聶明濤

(中石油東方地球物理公司國(guó)際部科威特項(xiàng)目組，河北涿州072751 中石油東方地球物理公司吐哈物探處，新疆哈密839009)

張全勝

(河北賽賽爾俊峰物探裝備有限公司，河北 徐水 072550)

丁冠東，張向東，封召鵬

(中石油東方地球物理公司國(guó)際部科威特項(xiàng)目組，河北 涿州 072751)

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低頻單點(diǎn)接收技術(shù)的應(yīng)用效果

聶明濤

(中石油東方地球物理公司國(guó)際部科威特項(xiàng)目組，河北涿州072751 中石油東方地球物理公司吐哈物探處，新疆哈密839009)

張全勝

(河北賽賽爾俊峰物探裝備有限公司，河北 徐水 072550)

丁冠東，張向東，封召鵬

(中石油東方地球物理公司國(guó)際部科威特項(xiàng)目組，河北 涿州 072751)

傳統(tǒng)的地震采集過(guò)程中，為了壓制規(guī)則干擾、提高資料信噪比，多采用組合接收技術(shù)。隨著室內(nèi)處理技術(shù)水平的不斷提高和高分辨率采集技術(shù)的要求，地震采集開(kāi)始倡導(dǎo)使用單點(diǎn)接收技術(shù)。通過(guò)分析對(duì)比低頻檢波器SG-5在海內(nèi)外的應(yīng)用效果認(rèn)為：在常規(guī)可控震源勘探中，單只SG-5與常規(guī)檢波器組合接收效果相當(dāng)；在低頻可控震源勘探中，單只SG-5低頻優(yōu)勢(shì)較為明顯；SG-5在保持高頻的同時(shí)，拓展了低頻，減少了檢波器的使用數(shù)量，降低了野外放線壓力和城區(qū)放線難度。

檢波器；單點(diǎn)接收；低頻；高靈敏度

野外數(shù)據(jù)地震采集工作是石油勘探開(kāi)發(fā)的第一步，而檢波器接收的地震信號(hào)是地震采集的第一步和后續(xù)資料處理和解釋的基礎(chǔ)。單點(diǎn)接收技術(shù)最初是基于傳統(tǒng)動(dòng)圈式模擬地震檢波器的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(Q-LAND技術(shù))[1]，但近年來(lái)伴隨著基于MEMS(micro-electro-mechanical system)技術(shù)的數(shù)字檢波器的問(wèn)世，單點(diǎn)接收技術(shù)被渲染成基于數(shù)字檢波器的采集技術(shù)。但是，數(shù)字檢波器與采集站的一體設(shè)計(jì)意味著分包商如果想應(yīng)用數(shù)字檢波器必須同時(shí)更換電纜設(shè)備，使得數(shù)字檢波器的推廣受到很大限制。低頻地震勘探是近年來(lái)非?！盁帷钡脑掝}，吸引了國(guó)內(nèi)外地震學(xué)者的眼球[2]，低頻可控震源被逐漸應(yīng)用于科研和生產(chǎn)中。低頻激發(fā)需要有對(duì)應(yīng)的低頻檢波技術(shù)才能獲得相應(yīng)的高分辨率地震資料。低頻檢波器SG-5是傳統(tǒng)模擬檢波器向數(shù)字檢波器的過(guò)渡性產(chǎn)品，筆者對(duì)其在海內(nèi)外的應(yīng)用效果進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比研究。

1　低頻檢波器SG-5的理論特性

組合接收技術(shù)通過(guò)信號(hào)采集時(shí)單道內(nèi)各只檢波器之間進(jìn)行規(guī)則干擾波壓制，以提高地震資料信噪比。為了壓制隨機(jī)干擾，設(shè)計(jì)的組合點(diǎn)距要大于或等于相干半徑，檢波器組合使有效波能量得到加強(qiáng)，干擾波得到壓制，資料信噪比得到提高[3]。但是，因?yàn)楦蓴_波和有效波頻率是交差混疊的，組合接收壓制干擾波的同時(shí)，也會(huì)降低有效波能量，尤其是高頻部分受組合接收壓制衰減嚴(yán)重。

由于規(guī)則干擾的視速度變化不大，因此較容易分析組合對(duì)規(guī)則干擾波的壓制[4]，而組合對(duì)有效反射波的壓制則需要不同的地質(zhì)模型、觀測(cè)系統(tǒng)做具體討論[5]。但是不同組合基距對(duì)單炮資料頻率的整體影響比較容易對(duì)比出差異。如圖1所示，組合基距越大，對(duì)規(guī)則干擾和地震資料有效高頻壓制的損失越明顯。隨著室內(nèi)地震資料處理技術(shù)的不斷提高，組合接收技術(shù)對(duì)接收頻率的改造已經(jīng)不能適應(yīng)深層目標(biāo)、巖性勘探的需求，地震勘探開(kāi)始提倡單點(diǎn)接收技術(shù)。

