24D－A新型檢波器在地震勘探中的應用

石磊軍 鮑五堂 邱兆泰 賈建川

河北省煤田地質局物測地質隊

24D－A新型檢波器在地震勘探中的應用

石磊軍 鮑五堂 邱兆泰 賈建川

河北省煤田地質局物測地質隊

石磊軍，男，1962年生，高級工程師，長期從事機電技術和管理工作。

隨著我國地震勘探技術的發展，地震勘探對野外數據采集的信息量和精度要求越來越高。野外資料采集是整個勘探過程的前沿，檢波器性能是取得原始資料的關鍵所在。研究、開發、生產的新型高輸出寬頻帶、大動態、失真度小、低噪聲、高頻檢波器，能有效提高地震波的信噪比、分辨率和有效信號的采集。本文通過對比試驗和野外生產實驗證明了24D－A新型寬頻帶大動態高頻地震檢波器的優勢。

隨著我國地震勘探技術的發展，地震勘探不斷從淺地層走向深地層，從構造地質走向巖性地質，從厚層變為薄層，從陸地轉向海洋，從沉積盒地走向復雜山地。無論是老油田還是新探區，地震勘探難度大大增加，若要獲得油氣新發現不僅力度大。還要增加新裝備、加速新技術、新方法的投入，才是有效的加速勘探力度的有力保障．也是我國能源可持續發展的有效途徑。

目前，從我國地震勘探行業現狀來看，地震勘探難度越來越大高精度現代化地震儀器所配套的模擬地震檢波器技術性能也要求越來越高。地震檢波器是地震數據采集的第一關，檢波器高性能顯得尤為重要。

指標對比

地震勘探是項系統工程，從震源激發，地震檢波器性能、地下地質條件、大型地震儀性能、資料采集、處理解釋方法等，這項整體工程各個環節也不能忽視。野外資料采集是整個勘探過程的前沿尤為重要，是取得原始資料的關鍵所在。檢波器與大地藕合的頻率響應好否，當然也與震源激發有關，但在激發條件確定后其決定著資料的優劣，若資料不佳后期工作再努力也無濟于事。沒有記錄到信息，在處理過程中不會無中生有，可見檢波器性能如此重要。

24D－A模擬地震檢波器，以吸收國外先進技術，研發具有自主知識產權的新產品，技術指標及性能完全滿足現代教字化大型儀器的采集要求，又經濟又實用，適合我國國情的高性能檢波器。24D－A新型檢波器具有高輸出寬頻帶、大動態、失真度小、低噪聲、高頻的性能，提高地震波的信噪比、分辨率和有效信號的采集，解決了常規模擬檢波器動態范圍小，諧波失真大，頻帶不寬的野外采集瓶頸問題?？蓮V泛應用于石油、天然氣等地震勘探，更好地應用于煤田探測、工程地震、工業巖測等領域。

目前地震勘探由于難度加大，要求地震檢波器有如下性能技術指標。

（1）檢波器應有寬頻帶特性

24D－A新型地震檢波器，本身頻帶寬度可以從5～1000Hz．它由于結構阻尼高達1.5，對固有頻率已沒有實際意義，而形成通頻阻尼。這樣就具有對低頻面波有所抑制，而對高頻有所提升的幅頻響應特性。

（2）檢波器應有諧波畸變要小（失真度）的特征

大型儀器與通用檢波器失真度相差3－4數量級，通用檢波器失真度目前嚴重的制約著大型地震儀器高精度性能的正常發揮。實際上也是對高性能地震儀器的高代價的浪費！從量上分折通用檢波器失真度量級0.1%看，折合到通用檢波器動態范圍也只有60dB左右；而大型儀器動態范圍高到120～140dB左右。這樣，野外采集時，因檢波器動態范圍不大造成入口信號門檻很低，極大的浪費了大型動態儀器的優勢。所以說，改善檢波器的技術性能比發展采集站的瞬時動態范圍更實用、更有效。目前推出24D－A新型地震檢波器的失真度已達到0.008～0.03%，到目前為止，在國內外模擬檢波器行列中失真度名列榜首。

