气枪震源子波基本概念
海上石油勘探地震作业流程及气枪震源介绍
Sleeve枪同步控制原理
单位中名海称油－服序号
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300cu.in Sleeve枪波形
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气枪组合
气枪组合目的：增加震源能量，提高有效频率成分， 提高气泡比。 根据勘探目的层以及勘探精度的需要，目前主要是采 用子波模拟软件来确定震源空气枪的组合方式，气枪 容量的大小，组合中气枪之间的距离，勘探作业中气 枪的沉放深度等。
本次勘探气枪震源改进
增加能量、扩展低频： 增大单枪容量 增加组合容量，选择合适的组合方式 加深气枪沉放深度
可能遇到的问题： 气枪同步问题 气枪的维修、维护问题（单枪连续工作能力 250000次） 空压机能力的问题。
单位中名海称油－服序号
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谢谢！
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典型气枪组合示意图
总容量750 Cu.in
150×2 80×2 115
80
55
40
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气枪震源子波实测方法图
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滨海518船气枪震源子波模拟图
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滨海518船气枪震源子波频谱图
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海上气枪震源参数
气枪震源位置（激光、声学系统） 气枪震源的各种参数（震源控制系统）
• 气枪压力 （2000psi） • 气枪沉放深度 （6米） • 气枪同步控制精度（±1ms） • 气枪容量误差（＜10%）
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Sleeve枪各种原理图
单位中名海称油－服序号
地震勘探常用术语及计算公式
欢迎共阅地震勘探缩写术语2-D Two Dimensional 二维。
3-C Three Component 三分量。
3C3D 三分量三维。
3-D Three Dimensional三维。
9-C Nine Component 九分量。
3分量震源╳3分量检波器=九分量。
传播。
H波H-wave 水力波。
IFP Instantaneous Floating Point 仪器上的瞬时沸点放大器。
K波K-wave 地核中传播的一种P波。
LVL Low Velocity Layer 低速层。
L波L-wave 天然地震产生的长波长面波。
NMO Normal Moveout Correction 正常时差校正，动校正。
OBS Ocean Bottom Seismometer 海底检波器。
P波P-wave 即纵波。
也称初始波、压缩波、膨胀波、无旋波。
QC Quality Control 质量控制。
Q波Q-wave 拉夫波。
Q处理Q Processing 补偿高频随距离的增加而损失的一种反褶积，它使波形不依赖时间。
通常Q是未知的，所以常估算为速度的3%（以米/秒表示时）。
二维地震勘探采用纵测线或非纵测线观测的方法得到剖面资料的地震勘探方法。
二维滤波频率-波数滤波，也叫f-k滤波。
它是根据有效波和干扰波在频率-波数谱上的差异来压制干扰波提高信噪比。
几何地震学地震波运动学是通过波前、射线等几何图形来研究地震波的传播规律，称为几何地震学。
人工神经网络是对人的大脑的模拟。
是欲大量的神经元（处理单元）广泛互连而形成的网络。
在地震勘探中用于地震速度的拾取；进行地震道编辑；进行地震属性表定；进行地震地层模式识别；求取储层特征；进行储层横向预测等。
