煤礦采區(qū)地震勘探不同檢波器接收試驗與分析

張利兵，董守華

煤礦采區(qū)地震勘探不同檢波器接收試驗與分析

張利兵，董守華

(中國礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

地震勘探面臨諸多挑戰(zhàn)，地震成果的不確定性與多解性、短周期與高預(yù)期的矛盾、高生產(chǎn)率與低信噪比的矛盾等急待解決，其中開展寬頻帶采集已成為拓寬頻帶寬度、提高分辨能力的基礎(chǔ)。全數(shù)字高密度三維地震勘探通過數(shù)字檢波器單點接收，高密度采樣的方式來實現(xiàn)地震勘探的寬方位角、小面元和高覆蓋次數(shù)，因此，地震檢波器作為野外數(shù)據(jù)采集過程中最為關(guān)鍵的采集前端設(shè)備，其性能的好壞及所采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到后續(xù)的處理與解釋等環(huán)節(jié)。為了對比數(shù)字檢波器與模擬檢波器的實際采集效果，并探討在野外實際數(shù)據(jù)采集中數(shù)字與模擬檢波器性能之間的不同，采用低、中、高不同固有頻率的模擬檢波器、單點數(shù)字檢波器與室內(nèi)數(shù)字檢波器組合6種檢波器進行接收試驗，對不同類型檢波器的地震記錄進行頻譜、信噪比等分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)字檢波器接收地震信號的頻寬和信噪比優(yōu)于模擬檢波器，并且數(shù)字檢波器室內(nèi)組合之后頻帶寬度和信噪比均變大；在低、中、高固有頻率的模擬檢波器中，低頻模擬檢波器的頻寬和信噪比效果好于中、高頻模擬檢波器；當(dāng)高密度采集時，疊加達到一定次數(shù)時，剖面信噪比變化不大，因此，可以根據(jù)不同深度目的層信號選擇合適的疊加次數(shù)。

高密度三維地震勘探；檢波器；模擬檢波器；數(shù)字檢波器；頻譜；信噪比

當(dāng)前，地震勘探的發(fā)展已進入面向地質(zhì)目標(biāo)體的綜合地震勘探階段[1]，地質(zhì)目標(biāo)越來越復(fù)雜、地質(zhì)需求越來越高。煤礦采區(qū)勘探開發(fā)為了綜合機械化開采和安全生產(chǎn)的需要，要求提高地震資料識別微小斷層、陷落柱的能力，分辨微小落差3 m的斷層[2]，同時由于煤層埋藏淺，頻率高，又要獲得深部灰?guī)r的反射波，所以接收地震信號要求寬頻帶，并且奧灰?guī)r具有埋藏深、頂界風(fēng)化嚴重的特點，常規(guī)采區(qū)地面三維地震成像差，得不到高信噪比高奧灰頂及其附近的反射波。

隨著地震勘探的發(fā)展，煤礦采區(qū)高密度勘探技術(shù)逐漸被推廣使用。例如從淮南礦區(qū)的高密度三維地震勘探初步應(yīng)用效果來看，其解釋落差2~5 m小斷層方面，精度遠遠高于常規(guī)的三維地震成果[3]。高密度地震勘探技術(shù)來源于1988年沙特石油公司提出的“高密度采集”方法，是一種“未授權(quán)采集”的思想。即野外采集不再受制于處理、解釋對野外空間采集密度的要求，而是采用高密度方式進行，處理、解釋根據(jù)需要選擇空間采樣密度[4]。高密度地震勘探可以采用數(shù)字檢波器，也可以采用模擬檢波器。因此，開展數(shù)字檢波器與傳統(tǒng)模擬檢波器應(yīng)用效果對比，開發(fā)和推廣有利于明顯提高分辨率的數(shù)字檢波器顯得尤為重要和迫切[5]。

