;萬向定位裝置用於控制換能器旋轉,進行連續數據採集。

    此外,用於地震勘探和數據採集的炸藥下藥器、防噪盔、電纜等領域也出現了專利文獻。例如,01264895.7號文獻涉及一種地震勘探風井下藥器。99251720.6號文獻涉及一種炸藥震源消聲器。02207663.8號文獻涉及一種地震檢波器防噪盔。99235029.8號文獻涉及一種海底地震勘探的遙測電纜。00226892.2號文獻涉及一種海底多波地震勘探的數傳電纜。(葉東蕾) 

 
 
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