入射角射线与界面法线的夹角。
它与各向同性介质中波前与界面的夹角相同。
三画反Q滤波得到的记录象是经过了低通滤波一样，称为Q滤波。
设计出一个与Q滤波特性相反的滤波器，对记录进行滤波，去掉地层的吸收作用，就是反Q滤波。
地震勘探基本知识
地震勘探基本知识一、基本概念1、地震：地壳的震动2、地震波：地壳质点震动向周围传播的形式。
3、地震勘探：用人工的方法（炸药爆炸、可控震源、电火花、空气枪等）使地壳产生震动，利用不同岩石中地震波传播规律不同的特性，探查构造寻找有用矿产的方法。
4、波阻抗：介质传播地震波的能力。
波阻抗等于波速与介质密度的[sub] [/sub]乘积（Z=Vρ）。
5、反射波：地震波在传播过程中遇到不同介质的分界面时，一部分按照光学原理发生反射，即反射波。
6、透射波：地震波在传播过程中遇到不同介质的分界面时，一部分按照光学原理发生透射，继续传播，即透射波。
入射波反射波透射波V[sub]2[/sub]ρ[sub]2[/sub]7、折射波：地震波以邻界角入射到介质分界面时，透射角等于90°，透射波沿界面滑行，引起上层介质震动而传到地表，这种波叫做折射波。
入射波折射波透射波V[s ub]2[/sub]ρ[sub]2[/sub]8、观测系统：检波点与激发点之间的位置关系。
9、排列长度：激发点与最远一道检波点之间的距离。
10、偏移距：激发点与最近一道检波点之间的距离。
二维观测系统（六次叠加）三维观测系统11、信噪比：有效波振幅与干扰波振幅的比值。
12、分辨率：两个波可以分辨开的最小距离叫做分辨率。
13、屏蔽：地震波传播到介质分界面后，一部分能量返回形成反射波，一部分能量透过界面继续往下传播，当遇到另一分界面时，一部分返回，另一部分透过界面继续传播。
第二个界面往回返的能量遇到第一个界面时，一部分能量返回下部，另一部分能量透过界面回到地表，地面接收到的第二个界面反射的能量大大降低，我们称这种现象叫作屏蔽。
上部界面的反射系数越大，则接收到的下部界面的能量越小，称屏蔽作用越厉害。
二、地震勘探的阶段划分（一）设计1、收集测区有关的地质、物探及测绘资料。
2、实地踏勘，了解地震地质条件（包括地形、地貌、植被、河流、道路、潜水位、新生界盖层厚度、岩性及结构、勘探目的层的埋藏深度、构造形态和断裂发育程度等等）。
气枪震源子波特征及应用研究
世纪 ６ ０年代 末至 ７ ０年代 初 ， 奥 科夫 斯基 、 尔 奇 舒 茨一 盖特 曼等根 据气 泡 震荡 的衰减 方 式 ， 建立 了气
枪 阵列 的理论模 型 ， 气枪震源 的使用 打下 了理论 为
基础 。通过适 当的组合 ， 气枪 阵列 有效地 提高 了输
出能量 并很好地 压制 了气 泡 的震荡 ， 改善 了记 录品
１ 气枪震 源的使用
在气枪 震源使用 前 ， 需要 根据气枪 震源 的特点
进 行激发方 法 的设计 ， 即在子 波模拟 的基础上 进行 组 合方式 的模 拟 ， 并通 过野外试 验确定 合理 的组 合 方式， 结合气 枪沉 放深 度试 验 ， 择合 适 的气 枪 激 选
发方 式 。
１ １ 子波特 性 ．
对 于煤 田高分辨 率 地震 勘探 ， 求 ： 要 ①震 源 子
波能量强 ， 以保证 子波 的穿透 力 ； 气 枪 阵列 组合 ② 激发 的子波初泡 比大 ， 以保证子波信 噪 比； ③激发子
气枪震源激 发子波特 征包括 ［ ： ３ ①首气 泡 的能 ］
量 ， 峰一 称 峰值 ； ②初 泡 比 ， 即首气 泡 脉 冲振 幅与第 二气泡 脉冲振 幅之 比（ 一般 技术规 范要求初 泡 比大
Ｖｏ ． １ ＮＯ ４ １３ 。 ．
Ａ ｕ ．， ０ ｇ ２ ０８
气 枪 震 源 子 波 特 征 及 应 用 研 究
朱 书 阶 一
（ 炭科 学研 究 总院西安研 究院 ， 煤 陕西西安 ７ ０ ５ ） １ ０ ４
摘 要 ： 绍 了 气枪 震 源 激 发 的 子 波特 征 、 择 沉 枪 深 度 的 原 则 和 各 种 气 枪 组 合 的原 理 。在 经 典 自由 气 泡 理 论 的 介 选 基 础 上 ， 不 同海 域 和 不 同 海 流 流速 条 件 下 ， 枪 震 源激 发 子 波 特 征 存 在 的 差 异 ， 别 是 初 泡 比相 差 很 大 的情 对 气 特