動圈式模擬檢波器的發(fā)展已經(jīng)很多年，國內(nèi)外的很多學(xué)者對此做過研究。在國內(nèi)，徐錦璽等[6]研究了檢波器尾椎結(jié)構(gòu)對采集信號的影響；芮擁軍[7]通過實驗分析，提出了建立了針對常規(guī)檢波器地震數(shù)據(jù)的低頻恢復(fù)技術(shù)；孫超等[8]研究了檢波器傾角、檢波器與地表相對阻尼系數(shù)、地表介質(zhì)參數(shù)對耦合系統(tǒng)的影響。在國外，O. Euiseok[9]研究發(fā)現(xiàn)在某一頻率范圍和安裝角度下，檢波器頻率響應(yīng)與理論曲線相類似；B. Aron[10]將動圈式地震檢波器由電感式改進為電容式，并在檢波器外部增加反饋控制單元，大大提高了地震檢波器的性能；B. Ando等[11]提出了一種在某一頻率范圍內(nèi)高度靈敏的檢波器，該傳感器拒絕在所有其他頻率的振動。

數(shù)字檢波器性能的不斷提高也吸引了國內(nèi)外學(xué)者的注意。在國內(nèi)，曹務(wù)祥[12]通過試驗得出數(shù)字檢波器采集的資料，頻譜較寬，分辨率較高，與數(shù)字地震儀匹配較好，具有較強的信號接收能力，尤其是接收弱小信號的能力，是高分辨率勘探的首選檢波器；馮剛等[13]針對數(shù)字檢波器單點采集提出了在多域、多次應(yīng)用多種提高分辨率與信噪比方法進行迭代處理，既能提高資料的分辨率，又能提高信噪比。數(shù)字檢波器在國外也有相關(guān)研究，D. Mougenot[14]認為數(shù)字檢波器自身的優(yōu)點(如寬頻帶，高靈敏度)，同樣也是造成其缺點的原因(噪聲)；S.Michael[15]在實驗室內(nèi)對比了數(shù)字檢波器與模擬檢波器，分析了它們對不同振動強度波的振幅和相位響應(yīng)以及它們與理論響應(yīng)曲線的差異。

數(shù)字檢波器由于單點接收和自身的特點，通常采用室內(nèi)組合，取得了很好的效果。董世泰等[16]認為單檢波器接收使得想要的組合形式可以在資料處理中心來構(gòu)建，可以省略采集過程中的大量試驗炮，避免了大工區(qū)采用一種固定組合模式帶來的壓制變化噪聲的問題；胡軍輝等[17]通過數(shù)字組合技術(shù)中單點數(shù)字檢波器去噪技術(shù)、組內(nèi)靜校正技術(shù)、道組合技術(shù)的應(yīng)用，彌補了常規(guī)組合方式的不足，提高了資料品質(zhì)。

為了對比數(shù)字檢波器與模擬檢波器的實際采集效果，并探討在野外實際數(shù)據(jù)采集中數(shù)字與模擬檢波器性能之間的不同，通過祁南煤礦二維試驗段實驗數(shù)據(jù)，對比分析數(shù)字檢波器與串聯(lián)的模擬檢波器之間的優(yōu)劣，為煤礦采區(qū)高密度三維地震勘探檢波器的選擇提供依據(jù)。

1 野外試驗

1.1 試驗區(qū)地質(zhì)概況

試驗區(qū)位于淮北煤田的南部，在地層劃分上屬于華北地層區(qū)魯西地層分區(qū)徐宿小區(qū)。本區(qū)地層為第四系沖、洪積層覆蓋。區(qū)域內(nèi)主要地層由老到新層發(fā)育為奧陶系、石炭、二疊系、新近系和第四系。含煤地層為石炭–二疊系，含煤地層厚度約1 108 m，含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11等11個煤層(組)，含煤30余層，累計平均煤厚22.93 m，含煤系數(shù)約為2%；礦區(qū)內(nèi)可采煤層23、32、61、62、63、71、72、8、9、10等10層，累計可采平均厚度14.25 m，占平均總煤層厚度的62%。其中32、71、72、10四個煤層為本區(qū)主要可采煤層。

淺表層地震地質(zhì)條件簡單，試驗區(qū)地勢平坦，高差變化不大，一般+17.20~+23.80 m。障礙物主要有劉圩子、澮河等，這些均影響地震數(shù)據(jù)的正常采集。區(qū)內(nèi)潛水面深度一般在3~4 m，地下水豐富，且較穩(wěn)定，8~10 m厚，是較好的激發(fā)層位。

