地震采集装备是取得高品质地震数据的重要保证,震源激发和信号接收的效果是影响地震数据质量与采集成本的两个主要因素。近年来,在勘探地震采集方面,以超万道地震仪、三分量检波器为代表的单点接收、单点震源成为一种新的采集概念并推动了物探技术的革命性发展;以3DVSP、井下采集震源与接收装备为代表的开发地震采集装备推动了油藏地球物理技术的发展;另外,基于模型的优化采集设计技术备受重视,从而有效地解决了复杂地区的采集设计问题。
勘探地震采集装备
震源装备 对地表相对复杂的区块(如城区、沙漠等)的激发震源一般采用可控震源、聚能弹、坑炮等。为满足复杂地区油气勘探开发工作的需要,可控震源已从早期的小吨位震源发展到目前的28吨级(6万磅级)的大吨位震源,从而大大提高了激发能量。多台组合同步控制精度达到微秒级水平,平均相位误差不到1度,从而提高了组合激发的效果。西方地球物理公司研究出了一种新的同步震源方法,其改进之处在于不进行震源信号编码,而是依靠空间震源定位在后续处理中进行成功的信号分离。Mobil公司开发出了一种高保真振动地震技术,它通过测量和记录各振荡器的相配运动,利用这些实际运动信号来处理采集到的数据,达到高保真的目的,并利用振荡器的运动信号可分离多炮点同步记录数据,允许在野外进行多炮点同步采集,从而极大地提高了生产效率。 地震记录仪 地震记录仪是地震采集的重要装备之一。随着机械制造业和计算机技术的发展,地震仪、20世纪50年代前最早的光点记录方式、50年代的磁带模拟记录方式发展到70年代的24道数字记录方式,从70年代的24道地震仪发展到千道数字地震仪。随着勘探技术的发展,近期又出现了万道地震记录仪,地震记录仪的每一步发展都推动了地震勘探技术的进步和发展。
为满足高精度地震勘探的要求,地震仪器已向着超多道、遥感、高位模数转换(从24位到32位)以及完善的质量控制系统方向发展。主要的地震仪器生产厂家有:SERCEL,I/O,GEOX,FAIRFIELD公司等,主要产品包括:SN338,CM408UL,SYSTEM TWO,SYS—TEM2000,IMAGE,ARAM24,ARAMARIES,TELSEISBOX等,这些采集系统具有更高的技术指标。对于2ms的采样,最多可达到19200道,一般可以达到3000道,单线最多接收道数可达到1200道,一般可达到600道;最小采样率已达到1/8ms;动态范围达到134dB;高截止频率达到2000Hz;信号畸变小至0.0003%;共模抑制比大于90dB。此外,这些采集系统具有更多的优势。单站、单道的外形尺寸与重量在不断减少;有线与无线系统做到真正的混编,从而使野外排列设计更加灵活;并且数据传输实现了网络化等。
油藏地球物理采集装备
多BT3分量采集装备 由于多波多分量地震不但可以采集到更为丰富的地震数据信息,而且可以为地质构造的成像、裂缝和孔隙的确定、储层岩性的解释等提供特定的信息,20世纪70年代末到80年代初,横波地震勘探有了显著的进展,最近利用多波多分量来检测方位各向异性方面又有了新的突破和令人鼓舞的成果。
陆上横波激发有多种方式,主要包括三排井震源、壕沟爆炸索、水平可控震源、车装重锤、倾斜气枪震源等。
对于多分量采集的另一关键因素就是多分量数据的接收。陆地多分量勘探较早使用的是双检波器,即除了一个测量地面垂直分量的常规检波器外,再设计一个专用于测定地面水平运动分量的检波器,后来出现了三分量检波器。目前三分量检波器主要有两种:一种是测量一个垂直分量及两个正交的水平分量的三分量检波器。另一种是三面检波器,即UVW正交型检波器,它是将性能一致的三个检波器装在一起,三分量与地面夹角均为54.74度,且彼此相互垂直。 VSP采集装备 井中地震勘探包括VSP、井间地震、微地震、单井地震和随钻地震等。井中检波器的发展是促进3DVSP发展的主要因素之一。近几年发展最快的是多级多分量检波器,这种检波器的信号在井下数字化后直接传到地面,多级接收可达8级、24级、80级,甚至200级,提高了接收效率,三分量接收,可以同时采集到纵波和横波资料。另外,井中检波器已经小到可以直接置于油管中进行测量。
井间地震采集装备 井间地震一般是在现有的井网上,选一口井作为震源井,邻近的一口或几口井作为接收井进行测量。井中震源和检波器是影响井间地震数据采集质量的两个关键要素:井间地震所用的井中检波器与VSP的基本相同。井中震源有许多类型,如可控震源、压电陶瓷、炸药、空气枪、重锤等。根据井间地震的技术要求,国内外已研制出数十种井下震源,压力基本上能达到12000psi,最大传播距离可达1000m,耐高温可达200摄氏度。