陸上地震資料采集關鍵技術及發展趨勢分析與探索

摘 要：地震資料采集是油氣勘探中的第一道工序，也是最為重要的工序，對于油氣勘探的質量和效果具有至關重要的影響和作用。本文主要對陸上地震資料采集關鍵技術及發展趨勢進行了分析與探索，首先主要對地震資料采集進行了簡要介紹，然后詳細分析了陸上地震資料采集的關鍵技術，然后對陸上地震資料采集技術的發展趨勢進行了展望，以期能夠為地震資料采集方面的工作者提供一定的借鑒和啟示。

關鍵詞：地震資料采集;油氣勘探;技術;激發;接收;石油

人類使用石油的歷史非常之久，早在公元前10世紀之前，世界上的很多國家就開始采集和使用石油。石油是由碳氫化合物和非烴化合物組成的混合物，如烷烴、環烷烴、芳香烴、含硫化物以及含氧化物等，通常被用作燃料和工業原料[1，2]。目前，在人類的生產和生活中，石油是必不可少的資源之一，對于人類的生存和發展是極其重要的。近些年以來，由于科技的快速發展，人類開始重視新能源的開發和應用，但是在相當長的一段時間內，石油仍然是不可替代的，在能源消費中依舊占據主導地位[1，2]。

地球物理勘探是目前油氣勘探的主要技術手段，而地震資料采集是地球物探勘探技術的前期工作，直接影響到后期的地震資料處理、解釋和儲層預測等工作的質量和效率，具有十分重要的作用。本文主要對陸上地震資料采集技術的幾項關鍵技術及發展趨勢進行了分析與探索，旨在提高地震資料采集的水平和效率。

1 地震資料采集簡介

在油氣勘探的各種技術方法中，地震勘探是其中最為有效、應用最為廣泛的方法。地震勘探是利用人工激發技術引起地殼的振動，進而產生彈性波在地層中進行傳播，再用接收技術按之前設計的觀測系統采集和記錄這些地震信號，再對這些地震信號進行一系列的分析和處理之后，獲得可以反應地下地質構造、巖層、流體信息的地球物理方法。而地震資料采集是地震勘探的首要工序，主要是指按照油田企業的勘探或者開發的相關要求，由物探公司安排專門的物探隊伍開展實施的，主要工序包括測量、激發和接收，涉及的關鍵技術包括激發技術、接收技術、觀測系統設計以及噪聲壓制技術[2]。

2 陸上地震資料采集關鍵技術

2.1 激發技術

陸上地震資料采集采用的激發技術主要包括炸藥震源、氣槍以及可控震源，其中炸藥震源用于陸上，一般采用單深井的方法，而且激發點最好選擇在近地表、潛水面、膠泥帶之下，提高激發的能量和子波的頻率，盡可能地使波形比較一致;如果近地表的巖性比較疏松，則可以需要使用組合井的方法，從而減少能量損失;氣槍用于水域，如江、河等地區;可控震源用于戈壁沙漠、城鎮等區域;如果地震采集的地區地表條件比較復雜，則需要采用炸藥震源、可控震源以及氣槍等聯合激發，從而保證資料的完整性。

2.2 接收技術

陸上地震資料采集采用的接收技術主要使用檢波器，道距一般為40或50m，檢波器串數為1-3串，組合圖形多種多樣，主要有圓形、矩形以及品字形等。一般地區組合基距40m以內，而在一些信噪比比較高的地區則需要采用小組合基距或單點接收，在信噪比比較低的地區則需要采用大組合基距。在檢波器接收過程中，最重要的技術是檢波器耦合和噪聲壓制。

2.2.1 檢波器耦合

埋置檢波器實際上是為了使檢波器與大地耦合程度更高，不同的地區，所使用的儀器、設備不同，主要有以下3項原則：①在地形比較平坦的地區通常使用手工或者比較簡單的工具進行埋置;②在寒冷、沙漠、山區等地區使用專門的工具進行埋置;③在水域地區則需要使用壓力檢波器。

2.2.2 噪聲壓制

地震資料采集中的噪聲主要可以分為以下3種：①空中干擾;②地面干擾;③地下干擾。噪聲壓制的方法主要有3種：①盡量選擇背景干擾小的時間段進行施工;②尋找和分析干擾源，盡可能關閉干擾源;③采取震源組合和檢波器組合。