深表層地震地質(zhì)條件復(fù)雜，勘探區(qū)內(nèi)3、6和7煤層反射波能量較強，波形突出，相位穩(wěn)定；10煤層的反射波受埋藏深度的影響，能量相對較弱；太灰與奧灰位于10煤之下，埋藏深度更大，能量變小，反射波變?nèi)酰淮送?，區(qū)內(nèi)斷層較多，構(gòu)造較為復(fù)雜，給目的層的連續(xù)追蹤及斷層識別造成一定困難。

1.2 試驗設(shè)計及目的

本次試驗鋪設(shè)檢波器310道，道距10 m，炮距10 m，共150個物理點，井深10 m，藥量1.5 kg。在二維線上同一個檢波點布置6種檢波器接收，其中有4個不同自然頻率(2.5、40、60、100 Hz)的模擬檢波器， 1單點數(shù)字檢波器(DSU3)和4個呈面積組合(室內(nèi))數(shù)字檢波器(DSU3)接收，如圖1所示。試驗?zāi)康臑椋耗M檢波器與數(shù)字檢波器背景噪聲對比；分析對比模擬與數(shù)字檢波器采集資料的頻帶與信噪比差異；數(shù)字檢波器單點與多點組合，分析其對資料面貌、頻率與信噪比的影響；地震剖面疊加次數(shù)的選擇。試驗保證激發(fā)井深藥量等其余參數(shù)一致，實現(xiàn)單一變量原則。因此，具備非常良好的對比分析基礎(chǔ)。

圖1 檢波器布置

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 單炮分析

此次試驗得到的6種檢波器單炮記錄如圖2所示，采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量好，波組特征明顯，反射波能量較強，信噪比高，目的層反射波可識別，40、60、100 Hz這3種模擬檢波器面波干擾小，而2.5 Hz模擬檢波器，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合的面波能量較強。

以2.5 Hz模擬檢波器接收的單炮記錄為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，選取1處背景噪聲和3處不同目的層的時窗，對這4個時窗的地震信號進行頻譜和信噪比分析。剩下5種檢波器的單炮選取時窗與之相同。

2.1.1 單炮頻譜

由圖3a可知，在 6種檢波器中，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合、2.5 Hz模擬檢波器在低頻區(qū)最大振幅能量達到107數(shù)量級，其余3種模擬檢波器的頻譜最大振幅能量均為106數(shù)量級。除了2.5 Hz模擬檢波器頻譜振幅在低頻范圍內(nèi)較大外，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合的頻譜振幅在0~350 Hz的頻率范圍的振幅能量遠大于其他模擬檢波器，高頻范圍內(nèi)更加明顯。因此，保證高、中、低頻接收的地震信號，優(yōu)先采用數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合，在無數(shù)字檢波器情況下，宜采用低頻模擬檢波器。

圖3 6種檢波器單炮和背景噪聲頻譜

由圖3b可知，由于地震記錄背景噪聲一般是隨機的，頻率豐富，此次試驗的背景噪聲主要集中在0~350 Hz。對于4種模擬檢波器來說，在其自然頻率以下時，模擬檢波器的振幅響應(yīng)隨頻率以一定的坡度遞減，因此，對低頻噪聲存在壓制與衰減作用；但在相應(yīng)的自然頻率以上，高頻噪聲能量也下降很多，但2.5 Hz模擬檢波器在低頻范圍內(nèi)噪聲大。數(shù)字檢波器記錄所有頻率噪聲，在不同頻率上均有較好反映。由此可見，模擬檢波器有效頻帶范圍遠小于數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合的有效頻率范圍，其靈敏度也低于數(shù)字檢波器，所以檢測不到高頻噪聲。但同時也必須注意數(shù)字檢波器記錄的地震信號干擾大、信噪比低。

2.1.2 單炮不同深度反射波頻譜

因為大地具有濾波作用，所以檢波器對淺、中、深層反射波接收效果不一樣，為了分析不同深度目的層反射波的頻譜特性與信噪比，需要對比不同檢波器淺、中、深層反射波的接收能力。