气枪：水下震源理论与操作 （Ⅱ）
第１１期（总第４４３期）国 际 地 震 动 态Ｎｏ．１１（ＳｅｒｉａｌＮｏ．４４３）２０１５年１１月ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎＷｏｒｌｄＳｅｉｓｍｏｌｏｇｙＮｏｖｅｍｂｅｒ，２０１５檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭殐殐殐殐地震科普气枪：水下震源理论与操作（Ⅱ）单枪ＰａｕｌＭＫｒａｉｌ（德克萨斯州立大学，休斯顿，美国）中图分类号： Ｐ３１５．６２； 文献标识码： Ａ； 犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２３５ ４９７５．２０１５．１１．００９２ 单枪２．１ 气枪的工作原理气枪是一种装置，它在水下释放空气的高压气泡并将其作为一种能源，产生用于地震反射测量的声波／压力波。
高压气泡在水中产生的压力变化与时间之间的函数关系，可以表征气枪特性。
为了了解气枪特性的本质，我们必须观察气泡释放后的持续运动情况，因为它控制着气枪特性的详细情况。
气泡的水下照片（图１）表明，气枪释放的气泡，可以假设成一个近似球形，并在后续的运动中保持该形状。
因此，我们可以将气泡视为空气球。
由于气泡内的初始气压大大超过了周围水的静水压力，气泡迅速膨胀。
气泡的快速膨胀在气泡周围会形成一个急剧升降的冲击波。
２．２ 气泡运动气泡运动的结果是形成一个从气泡中心向外围流体的径向位移，并形成向外传播的压力扰动。
随着气泡的膨胀，气泡的压力下降，直到与周围压力相当，但惯性会导致其过度膨胀，最终气泡压力会小于周围水的静水压力。
接着，快速膨胀的气泡在周围水压收稿日期：２０１５ ０５ ０５。
的作用下，开始收缩。
结果，气泡又被挤压到接近它原来的体积。
膨胀和收缩过程持续作用，使得气泡振荡，形成许多水波。
随着气泡振荡和压力变化，压力波也不断向外传播到水里。
我们对“近场”和“远场”的辐射范围还存在一些困惑，因为当前关于震源的描述有不同定义。
在物理学上，如果震源大小用犱表示，波长为犔＝犮／犳，其中，犮是水中声速，犳是频率，狉是震源到观测点的距离（图１）。
地震勘探常用震源分析
功，从爆炸中心向外依次形成破碎区、裂隙区和震动区 （见图 2），震动区仅引起介质发生弹性形变，产生弹性波， 也就是地震波。
WEI Liang （Geophysical Exploration Center, China Earthquake Administration，Zhengzhou Henan 450002）
Abstract: The source-excited seismic wave is a very important part of the seismic exploration process. Considering the various factors such as the purpose of exploration, the environment and economic benefits, it is important to choose the most suitable source. Since joining the work, the author has been exposed to three sources of shock, name⁃ ly the source of explosives, the vibrator and the source of the airgun. Therefore, this paper focused on the excitation principle, characteristics, use environment and construction management recommendations of the three sources. Keywords: seismic exploration；explosive source；vibroseis；air gun source
