可控震源在地震勘探中的應用前景與問題分析

郝巍

摘要：經過多年的發展，可控震源已經被越來越多的國家所選擇，但與炸藥震源相比，可控震源在相位以及頻寬等方面仍然存在許多缺陷。但是，由于炸藥震源在環境保護以及安全方面存在的巨大隱患，加之寬方位、高精度以及高密度的地震勘探技術的不斷應用，使得可控震源逐步成為當前應用最為廣泛的激發震源之一，并在地震勘探中取得了成功的應用。通過與炸藥震源進行多年的對比，可控震源在環境保護角度、安全角度以及經濟角度等多個方面巨大優勢，因此可控震源必將成為我國以及國際社會中主要的地震勘探震源。

關鍵詞：可控震源;地震勘探;應用前景;應用問題

前言：隨著科學的進步，作為新型人工地震波激發方式的代表，可控震源已經逐步的在地震勘探工作中體現出其自身的巨大作用。由于其具有環保性強，安全性高、應用范圍廣以及經濟效益高等特點，加之可以大幅提升數據資料的準確性和有效性，因此在實際的地震勘探中，相關的地震勘探人員應對可控震源技術給與更多的關注，并不同總結和分析可控震源技術在應用過程中存在的問題，從而為其在地震勘探中的成功應用奠定基礎。

1. 可控震源的工作原理

使用可控震源進行地震勘探的原理是依據電子箱體控制平板引發的連續振動信號，促使能量分散可以傳遞給大地，而后結合有效措施，將分散能源集中到一起，并在接收和疊加下，獲取與井炮記錄一致的地震相關信息資料。可控震源作為車裝的機械設備，是結合計算機中固定程序，構成所需的掃描頻率信號，依據管控液壓伺服系統，促使振動器向地下發射持續的振動信號，以此作為激發源構成地震波。

2.可控震源在地震勘探中的應用優勢

與傳統的炸藥震源相比，可控震源在實際的地震勘探工作中具有更多的應用優勢，具體體現在以下幾個方面：首先是信噪比。在通過可控震源技術記錄相關的數據信息時，可以有效控制勘探區域附近的環境噪聲，從而降低環境噪聲對地震勘探工作的影響;其次是激發地震信號。使用可控震源技術可以一定范圍內對信號的頻譜和幅度進行控制，從而提升地震勘探信息的整體質量，對于當前的地震勘探工作具有十分積極的作用。其次是提升勘探效率。在實際的地震勘探過程中，如果勘探區域內存在嚴重的缺水問題或鉆井困難等情況時，通過使用可控震源技術可以在大幅降低地震勘探成本的同時有效提升勘探效率。最后是安全性高。現階段，在進行地震勘探工作時可以對可控震源的最大輸出作用力進行控制。同時，在進行震動掃描時，可控震源所發射出的巨大部分能量會轉變為傳回地面的彈性波。因此，在地震勘探中應用可控震源可以降低勘探工作對于周邊生態環境的影響，同時也能夠在最大程度上保證探勘人員的人身安全。

3.可控震源在地震勘探中的應用前景

作為激發波波形可控的主動型震源，可控震源在地震勘探領域中發揮著巨大作用。通常情況，根據其驅動方式的不同可將其分為液壓式可控震源、電磁式可控震源以及精密可控震源三種類型。其中針對液壓可控震源機理的研究工作起步較早，因此是當前最為成熟的可控震源;而對于電磁式可控震源和精密可控震源的研究工作起步較晚，目前仍處在探索階段，因此還無法在地震勘探工作中實現大規模的應用。在實際應用過程中液壓式可控震源、電磁式可控震源以及精密可控震源在進行振動波形輸出時均會出現一定的畸變問題。對于液壓可控震源，由于其結構非線性包括主伺服閥非線性、振動平板的低剛度等，因此可以通過提升振動平板的整體剛度以及采用抑制諧波算法等方式進行改善，而電磁式可控震源以及精密可控震源目前尚無成熟的應對措施。在應用可控震源進行地震勘探時，激發參數的設定也會對最終的勘探效果產生一定的影響，因此需要結合實際的勘探環境與勘探經驗對激發參數進行合理的設定。目前，隨著陸地勘探、城市勘探以及海洋勘探工作的不斷推進，對于可控震源也提出了新的需求。來未來發展過程中，應對加強對以下幾個方面的內容進行深入的研究：首先是研究適用于城市勘探的小型化可控震源;其次是可控震源自動化勘探技術;最后是完善電磁式可控震源與精密可控震源的自身結構，使其能夠在地震勘探工作中得以實現大規模的應用。