圖4為單炮淺、中、深層反射波頻譜，對于淺層反射波，在圖4a中取某一固定振幅值4×105分析，對比6種檢波器在該振幅下的有效頻率范圍。數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合的頻寬為200 Hz左右，2.5 Hz模擬檢波器的頻寬約為120 Hz，40 Hz和60 Hz模擬檢波器的頻寬約為80 Hz；100 Hz模擬檢波器的頻寬約為40 Hz。由此可見，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合、2.5Hz模擬檢波器的頻寬和振幅遠大于其他模擬檢波器，并且模擬檢波器的頻率接收范圍和振幅最大值在其自然頻率附近，符合理論結(jié)果。

對于單炮中層反射波，在圖4b中取某一固定振幅值4×104分析，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合的頻寬為250 Hz左右，2.5 Hz模擬檢波器的頻寬約為150 Hz，40 Hz和60 Hz模擬檢波器的頻寬約為120 Hz，100 Hz模擬檢波器的頻寬約50 Hz。同樣可以看出，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合與2.5 Hz模擬檢波器的頻寬和振幅遠大于其他模擬檢波器，模擬檢波器的頻率接收范圍和振幅最大值在其自然頻率附近。

對于單炮深層反射波，在圖4c中取某一固定振幅值4×104為例來分析，發(fā)現(xiàn)6種檢波器接收到多為低頻信號，并且振幅較弱。數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合的頻寬約為110 Hz，2.5 Hz模擬檢波器的頻寬約為70 Hz，40 Hz和60 Hz模擬檢波器的頻寬約為40 Hz，100 Hz模擬檢波器在低頻范圍內(nèi)接收效果很差，信號能量小于4×104。根據(jù)以上分析可知，在深層低頻信號接收中數(shù)字檢波器及低頻模擬檢波器效果更好。

2.1.3 單炮不同深度反射波信噪比

a. 信噪比估計方法 通過野外試驗可以得到不同激發(fā)參數(shù)的單炮地震記錄，在單炮地震記錄上，初至波能量可以用來表示有效波能量，而在初至波到達之前的數(shù)據(jù)可以用來估計噪聲的能量，用這些數(shù)據(jù)的均方根來表示噪聲的振幅[18]：

圖4 6種檢波器單炮不同深度反射波頻譜

式中：為用于計算平均噪聲振幅的數(shù)據(jù)采樣點個數(shù)；d為記錄的環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)。

利用單炮資料的初至能量估算有效信號的初始能量0，結(jié)合球面擴散和吸收衰減的振幅計算結(jié)果，與初至之上環(huán)境噪聲所估算出的全炮噪聲能量，共同計算出最終采集信號的信噪比。并可利用信噪比圖對震源激發(fā)方式和覆蓋次數(shù)進行定量設(shè)計。

式中：dis為振幅能量擴散系數(shù)，0為振幅衰減系數(shù)，ref為界面反射系數(shù)為接收道數(shù)。

b. 單炮信噪比分析 上一小節(jié)對單炮淺、中、深層反射波的頻譜進行了分析，下面進一步對與淺、中、深層反射波相同頻譜分析的時窗進行信噪比分析，如圖5所示。

圖5 6種檢波器單炮不同深度反射波信噪比

從圖5a可以看出，對于單炮淺層反射波來說，模擬檢波器信噪比略高于單個數(shù)字檢波器，但數(shù)字檢波器室內(nèi)組合后，信噪比顯著增大，并且大于模擬檢波器；在圖5b中，對于中層反射波，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合與其他模擬檢波器的信噪比相差不大；在圖5c中，對于深層反射波信噪比分析可知，數(shù)字檢波器信噪比略高于模擬檢波器，數(shù)字檢波器室內(nèi)組合后，信噪比更好。綜上，說明對于深層反射波來說，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合有利于獲得高信噪比的地震記錄。

