低頻地震勘探設(shè)備應(yīng)用闡述

■季松 劉都讓

（中石化石油工程地球物理有限公司裝備管理中心江蘇南京211100）

低頻地震勘探設(shè)備應(yīng)用闡述

■季松 劉都讓

（中石化石油工程地球物理有限公司裝備管理中心江蘇南京211100）

本文主要從地震勘探的激發(fā)與接收兩方面出發(fā)，重點對國內(nèi)外表現(xiàn)較為優(yōu)越的陸上低頻震源和檢波器設(shè)備進行了詳細闡述，并對低頻地震勘探設(shè)備的發(fā)展進行了展望。

低頻信號可控震源Nomad 65 Neo檢波器

0 引言

低頻信號由于其所具有的波長屬性，具備良好的穿透性，有利于開展特殊地表（含火成巖）及深層勘探、含油氣檢測、地震反演等方面的資料采集與解釋研究工作。震源和檢波器在低頻方面的性能是制約深層地震勘探的重要因素；為了能夠采集到深層弱反射有效信號，采用低頻震源、檢波器進行激發(fā)與接收是改善資料品質(zhì)的關(guān)鍵。

1 低頻地震震源

低頻震源與常規(guī)震源相比較，拓寬了頻帶，尤其是低頻成分較為豐富，能進一步提高資料品質(zhì)。近年來，震源在低頻技術(shù)上有了一些新突破。在炸藥震源方面，研究人員添加了鎂、硼、鈣等易氧化金屬的混合爆炸物，輸出能量明顯高于常規(guī)炸藥，增加了下傳的低頻能量，地震采集信息更加豐富；但這種新型炸藥仍在研制、試驗當中。而用于激發(fā)信號最低頻率小于5Hz的低頻可控震源已經(jīng)在國內(nèi)外較多項目中得到廣泛應(yīng)用。

1.1 國內(nèi)低頻地震勘探震源

東方物探作為可控震源低頻勘探技術(shù)的先行者與領(lǐng)跑者，經(jīng)過多年的技術(shù)儲備與發(fā)展，低頻信號從傳統(tǒng)的7-8Hz，擴展到如今的1.5Hz。2009年，使用KZ-28LF進行的先導(dǎo)性試驗，驗證了采用特殊設(shè)計的低頻可控震源KZ-28LF激發(fā)低頻地震信號（-1.5Hz）的可實現(xiàn)性[1]；隨后相繼推出了KZ-28LFV2和KZ-28LFV3。

2012年，北奧公司推出的低頻可控震源：BV620LF，其振動頻率為3-160Hz，改善了低頻有效信號的激發(fā)效果，并于2014年開始量產(chǎn)。同時，公司研制的EV56型高精度可控震源實現(xiàn)了又一次突破，多臺樣機已正式投入野外生產(chǎn)，它既是低頻震源也是寬頻震源，與國際同行相比，技術(shù)水平領(lǐng)先一代。INOVA公司自2009年推出AHV-IV可控震源；目前，該公司正在研制AHV-IV 480低頻震源，可實現(xiàn)3.5Hz的信號激發(fā)，將可控震源數(shù)據(jù)采集頻帶拓展到了低頻。

1.2 國外低頻地震勘探震源

在2009年歐洲地球物理年會上，法國Sercel公司宣稱其NOMAD 90型可控震源使用的最低頻率為5Hz[2]。截至2015年，法國Sercel公司相繼推出了新型超重型寬頻可控震源Nomad 65Neo、Nomad 90 Neo。Neo系列震源主要改善了振動器的機械設(shè)計，新增了一些功能，提高了生產(chǎn)率及可靠性；先進結(jié)構(gòu)設(shè)計使其能產(chǎn)生高質(zhì)量的低頻信號；穩(wěn)固的底板提高了高頻信號的高保真度；并擁有極低的全驅(qū)動頻率：如Nomad 65 Neo（5.4 Hz）、Nomad 90 Neo（4Hz）。2015年12月，中石化地球公司新疆阿東三維施工使用了Nomad 65 Neo，從現(xiàn)場收集的資料看，震源在滿驅(qū)出力時能夠?qū)崿F(xiàn)低頻4.7Hz。近些年，中東多個地震勘探項目使用該系列震源。