2.3 觀測系統設計

觀測系統是指在地震采集過程中，震源和檢波器之間的相互位置關系。觀測系統設計主要有以下5項原則：①對于油氣比較貧瘠的地區，需要采用比較簡單的觀測系統，反之，則需要采用比較復雜的觀測系統，覆蓋次數高、面元小;②對于信噪比比較低的地區，可以適當提高覆蓋次數，從而提高地震資料的信噪比;反之，則需要適當降低覆蓋次數，而且減小檢波器組合的基距;③如果勘探開發目標是巖性或裂縫發育的地區，則需要增加排列片線的數量，增大橫縱比;④如果勘探開發的目的層包括淺、中、深層時，則需要注意淺層的有效覆蓋次數，減小激發和接收的線距，或者使用不對稱的觀測系統;⑤如果勘探開發目的層在縱、橫向上的復雜程度不一，差異較大時，則觀測系統的面元是不等邊的。

3 陸上地震資料采集技術發展趨勢

3.1 節點技術

隨著勘探的難度不斷加大，地震采集的道數不斷增加，使得有線檢波器的缺陷日益凸顯，如鋪設比較困難、笨重、查線耗時長、排列容易中斷等，油氣勘探各方都希望可以使用更加靈活、簡單、方便的檢波器。近些年以來，隨著科技的快速發展，以擺脫有線線纜的束縛、可以自主記錄地震信號的節點檢波器發展迅速，該技術具有質量輕、無等待時間、布置方便等優點。其次，節點檢波器不但可以獨立使用，而且還可以與有線檢波器互相混合使用[3]。

3.2 超高效混疊技術

為了提高地震資料的分辨率和成像效果，未來的地震資料采集勢必會要求采集的數據不斷增加，但是受到成本的約束，急需發展超高效采集技術。近些年以來，雖然超高效采集技術發展比較快，但是依舊很難滿足油氣勘探人員對地震資料品質的期望和減小成本的要求。因此，研究人員提出了超高效混疊技術，該技術使用人工可控震源作為信號激發源，相比于傳統的采集技術，這種技術的效率可以提高數倍，目前已在少數地區進行了實際應用。

3.3 壓縮感知技術

壓縮感知技術可以突破傳統采樣定律的限制，僅僅使用不完備的測量，就能夠對未知目標進行高精度的重構。壓縮感知技術是通過隨機空間域的隨機采樣，能夠在地震采集道數比較少的情況下，利用相應的重構算法實現與高密度采集類似的效果。目前，國內外的專家學者都在開展壓縮感知技術的研究工作，甚至有些公司已經開展了采集試驗，一旦該技術實現工業化的應用，將會極大地減少地震資料采集的任務量，大幅提高地震資料處理的精度。

3.4 智能化技術

目前，地震采集的發展主要分為5個階段：①光點記錄;②模擬磁帶記錄;③數字地震;④遙測地震;⑤全數字遙測地震。隨著信息技術、人工智能、機器人等技術的不斷發展，智能化技術是未來地震資料采集的主要發展方向。智能化地震資料采集將具有以下4種特點：①采集項目事前模擬;②困難情況準確預知;③施工作業自動優化;④各種儀器、人員、物資等實現互聯互通等。智能化技術的應用將會大幅減少地震資料采集技術的成本，從而提高地震資料采集的密度和作業效率。

4 結語

①在實際地震資料采集過程中，應該對工區的情況進行認真調查，根據需要解決的地質任務、工區的實際情況，采取對應的地震資料采集方法，從而提高地震資料采集的質量和效率，從而為后續的油田勘探開發提供較好的數據基礎;②在油氣勘探開發中，地震資料采集技術的應用具有比較長的發展歷史，隨著科技不斷發展，地震資料采集技術必將朝著更加信息化、智能化、高效化的方向發展，進而提高地震資料采集的準確性，從而不斷推動我國石油行業的發展。

參考文獻：

[1]程曉峰.地震勘探采集技術在石油勘探中的應用[J].化工設計通訊，2018，44（12）：234+245.

[2]寧宏曉，唐東磊，皮紅梅，等.國內陸上“兩寬一高”地震勘探技術及發展[J].石油物探，2019，58（05）：645-653.

[3]史子樂，黃艷林，李靜，等.陸上地震數據采集節點設備現狀與發展[J].石油管材與儀器，2019，5（01）：14-18.

作者簡介：

李蘇蘇（1981- ），男，漢族，江蘇徐州人，本科，工程師，主要從事物探采集施工管理、經營管理等方面的工作。