2.2 剖面信噪比

a. 覆蓋次數(shù) 二維地震觀測系統(tǒng)通常是炮點(激發(fā)點)、檢波點(接收點)等間距分布在測線上，且炮點距是檢波點距的整數(shù)倍。

依據(jù)覆蓋次數(shù)公式：

式中：為覆蓋次數(shù)，為激發(fā)點移動的接收道數(shù)，為接收道數(shù)。

以此次試驗為例，炮距10 m，道距10 m，接收道數(shù)160道為例，激發(fā)一次后激發(fā)點的排列移動1道檢波點距，即激發(fā)點移動1個接收道數(shù)，此時=1，得出=80，即160道接收最高覆蓋次數(shù)80次。其余覆蓋次數(shù)剖面類似，可得到覆蓋次數(shù)分別為16、32、64、70和80次的疊加剖面。

b. 不同疊加剖面信噪比分析 通過試驗得到了6種檢波器的不同疊加次數(shù)的疊加剖面，剖面疊加次數(shù)分別為16、32、64、70、和80次等，疊加剖面處理時遵循同一流程與參數(shù)。對地震剖面選取淺、中、深層反射波時窗進行信噪比分析如圖6所示。

圖6a為不同疊加次數(shù)剖面的淺、中、深反射波選取，時窗選取與單炮相同。在圖6b中，對于剖面淺層反射波來說，2.5 Hz模擬檢波器信噪比最高，40、60 Hz模擬檢波器略高于單個數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合，100 Hz模擬檢波器的信噪比最低，數(shù)字檢波器經(jīng)過室內(nèi)組合后，信噪比變大；在圖6c中，對于剖面中層反射波來說，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合與其他模擬檢波器的信噪比相差不大，但100 Hz模擬檢波器信噪比同樣遠小于其他5種檢波器，數(shù)字檢波器經(jīng)過室內(nèi)組合之后變大；在圖6d中，數(shù)字檢波器信噪比略高于模擬檢波器，數(shù)字檢波器室內(nèi)組合后，信噪比變高。

對于同一種檢波器不同疊加次數(shù)來說，不同深度目的層反射波的信噪比隨著疊加次數(shù)的增加而增加，但是疊加次數(shù)達到一定次數(shù)后，信噪比變化不大；對于相同疊加次數(shù)不同檢波器來說，在低疊加次數(shù)，模擬檢波器的信噪比略高于數(shù)字檢波器，在高疊加次數(shù)時，數(shù)字檢波器的信噪比略大于模擬檢波器。數(shù)字檢波器室內(nèi)組合后，信噪比變高；其中100 Hz模擬檢波器的信噪比遠遠小于其余五種檢波器。對于剖面深層反射波來說，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合、2.5 Hz模擬檢波器有利于獲得高信噪比的地震記錄。

3 結(jié)論

a. 從不同檢波器單炮頻譜可以看出，數(shù)字檢波器的振幅最大值為107，而模擬檢波器振幅最大值為106，說明數(shù)字檢波器靈敏度高于模擬檢波器；并且固定某一振幅值時，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合、2.5 Hz模擬檢波器的有效頻寬更寬。

圖6 6種檢波器剖面不同深度反射波選取及其信噪比

b.從不同檢波器單炮和疊加剖面的信噪比分析可以看出，數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合、2.5 Hz模擬檢波器的信噪比更高，數(shù)字檢波器組合之后比單個數(shù)字檢波器信噪比變大。

c.數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合與2.5 Hz模擬檢波器在剖面淺、中、深層反射波中有較高信噪比，當(dāng)疊加次數(shù)達到一定次數(shù)后，信噪比變化較小。因此，可以根據(jù)信噪比選擇適當(dāng)?shù)寞B加次數(shù)，減少施工成本和冗雜的數(shù)據(jù)。但是在采用數(shù)字檢波器時，疊加次數(shù)不能太少，在試驗區(qū)對于深層(埋深≥700 m)反射波來說，疊加次數(shù)不能少于64次。

d．在儀器條件允許下，煤礦采區(qū)地震勘探應(yīng)盡可能采用數(shù)字檢波器及其室內(nèi)組合，在沒有數(shù)字檢波器的情況下，盡量選擇低頻模擬檢波器。

[1] 凌云. 地震數(shù)據(jù)采集處理解釋一體化實踐與探索[M]. 北京：石油工業(yè)出版社. 2007. LING Yun. Practice and exploration of integration of seismic data acquisition，processing and interpretation[M]. Beijing：Petroleum Industry Press，2007.