圖1　單點(diǎn)接收與不同組合基距采集數(shù)據(jù)頻譜分布對(duì)比[1]

圖2　SG-5與SG-10振幅響應(yīng)對(duì)比

低頻檢波器SG-5是河北賽賽爾俊峰物探裝備有限公司推出的一款高靈敏度、低頻的新型模擬檢波器，屬于動(dòng)圈式速度檢波器，該檢波器不僅具有與成串檢波器基本等效的輸出靈敏度，還擁有低至5Hz的低頻響應(yīng)能力。SG-5通常單只使用，適用于常規(guī)勘探和單點(diǎn)高密度采集，尤其適用于城區(qū)等組合接收無(wú)法實(shí)施的區(qū)域采集作業(yè)。從圖2的振幅響應(yīng)特性來(lái)看，單只SG-5的靈敏度遠(yuǎn)高于單只SG-10；在頻率10～1000Hz范圍內(nèi)，單只SG-5響應(yīng)與單串6只組合的SG-10基本相當(dāng)；在低于10Hz時(shí)，單只SG-5響應(yīng)優(yōu)于單串6只組合的SG-10。SG-5在保持高頻的同時(shí)，拓展了低頻，減少了檢波器的使用數(shù)量，降低了野外放線壓力和城區(qū)放線難度。

表1是SG-5與SG-10的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比，在自然頻率和靈敏度等方面均有很大差異；雖然SG-5沒(méi)有數(shù)字檢波器的抗電磁干擾能力強(qiáng)，但由于其引線短，具有良好的線圈對(duì)稱性，可部分避免常規(guī)檢波器組合由于電纜線過(guò)長(zhǎng)、線圈電阻不對(duì)稱引入的電磁干擾。

2　應(yīng)用效果

2.1Comesa應(yīng)用效果

最早關(guān)于SG-5的試驗(yàn)是由墨西哥石油公司和Comesa地球物理公司做的，試驗(yàn)采用的是單只SG-5和單串6只組合的SG-10，采用小藥量激發(fā)。通過(guò)采集單炮對(duì)比(圖3)可見(jiàn)，在0～10Hz頻段，單只SG-5其單炮能量明顯優(yōu)于常規(guī)檢波器，且差異不僅限于低頻噪聲的能量，說(shuō)明單只SG-5對(duì)低頻信號(hào)有很強(qiáng)的拾取能力；單只SG-5未對(duì)拾取信號(hào)進(jìn)行任何壓制，包括有效反射和噪聲干擾。圖4是去掉低頻面波后的采集單炮對(duì)比，SG-5采集單炮高頻信號(hào)依然清晰完好，靈敏度高，可得到與常規(guī)檢波器組合等同的地震資料品質(zhì)。

表1　SG-5與SG-10技術(shù)指標(biāo)檢波器型號(hào)自然頻率

圖3　采集單炮對(duì)比(頻率0～10Hz)

圖4　采集單炮對(duì)比(去面波)

2.2CGG應(yīng)用效果

2014年7月，法國(guó)地球物理總公司CGG專門(mén)進(jìn)行了低頻可控震源采集的SG-5與常規(guī)單串6只組合的SG-10的采集效果對(duì)比(圖5)。試驗(yàn)采用Nomad 90大噸位可控震源，激發(fā)參數(shù)為：掃描頻率1～200Hz，掃描長(zhǎng)度60s，炮點(diǎn)距10m，檢波點(diǎn)距5m。從圖5的試驗(yàn)結(jié)果可知：①單只SG-5在1～60Hz頻段，采集資料的連續(xù)性和信噪比與SG-10組合接收基本無(wú)差異；②單只SG-5在1～3Hz頻段，中深層采集資料的連續(xù)性明顯優(yōu)于SG-10組合接收[6]。

2.3BGP應(yīng)用效果

東方地球物理公司(BGP)吐哈物探處、遼河物探處、北疆物探處都做過(guò)單只SG-5與常規(guī)檢波器組合接收的效果對(duì)比，結(jié)論基本一致：①在井炮和常規(guī)可控震源勘探中，單只SG-5與常規(guī)檢波器組合接收效果相當(dāng)；②在低頻可控震源勘探中，單只SG-5低頻優(yōu)勢(shì)明顯。