4可控震源在地震勘探應用中的問題

4.1信息采集效率

在應用可控震源進行地震勘探時，脈沖震源最為常見的問題之一，同時還存在引用掃描方式所產生的采集效率低下的問題。通過對西方發達國家對于可控震源采集技術使用情況可知，使用交替掃描雖然不會對探勘工作產生任何的不利影響，但是也無法使得采集效率得到提升;而使用滑動掃描方式雖然使得采集效率得到大幅提升，但是需要勘探人員對諧波產生的偏差進行處理。在使用滑動掃描對所需的信息進行收集時，隨著滑動時間隨著掃描程度的增加而縮短，而諧波的影響范圍會有所提升。通過上述現象可以證明，在厚層和強反射層的影響下滑動掃描方式可以忽略頻率泄漏問題，但在薄層和弱反射目標中使用使用滑動掃描方式仍然存在一定的局限性;變相同步掃描方式是當前最為常用的一種掃描方式。變相同步掃描方式同樣可以提升信息的采集效率，但在探勘地區的地質條件過于復雜時可能出現一次震動與二次震動的相位與振幅出現一定的差異性。如果相位與振幅存在數據差，將在實際運行中出現分離噪聲，從而對地震勘探的準確性產生不利的影響。

4.2可控震源成像分辨率

在陸相沉積的條件下，地震勘探對于橫向分辨率和豎向分辨率的要求會更高，與炸藥爆炸所產生的脈沖震源頻帶相比，可控震源的頻帶通常會小于100Hz，也就是說可控震源的頻帶范圍更加有限。由于可控震源的成像分辨率只能夠滿足厚度大于70米的地層勘探需要，因此在實際的地震勘探工作中存在一定的局限性。到目前為止，我國除在難以鉆井的地區使用可控震源外，常規勘探區域仍然使用炸藥震源激發的方式進行地震勘探，但是炸藥爆炸后產生的脈沖震源同樣難以取得高于80Hz的主頻的成像分辨率。通常情況下，可以使用非線性掃描的方式提升可控震源數的成像分辨率，但是采用非線性掃描方式后會大幅增加子波的提取難度，同時也會導致近地表區域內出現子波失穩的問題。

4.3可控震源的初至拾取問題

如實實現近地表的靜校正是陸上地震勘探數據處理過程中所需要解決重要問題之一。目前，折射波靜校正是較為常用的靜校正方法之一，而折射波靜校正的效率和效果則直接取決于初至拾取的工作量和精度。同時，考慮到近地表具有吸收衰減的作用，那么可控震源相比炸藥脈沖震源數據的初至波的拾取將更加困難。針對這一問題，無法用常規的純相位濾波方法來解決問題。通過可控震源自適應地表一致性反褶積處理后所拾取的初至波可以基本滿足靜校正量的計算要求，近地表吸收衰減取得了很好的補償。

結束語

綜上所述，隨著近些年對于地震勘探過程中對于數據采集的準確性和有效性的不斷提升，使得如何解決原始信號的激發效果成為當前地震勘探人員所關注的焦點問題，同時也是未來幾年內需要對其進行不斷研究與探索的關鍵內容。因此，需要對不同區域中地震勘探的實際需求進行收集，明確可控震源的使用范圍與應用特點，并結合實際的地震勘探經驗對其應用內容進行不斷的分析，從而為促進可控震源在地震勘探中的成功運用起到積極的助推作用。

參考文獻

[1]凌云，高軍，孫德勝，林吉祥.可控震源在地震勘探中的應用前景與問題分析[J].石油物探，2008，47（5）：113-114.

[2]王忠仁，陳祖斌，姜弢，張林行.可控震源地震勘探的數值模擬[J].吉林大學學報（地球科學版），2006，36（4）：112-113.

[3]徐小剛，馬佳星，周佑康.探討可控震源在地震勘探中的應用前景[J].城市建設理論研究：電子版，2013（24）.

[4]鐘飛，張偉，李繼山，等.可控震源地震勘探在大壩檢測中的應用試驗[J].水利水運工程學報，2010，000（001）：56-61.