[2] 楊貴祥，高銳，仲伯軍，等. 單點單分量高密度地震采集技術(shù)[C]//中國地球物理學(xué)會：中國地球物理學(xué)會論文集，2009：54–55.YANG Guixiang，GAO Rui，ZHONG Bojun，et al. High density seismic acquisition technology of applying single-point single-component[C]//Chinese Geophysical Society：China Geophysical Society，2009：54–55.

[3] 呂霖. 淮南礦區(qū)三維地震探采對比效果與實例分析[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2010，38(4)：69–71. LYU Lin. Comparing 3D seismic prospecting with mining verification and case study in Huainan coal mine[J]. Coal Geology & Exploration，2010，38(4)：69–71.

[4] ONGKIEHONG L. A changing philosophy in seismic data acquisition[J]. First Break，1988，6(9)：281–284.

[5] 張志鋒，劉勝，劉遠志，等. 數(shù)字檢波器與模擬檢波器采集效果對比[J]. 物探裝備，2013，23(1)：1–7.ZHANG Zhifeng，LIU Sheng，LIU Yuanzhi，et al. Acquisition data comparison between digital geophone and analog geophone[J]. Equiment for Geophysical Prospeting，2013，23(1)：1–7.

[6] 徐錦璽，呂公河，譚紹泉，等. 檢波器尾錐結(jié)構(gòu)對地震采集信號的影響[J]. 石油地球物理勘探，1999，34(2)：204–209. XU Jinxi，LYU Gonghe，TAN Shaoquan，et al. The influence of geophone tailcone structure upon acquired seismic signals[J]. Oil Geophysical Prospeting，1999，34(2)：204–209.

[7] 芮擁軍. 一種常規(guī)檢波器的低頻恢復(fù)方法[J]. 物探與化探，2016，40(6)：1198–1202. RUI Yongjun. Low frequency recovery method for a conventional geophone record[J]. Geophysical & Geochemical Exploration，2016，40(6)：1198–1202.

[8] 孫超，孫亮，何登科，等. 傾斜檢波器與地表雙自由度耦合效應(yīng)[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2020，48(4)：206–211. SUN Chao，SUN Liang，HE Dengke，et al. Study on the effect of dual-freedom coupling between the tilt geophones and the surface[J]. Coal Geology & Exploration，2020，48(4)：206–211.

[9] EUISEOK O. Geophone characterization for improved geologic structure evaluation[D]. The Pennsylvania State University，1996.

[10] BARZILAI A. Improving geophone to produce an affordable，broadband seismometer[D]. Californian：Mechanical Engineering Stanford University，2000.

[11] ANDO B，BAGLIO S，BENINATO A，et al. A seismic sensor based on IPMC combined with ferrofluids[N]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，2012，62(5)：1292–1298.

[12] 曹務(wù)祥. 模擬和數(shù)字檢波器的資料響應(yīng)特征對比分析[J]. 勘探地球物理進展，2007，30(2)：96–99. CAO Wuxiang. Comparing analysis between data from analog geophone and DSU[J]. Progress in Exploration Geophysics，2007，30(2)：96–99.

[13] 馮剛，畢麗飛，李建明，等. 單點數(shù)字檢波器地震資料特點及處理對策[J]. 石油地球物理勘探，2008，43(增刊2)：115–120. FENG Gang，BI Lifei，LI Jianming，et al. Seismic data character of single-point digital and processing strategy[J]. Oil Geophysical Prospeting，2008，43(Sup.2)：115–120.

[14] MOUGENOT D. How digital sensors compare to geophones? [J]. SEG Expanded Abstracts，2004，23(1)：5–8.

[15] MICHAEL S. Seismic sensing：Comparison of geophones and accelerometers using laboratory and field data[D]. Calgary：University of Calgary，2008

[16] 董世泰，高紅霞. 單點單檢波器地震勘探技術(shù)[J]. 石油儀器，2005，19(2)：66–68.DONG Shitai，GAO Hongxia. Seismic exploration single with one point single geophone[J]. Petroleum Instruments，2005，19(2)：66–68.