2015年BGP承擔(dān)的某海外超大過(guò)渡帶地震勘探項(xiàng)目中，接收參數(shù)為SG-10兩串沿接收線線性組合，由于項(xiàng)目涉及大面積城區(qū)施工，因此無(wú)法按圖形擺放的區(qū)域采用SG-10單串扎堆。為了比較SG-10單串扎堆與SG-10兩串線性組合采集資料的差異，進(jìn)行了接收對(duì)比試驗(yàn)，同時(shí)增加了單只SG-5的采集效果對(duì)比。

試驗(yàn)采用AHV-IV380可控震源激發(fā)，50%出力，掃描頻率6～86Hz，掃描長(zhǎng)度12s，GSR(GeoSpace Seismic Recorder)存儲(chǔ)式節(jié)點(diǎn)儀器接收。試驗(yàn)在同一個(gè)檢波點(diǎn)上同時(shí)布設(shè)單只SG-5、SG-10單串扎堆、SG-10兩串線性組合，分別與3個(gè)GSR采集站連接。試驗(yàn)的目的是對(duì)比3種接收方式的單炮資料品質(zhì)差異，為確定城區(qū)接收參數(shù)提供指導(dǎo)建議。

圖6是單點(diǎn)和組合接收單炮地震記錄對(duì)比圖；圖7是單點(diǎn)和組合接收單炮頻譜對(duì)比圖。從圖6可以看出，單只SG-5與SG-10單串扎堆效果相當(dāng)，SG-10兩串線性組合信噪比明顯優(yōu)于前兩者，但是單炮信噪比高低不是評(píng)價(jià)地震采集資料優(yōu)劣的唯一標(biāo)準(zhǔn)。由圖7可知，單只SG-5和SG-10單串扎堆能量明顯比SG-10兩串線性組合的能量要強(qiáng)，這是由于線性組合對(duì)接收信號(hào)的壓制造成的；單只SG-5的單炮頻譜，尤其是高頻部分，明顯優(yōu)于SG-10單串扎堆和SG-10兩串線性組合，頻譜較好的原始資料更有利于后期處理。

圖5　SG-5和SG-10采集資料疊加剖面對(duì)比

圖6　單點(diǎn)和組合接收單炮地震記錄對(duì)比圖(共檢波點(diǎn)道集)

3　結(jié)論

1)隨著低頻可控震源和高密度勘探技術(shù)的推廣，拓展了單只低頻檢波器的市場(chǎng)應(yīng)用前景。常規(guī)采集過(guò)程中為了追求單炮高信噪比，通常采用組合接收技術(shù)，為了減少組合接收壓制噪聲的同時(shí)對(duì)有效波的損失，提高室內(nèi)資料處理的發(fā)揮空間，單點(diǎn)接收技術(shù)受到加倍推崇。

2)低頻檢波器SG-5可與目前市場(chǎng)上任意有線、無(wú)線模擬陸地采集儀器匹配使用，有效低頻響應(yīng)達(dá)到2Hz，與低頻可控震源和寬頻勘探采集技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用效果更明顯。

3)單只SG-5接收通過(guò)減少檢波器數(shù)量，得到與常規(guī)組合檢波器相當(dāng)?shù)馁Y料，降低了野外放線工作量；應(yīng)用于信噪比較好地區(qū)的常規(guī)勘探，有利于降低勘探成本。

4)單只SG-5抗電磁干擾能力優(yōu)于常規(guī)檢波器串，在城區(qū)或者工業(yè)區(qū)等存在工業(yè)干擾的區(qū)域應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯。

圖7　單點(diǎn)和組合接收單炮頻譜對(duì)比圖

[1]陶知非，馬磊，張慕剛.單點(diǎn)接收的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的回顧與展望[J].物探裝備，2013，23(3)：141～149.

[2]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)：71～76.

[3]曹務(wù)祥.檢波器組合問(wèn)題的分析[J].石油物探，2008，47(5)：505～510.

[4]李慶忠，魏繼東.高密度地震采集中組合效應(yīng)對(duì)高頻截至頻率的影響[J].石油地球物理勘探，2007,42(4)：363～369.

[5]李慶忠，陳祖鈞.組合效應(yīng)對(duì)反射波的改造與壓制[J].石油地球物理勘探，1984，19(1)：1～20.

[6]賽賽爾俊峰物探裝備有限公司[Z].SG-5產(chǎn)品宣傳手冊(cè)，2014.

[編輯]龔丹

2016-01-16

聶明濤(1983-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事石油地震采集資料現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)控和采集方法研究工作，niemingtao@cnpc.com.cn。

P631.44

A

1673-1409(2016)29-0028-05

[引著格式]聶明濤，張全勝，丁冠東，等.低頻單點(diǎn)接收技術(shù)的應(yīng)用效果[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2016,13(29):28～32.