低频单点接收技术的应用效果

聂明涛

(中石油东方地球物理公司国际部科威特项目组，河北涿州072751 中石油东方地球物理公司吐哈物探处，新疆哈密839009)

张全胜

(河北赛赛尔俊峰物探装备有限公司，河北 徐水 072550)

丁冠东，张向东，封召鹏

(中石油东方地球物理公司国际部科威特项目组，河北 涿州 072751)



低频单点接收技术的应用效果

聂明涛

(中石油东方地球物理公司国际部科威特项目组，河北涿州072751 中石油东方地球物理公司吐哈物探处，新疆哈密839009)

张全胜

(河北赛赛尔俊峰物探装备有限公司，河北 徐水 072550)

丁冠东，张向东，封召鹏

(中石油东方地球物理公司国际部科威特项目组，河北 涿州 072751)

传统的地震采集过程中，为了压制规则干扰、提高资料信噪比，多采用组合接收技术。随着室内处理技术水平的不断提高和高分辨率采集技术的要求，地震采集开始倡导使用单点接收技术。通过分析对比低频检波器SG-5在海内外的应用效果认为：在常规可控震源勘探中，单只SG-5与常规检波器组合接收效果相当；在低频可控震源勘探中，单只SG-5低频优势较为明显；SG-5在保持高频的同时，拓展了低频，减少了检波器的使用数量，降低了野外放线压力和城区放线难度。

检波器；单点接收；低频；高灵敏度

野外数据地震采集工作是石油勘探开发的第一步，而检波器接收的地震信号是地震采集的第一步和后续资料处理和解释的基础。单点接收技术最初是基于传统动圈式模拟地震检波器的地震数据采集系统(Q-LAND技术)[1]，但近年来伴随着基于MEMS(micro-electro-mechanical system)技术的数字检波器的问世，单点接收技术被渲染成基于数字检波器的采集技术。但是，数字检波器与采集站的一体设计意味着分包商如果想应用数字检波器必须同时更换电缆设备，使得数字检波器的推广受到很大限制。低频地震勘探是近年来非常“热”的话题，吸引了国内外地震学者的眼球[2]，低频可控震源被逐渐应用于科研和生产中。低频激发需要有对应的低频检波技术才能获得相应的高分辨率地震资料。低频检波器SG-5是传统模拟检波器向数字检波器的过渡性产品，笔者对其在海内外的应用效果进行了详细的对比研究。

1　低频检波器SG-5的理论特性

组合接收技术通过信号采集时单道内各只检波器之间进行规则干扰波压制，以提高地震资料信噪比。为了压制随机干扰，设计的组合点距要大于或等于相干半径，检波器组合使有效波能量得到加强，干扰波得到压制，资料信噪比得到提高[3]。但是，因为干扰波和有效波频率是交差混叠的，组合接收压制干扰波的同时，也会降低有效波能量，尤其是高频部分受组合接收压制衰减严重。

由于规则干扰的视速度变化不大，因此较容易分析组合对规则干扰波的压制[4]，而组合对有效反射波的压制则需要不同的地质模型、观测系统做具体讨论[5]。但是不同组合基距对单炮资料频率的整体影响比较容易对比出差异。如图1所示，组合基距越大，对规则干扰和地震资料有效高频压制的损失越明显。随着室内地震资料处理技术的不断提高，组合接收技术对接收频率的改造已经不能适应深层目标、岩性勘探的需求，地震勘探开始提倡单点接收技术。

图1　单点接收与不同组合基距采集数据频谱分布对比[1]

图2　SG-5与SG-10振幅响应对比

低频检波器SG-5是河北赛赛尔俊峰物探装备有限公司推出的一款高灵敏度、低频的新型模拟检波器，属于动圈式速度检波器，该检波器不仅具有与成串检波器基本等效的输出灵敏度，还拥有低至5Hz的低频响应能力。SG-5通常单只使用，适用于常规勘探和单点高密度采集，尤其适用于城区等组合接收无法实施的区域采集作业。从图2的振幅响应特性来看，单只SG-5的灵敏度远高于单只SG-10；在频率10～1000Hz范围内，单只SG-5响应与单串6只组合的SG-10基本相当；在低于10Hz时，单只SG-5响应优于单串6只组合的SG-10。SG-5在保持高频的同时，拓展了低频，减少了检波器的使用数量，降低了野外放线压力和城区放线难度。

表1是SG-5与SG-10的技术指标对比，在自然频率和灵敏度等方面均有很大差异；虽然SG-5没有数字检波器的抗电磁干扰能力强，但由于其引线短，具有良好的线圈对称性，可部分避免常规检波器组合由于电缆线过长、线圈电阻不对称引入的电磁干扰。