[17] 胡軍輝，陳雙廷，李虹，等. 單點數(shù)字檢波器資料數(shù)字組合技術(shù)研究[C]//SPG/SEG南京2020年國際地球物理會議論文集(中文)，2020：367–370. HU Junhui，CHEN Shuangting，LI Hong，et al. Research on digital combination technology of single-point digital geophone data[C]//Proceedings of SPG/SEG Nanjing 2020 International Geophysical Conference(Chinese)，2020：367–370.

[18] 王澤丹，唐傳章，王守東，等. 基于信噪比定量估算的采集參數(shù)設(shè)計方法[C]//SPG/SEG南京2020年國際地球物理會議論文集，2020：204–207.WANG Zedan，TANG Chuanzhang，WANG Shoudong，et al. Collection parameter design method based on signal to noise ratio quantitative estimation[C]//Proceedings of SPG/SEG Nanjing 2020 International Geophysical Conference(Chinese) 2020：204–207.

Reception test and analysis of different geophones in coal mining districts seismic exploration

ZHANG Libing, DONG Shouhua

(School of Resources and Geosciences, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China)

Seismic exploration faces many challenges, such as the uncertainty and multiple solutions of seismic results, the contradiction between short period and high expectation, the contradiction between high productivity and low signal-to-noise ratio, etc, which need to be solved urgently. Among them, the development of broadband acquisition has become the basis for broadening the bandwidth and improving the resolution ability. All-digital high-density 3D seismic exploration in coal mining area to improve the bandwidth and high resolution in seismic exploration has made obvious effect, the digital geophone single point reception and high density sampling way are used to achieve the wide azimuth seismic exploration, small surface and high folds, so in the process of seismic geophones for field data acquisition, the most critical acquisition front-end equipment, that its performance is good or bad, and collected data quality fit and unfit is directly related to the subsequent processing and interpretation. In order to compare the digital geophones and simulate the actual collection rate of detector, and to explore the field actual data acquisition of the difference between digital and analog detector performance, this paper used the low, medium and high frequencies of different analog detectors, single point of digital geophones with indoor six kinds of digital geophone array, the experiment was carried out, for the seismic records of different kinds of detectors, the frequency spectrum and the signal-to-noise ratio were analysis, it was found that the seismic signal frequency width and SNR of the digital geophones were superior to those of the analog detectors, and after the combination the bandwidth and the signal-to-noise ratio of the digital geophone were enlarged; In the analog geophones of low, medium and high natural frequency, the frequency width and the signal-to-noise ratio of the low-frequency analog geophone was better than that of the middle-high frequency analog geophones. In the case of high-density collection, when the stacking reaches a certain number, the signal-to-noise ratio of the seismic profiles does not change much, so the appropriate stacking times can be selected according to the signal of target layer of different depth.

high density 3D seismic exploration; detector; analog detector; digital detector; spectrum; SNR

請聽作者語音介紹創(chuàng)新技術(shù)成果等信息，歡迎與作者進行交流

P315.8; P631

A

10.3969/j.issn.1001-1986.2020.06.005

1001-1986(2020)06-0033-07

2020-10-15；

2020-11-13

國家重點研發(fā)計劃課題(2018YFC0807803)

National Key R&D Program of China(2018YFC0807803)

張利兵，1997年生，男，山西大同人，碩士研究生，研究方向為地震勘探. E-mail：2272245772@qq.com

董守華，1963年生，男，江蘇鹽城人，博士，教授，從事煤田地震勘探與地球物理測井教學(xué)與科研工作. zywt@cumt.edu.cn

張利兵，董守華. 煤礦采區(qū)地震勘探不同檢波器接收試驗與分析[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2020，48(6)：33–39.

ZHANG Libing，DONG Shouhua. Reception test and analysis of different geophones in coal mining districts seismic exploration[J]. Coal Geology & Exploration，2020，48(6)：33–39.

(責(zé)任編輯 聶愛蘭)