（3）地震檢波器應有動態范圍大的優勢

推出的24D－A新型檢波器具有自主知識產權，它的動態范圍：70dB（10Hz）、80dB（40Hz）82dB（80Hz）。并隨著頻帶拓寬而上升相對的可以緩和大型儀器120～140dB大動態的要求。24D－A檢波器實際結構采用集裝串，實行每道1個集裝殼，每道只挖 1個坑埋置，這樣不盡節省了人力、物力、還可節約的工期。

（4）地震檢波器應具有低噪聲性能

對于高性能的地震檢波器來說，它首先要具有低的噪聲，有了低噪聲的技木性能才能有高信噪比、才能有較大的動態范圍、才能有較小的失真度。對深層高頻信號有可能紀錄到，還要看信噪比，還要看深度如何，否則也不一定能記錄。不論哪種類型檢波器降低本身噪聲是根本。但從地震勘探的高保真度來說，由震源激發的脈沖振動應由檢波器不失真地接收，要能實現其結果，首先要有足夠大的阻尼，慣性體，瞬時起動，瞬時回零。能有理想阻尼，才能有低噪聲，高信噪比，高保真的采集資料。

24D－A新型檢波器它的阻尼是結構性阻尼遠遠大于0.7，高達D≥1.5不須并電阻。這樣的破常規阻尼對本身的固有頻率來說已沒有實際意義了，從5～1000HZ通頻帶阻尼，對低頻而言有所抵制，對高頻而言，提升擴展，對一個動圈模擬檢波器高端響應到1000HZ不衰，確實難能可貴，這完全歸結于大阻尼，它使檢波器噪聲降低將近－10dB（比20DX），動態范圍：70dB（10Hz）、80dB（40Hz）82dB（80Hz），隨頻率升高而上升擴大。

野外實驗對比

2006年11月份在山東某煤田24D－A檢波器與20DX對比實驗，從得到的實際紀錄顯示（如圖1），圖中兩張記錄都有3組單炮，其左側是20DX12只串聯單炮記錄，中間和右側是24D－A10只兩串并聯和24D－A5只單串的單炮記錄?？梢钥闯?，24D－A檢波器比20DX檢波器所獲得的資料剖面清晰，信噪比高，同相軸明顯。

2007年5月份，某油田的施工隊在貴州省凱里山區作對比實驗：20DX10Hz共10串（6串2并），24D－A檢波器，10串（5串2并），10串（5支1串）。資料處理中分別對24D－A檢波器與20DX檢波器作了不同時深頻譜分析（圖2）。圖中，上面從左到右是24D－A檢波器1000ms、1500ms和2500ms處的頻譜分析，下面從左到右是20DX檢波器1500ms、2000ms和3000ms處的頻譜分析。24D－A檢波器從淺到深，帶寬衰減不大，主頻變化不大，而20DX檢波器從淺到深，主頻明顯降低，帶寬衰減得特別快。從圖中的主頻極其頻帶分析，可以得到結論：24D－A檢波器比20DX在深層主頻和頻寬都具有很大的優勢。

24D－A檢波器是我們自主研發，改進創新的一種新型檢波器，當然它不如數字檢波器的高指標，但它的換能結構對深層信號接收要比20DX檢波器具有明顯的優勢，這是不爭的事實。而數字檢波器在接收深層信號是否更具有優勢，現還不得而知。只從它的電容換能功能來說，淺、中層報可能較理想，但深層還有特實測資料。

圖1　20DX單炮與24D－A單炮對比

圖2　24D－A檢波器與20DX檢波器不同時深頻譜分析

結語

24D－A型號檢波器優于一般檢波器。具有動態范圍大、壓低抬高的寬頻帶特性；失真度低，波形畸變小，線形相位，保真度高；本身噪聲小，信噪比高，易于突出深層有效波；抗橫向諧振頻率強，能有效壓制面波；大阻尼回零，瞬態響應快，提高采集率。同時該檢波器輸出信號穩定，可靠、一致性好。

24D－A型號檢波器比數字檢波器成本低，雖然數字檢波器在很多性能方面比24D－A檢波器好，但數字檢波器在接收深層信號是否更具有優勢，現還不得而知。而且24D－A型號檢波器基本應有了數字檢波器的優點，如主頻和頻寬優勢，動態范圍大，保真度高等，甚至可以每道只挖1個坑埋置，節省人力、物力、可以節約工期，利于野外數據采集。