2 低頻地震檢波器

傳統(tǒng)檢波器的工作頻率都在10Hz～500Hz，靈敏度約28V/ (m/s)，自噪聲高，動態(tài)范圍小，已經(jīng)不能滿足低頻勘探的需要。隨著一些新接收技術(shù)的發(fā)展，采集低頻數(shù)據(jù)更具備了可實現(xiàn)性。

2.1 國內(nèi)低頻地震勘探檢波器

西安物探裝備分公司生產(chǎn)的超級檢波器SN系列，SN4靈敏度與常規(guī)檢波器相當，但自然頻率達到4.5Hz；SN5系列地震檢波器擁有較常規(guī)檢波器超過四倍的靈敏度，自然頻率低至5Hz。該系列檢波器在國內(nèi)中石油、中石化等市場被廣泛使用；?SN4、SN7C系列檢波器產(chǎn)品還遠銷中東、中亞、非洲及南美地區(qū)。

2013年5月，國內(nèi)sercel俊峰公司完成了SG-5的產(chǎn)業(yè)化工作，SG-5檢波器可單只應(yīng)用和組合使用、能與當前任何陸地模擬儀器相匹配。該檢波器自然頻率5Hz±7.5%,低頻有效響應(yīng)達到2Hz，靈敏度也相對較高80V/m/s±5%。SG-5低頻高靈敏度檢波器推出后，引起了廣大客戶的積極反應(yīng)，BGP、Comesa、CGG、BP等多個國內(nèi)、外客戶組織進行了野外的采集應(yīng)用對比試驗；并在物探市場上得到逐步推廣應(yīng)用。據(jù)了解，中石化也正在研制寬頻加速度檢波器，其設(shè)計帶寬可達：0.5-320Hz。

2.2 國外低頻地震勘探檢波器

在國外，數(shù)字地震加速度檢波器得到了普遍應(yīng)用，SG-5在國際市場上也受到較多用戶的積極關(guān)注和響應(yīng)并占有一定的市場。

sercel公司研制生產(chǎn)的DSU1-428、DSU1-508可提供從0 Hz拓展到800 Hz的寬頻帶線性相位和振幅響應(yīng)，使得記錄無衰減的10Hz以下頻率成為可能。數(shù)字地震加速度檢波器記錄低頻信號的優(yōu)點是畸變性低、相位和振幅相應(yīng)好、動態(tài)范圍大、功耗低。數(shù)字檢波器與普通檢波器的性能比較見下表1。

表1 數(shù)字檢波器與普通檢波器的性能比較

3 結(jié)語

（1）低頻地震勘探項目中數(shù)國內(nèi)BV620LF和國外sercel公司Neo系列可控震源應(yīng)用較多；隨著下一代地震采集技術(shù)DSA的不斷成熟，將能有效解決寬頻帶激發(fā)的問題；

（2）低頻（寬頻）檢波器將朝著具有頻帶寬、動態(tài)大、靈敏度高、自噪聲低、功耗小、體積小、重量輕等特點的方向發(fā)展。

由于本人專業(yè)知識與技術(shù)水平有限，以上闡述內(nèi)容不足不妥之處，敬請專家同仁批評指正！

[1]陶知非,趙永林,馬磊.低頻地震勘探與低頻可控震源 [J].物探裝備,2011,21(2)

[2]陶知非，蘇振華，趙永林，馬磊. 可控震源低頻信號激發(fā)技術(shù)的最新進展 [J]. 物探裝備，2010，20(1)

P315[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-284-1