2　应用效果

2.1Comesa应用效果

最早关于SG-5的试验是由墨西哥石油公司和Comesa地球物理公司做的，试验采用的是单只SG-5和单串6只组合的SG-10，采用小药量激发。通过采集单炮对比(图3)可见，在0～10Hz频段，单只SG-5其单炮能量明显优于常规检波器，且差异不仅限于低频噪声的能量，说明单只SG-5对低频信号有很强的拾取能力；单只SG-5未对拾取信号进行任何压制，包括有效反射和噪声干扰。图4是去掉低频面波后的采集单炮对比，SG-5采集单炮高频信号依然清晰完好，灵敏度高，可得到与常规检波器组合等同的地震资料品质。

表1　SG-5与SG-10技术指标检波器型号自然频率

图3　采集单炮对比(频率0～10Hz)

图4　采集单炮对比(去面波)

2.2CGG应用效果

2014年7月，法国地球物理总公司CGG专门进行了低频可控震源采集的SG-5与常规单串6只组合的SG-10的采集效果对比(图5)。试验采用Nomad 90大吨位可控震源，激发参数为：扫描频率1～200Hz，扫描长度60s，炮点距10m，检波点距5m。从图5的试验结果可知：①单只SG-5在1～60Hz频段，采集资料的连续性和信噪比与SG-10组合接收基本无差异；②单只SG-5在1～3Hz频段，中深层采集资料的连续性明显优于SG-10组合接收[6]。

2.3BGP应用效果

东方地球物理公司(BGP)吐哈物探处、辽河物探处、北疆物探处都做过单只SG-5与常规检波器组合接收的效果对比，结论基本一致：①在井炮和常规可控震源勘探中，单只SG-5与常规检波器组合接收效果相当；②在低频可控震源勘探中，单只SG-5低频优势明显。

2015年BGP承担的某海外超大过渡带地震勘探项目中，接收参数为SG-10两串沿接收线线性组合，由于项目涉及大面积城区施工，因此无法按图形摆放的区域采用SG-10单串扎堆。为了比较SG-10单串扎堆与SG-10两串线性组合采集资料的差异，进行了接收对比试验，同时增加了单只SG-5的采集效果对比。

试验采用AHV-IV380可控震源激发，50%出力，扫描频率6～86Hz，扫描长度12s，GSR(GeoSpace Seismic Recorder)存储式节点仪器接收。试验在同一个检波点上同时布设单只SG-5、SG-10单串扎堆、SG-10两串线性组合，分别与3个GSR采集站连接。试验的目的是对比3种接收方式的单炮资料品质差异，为确定城区接收参数提供指导建议。

图6是单点和组合接收单炮地震记录对比图；图7是单点和组合接收单炮频谱对比图。从图6可以看出，单只SG-5与SG-10单串扎堆效果相当，SG-10两串线性组合信噪比明显优于前两者，但是单炮信噪比高低不是评价地震采集资料优劣的唯一标准。由图7可知，单只SG-5和SG-10单串扎堆能量明显比SG-10两串线性组合的能量要强，这是由于线性组合对接收信号的压制造成的；单只SG-5的单炮频谱，尤其是高频部分，明显优于SG-10单串扎堆和SG-10两串线性组合，频谱较好的原始资料更有利于后期处理。

图5　SG-5和SG-10采集资料叠加剖面对比

图6　单点和组合接收单炮地震记录对比图(共检波点道集)

3　结论

1)随着低频可控震源和高密度勘探技术的推广，拓展了单只低频检波器的市场应用前景。常规采集过程中为了追求单炮高信噪比，通常采用组合接收技术，为了减少组合接收压制噪声的同时对有效波的损失，提高室内资料处理的发挥空间，单点接收技术受到加倍推崇。

2)低频检波器SG-5可与目前市场上任意有线、无线模拟陆地采集仪器匹配使用，有效低频响应达到2Hz，与低频可控震源和宽频勘探采集技术联合应用效果更明显。

3)单只SG-5接收通过减少检波器数量，得到与常规组合检波器相当的资料，降低了野外放线工作量；应用于信噪比较好地区的常规勘探，有利于降低勘探成本。

4)单只SG-5抗电磁干扰能力优于常规检波器串，在城区或者工业区等存在工业干扰的区域应用优势明显。

图7　单点和组合接收单炮频谱对比图

[1]陶知非，马磊，张慕刚.单点接收的地震数据采集系统的回顾与展望[J].物探装备，2013，23(3)：141～149.

[2]陶知非，赵永林，马磊.低频地震勘探与低频可控震源[J].物探装备，2011，21(2)：71～76.

[3]曹务祥.检波器组合问题的分析[J].石油物探，2008，47(5)：505～510.

[4]李庆忠，魏继东.高密度地震采集中组合效应对高频截至频率的影响[J].石油地球物理勘探，2007,42(4)：363～369.

[5]李庆忠，陈祖钧.组合效应对反射波的改造与压制[J].石油地球物理勘探，1984，19(1)：1～20.

[6]赛赛尔俊峰物探装备有限公司[Z].SG-5产品宣传手册，2014.

[编辑]龚丹

2016-01-16

聂明涛(1983-)，男，工程师，现主要从事石油地震采集资料现场质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]聂明涛，张全胜，丁冠东，等.低频单点接收技术的应用效果[J].长江大学学报(自科版), 2016,13(29):28～32.