现代海洋地震勘探震源——气枪系统介绍
现代海洋地震勘探震源——气枪系统介绍【摘要】随着上个世纪三次石油危机的爆发，世界各国对能源安全越发重视。
传统的石油勘探也由陆地为主逐渐的发展到了海洋，上个世纪八九十年代相继有一批大型的海上油田被发现，这在一定程度上缓解了石油的需求压力。
海洋地震勘探是目前海洋石油勘探应用最广的一种，由震源激发和数据记录组成，再将采集到的信息进行处理分析得到海洋地层信息。
本文主要介绍了海洋地震勘探中震源——气枪系统的类型、工作原理。
【关键词】气枪电磁阀检波器1 气枪类型及工作原理气枪制造目前在全球呈现三分天下的格局：BOLT公司、SERCEL公司和ION 公司。
虽然各种气枪的结构不完全一样，但它们的原理基本相同，可概括如下：利用压缩机将空气压缩到一定的压力下（一般为2000PSI，现在为了在小容量的情况下获得较好的声源，也有将压力提高到2500PSI，甚至于3000PSI的）通过瞬间释放喷入海水中，从而产生声波信号。
压缩空气突然释放到水中，可产生短促、高能的地震脉冲。
气枪均由电磁阀、检波器和枪体三个组成部分。
电磁阀负责气枪的激发，检波器负责监视气枪的工作状态。
检波器将接收到的电信号传到气枪控制器，通过控制器的处理分析控制气枪的激发时间，使所有的气枪尽可能的控制在同一时刻（瞄准点）触发。
多个气枪瞬间的同时激发产生巨大的能量足以穿透底层，采集系统的电缆接收地层的反馈信息完成地震数据采集。
1.1 BOLT气枪（工作原理如图1所示）图1？BOLT气枪工作原理（1）从储气瓶出来的额定压力的高压气体经过控制面板分流到各个阵列的气枪。
高压气体首先经高压气管进入气枪返回腔，高压气压推动梭阀下移，封住主气室排气口，通过梭阀的中间孔给主气室充入高压气体。
（2）在返回腔和主气室充满高压气体时，返回腔内的梭阀受力面积远远大于主气室内梭阀受力面积，因此高压气体推动梭阀封住主气室排气口，梭阀处于动平衡状态。
（3）当电磁阀通电，吸合电磁阀内的阀芯打开返回腔内高压气体与枪体内部气体通路，给启爆室充高压气体，即返回腔内梭阀内侧充高压气体。
地震勘探常用术语及计算公式
地震勘探缩写术语2-D Two Dimensional 二维。
3-C Three ponent 三分量。
3C3D 三分量三维。
3-D Three Dimensional三维。
9-C Nine ponent 九分量。
3分量震源╳3分量检波器=九分量。
9C3D 九分量三维。
A/D Analog to Digital模数转换。
AGC Automatic Gain Control 自动增益控制。
AVA Amplitude Variation With Angle 振幅随采集平面的方位角的变化。
AVO Amplitude Variation With Offset 振幅随偏移距的变化。
AVOA 振幅随炮检距和方位角的变化。
CDP mon Depth Point 共深度点。
CDPS mon Depth Point Stack共深度点迭加。
CMP mon Mid Point 共反射面元。
共中心点。
CPU Central Processing Unit 中央控制单元。
CRP mon Reflection Point 共反射点。
D/A Digital to Analog 数模转换。
d B/octa d B/octve 分贝/倍频程。
DMO Dip Moveout Processing 倾角时差校正。
G波G-wave 一种长周期（40—300秒）的拉夫波。
通常只限于海上传播。
H波H-wave 水力波。
IFP Instantaneous Floating Point 仪器上的瞬时沸点放大器。
K波K-wave 地核中传播的一种P波。
LVL Low Velocity Layer 低速层。
L波L-wave 天然地震产生的长波长面波。
NMO Normal Moveout Correction 正常时差校正，动校正。
OBS Ocean Bottom Seismometer 海底检波器。
P波P-wave 即纵波。
也称初始波、压缩波、膨胀波、无旋波。
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（气枪震源xx、初泡比、xx-xx值）
描述气枪震源子波的主要参数有子波主脉冲能量（子波主脉冲零—峰值、子波主脉冲峰—峰值）、子波气泡周期、子波初泡比及子波频谱。
xx主脉冲能量
子波的主脉冲零峰值，即高压气体突然释放后所产生的第一个正压力脉冲的振幅值；零峰值是反应气枪震源子波能量大小的一个参数。
零峰值越高，意味着气枪震源输出的能量就越强。
主脉冲峰峰值，即震源子波的第一个压力正脉冲和第一个压力负脉冲之差，如图2-2所示。
它与主脉冲零峰值一样，是描述气枪震源能量的一个重要指标。
气枪震源子波能量的大小与零峰值及峰峰值的大小成正比。
研究表明气枪激发所产生的主脉冲零峰值A与气枪容量V 的立方根是成正比的。
xx泡比
气泡在振荡的过程中，产生第一个压力脉冲后会继续振荡产生多个气泡脉冲。
子波初泡比，即子波信号第一个压力脉冲振幅值和第一个气泡脉冲振幅值之比。
初泡比越大，说明气枪激发的信噪比越高，并且气枪震源子波及其频谱也越好。
通常情况下，子波初泡比不能低于
10.0。
研究表明当气枪容量的立方根增加时，震源子波初泡比也随之增大；当气枪沉放深度增加时，震源子波初泡比减小。
实际生产中，常使用工作压力2000Psi(1Psi=
6.895kPa)的气枪，
xx气泡周期
气枪产生的气泡在水中进行持续的振荡，这种振荡运动具有一定的周期性。
子波气泡周期，即子波主脉冲峰值时间与第一个气泡脉冲正峰值之间的时间差。
气泡周期与气枪压力和容量正相关，而与气枪沉放深度负相关。
xx频谱
子波的频谱直观的体现了子波的频带宽度及能量在不同频带范围的分布情况，并且反映出了气泡的振荡与虚反射作用对子波产生的影响，如图2-3所示。
频谱图低频端的曲线振荡明显是由于气泡振荡产生的，海面虚反射产生陷波点。
通常以-6db来衡量子波的有效频带宽度，震源子波的频率主要与气枪容量及气枪沉放深度有关。
气枪沉放深度增大，能量便向低频端移动。
气枪容量增大，激发子波的视频率变低。
对于远场子波，用主脉冲和第一个压力负脉冲之间的差值表示震源子波的能量，即子波峰－峰值（图4-3中A
p）。
远场子波初泡比用压力脉冲的峰－峰值A
p与第一个气泡脉冲的峰－峰值A
b（图4-3）之比表示。
初泡比越大，主脉冲占子波能量的比例越大，子波信噪比越高。
初泡比是气枪震源子波参数中最不稳定，最容易受到施工条件影响的参数。
气泡周期用主脉冲与气泡脉冲正峰值之间的时间表示，在气泡正脉冲很难确定的条件下，也可以用压力脉冲和气泡脉冲负峰值之间的时间表示。
两种情况得到的气泡周期几乎相同，标准偏差约为1-2%。
气枪震源xx影响因素
枪震源的工作参数，包括气枪容量、工作压力、震源沉放深度、电缆沉放深度等，和海面虚反射都会对气枪震源产生重要影响。
气枪震源工作参数对震
源子波的影响是共同作用的。
通过大量的现场试验，人们总结出很多气枪震源工作参数与远场子波品质参数的经验方程，对于理解气枪震源具有重要意义。
单枪容量在影响震源激发能量的同时（图4-5），还会影响震源子波的视频率。
通常震源子波能量与气枪容量的立方根成正比。
气枪容量越大，震源子波的视频率越低
气枪的沉放深度对气枪震源子波的影响包括能量、初泡比和频谱三个方面（图4-7）。
气枪沉放较浅，外界静水压力较小，气枪中的高压空气迅速释放到水中，气枪震源子波的脉冲宽度变窄，子波视频率向高频方向移动。
气泡振荡受到海面影响，造成能量损失，子波振幅变小。
同时气泡振荡作用受到削弱，子波初泡比增大。
随着沉放深度的增加，能量消耗减小，子波能量增加，但气泡振荡随之加强，子波初泡比减小。
子波视频率向低频方向移动。
震源沉放深度决定了震源虚反射的旅行时，从而造成不同的陷波作用，电缆沉放深度和震源沉放深度一样，会引起不同的虚反射陷波作用。
不同电缆沉放深度，不同频率的能量会发生改变。
当电缆深度由5m增加到10m时，优势频带内的能量随之增加；深度由10m增加到15m时，低频带的能量增加很小，但高频带能量出现明显降低。