陸用壓電檢波器在銀額盆地沙漠區的應用研究

許亞博

中石化石油工程地球物理有限公司華北分公司 河南 鄭州 450016

2015～2018年中原油田在銀額盆地拐子湖凹陷陸續實施拐參1井、拐3～拐9井，其中拐1井、拐6井獲高產油流，拐7、拐8井2018年完鉆，均鉆遇多層油斑-油跡顯示和氣測異常。鉆井證實凹陷發育2套烴源巖、2套有效儲層、3套含油氣層系、多種油氣藏類型，具有較好的勘探潛力。但該區復雜的近地表條件，嚴重制約單炮記錄品質。松散風積沙丘對地震波能量吸收衰減嚴重，面波、折射波發育，噪聲復雜，且能量強、頻帶寬、分布廣。為提高資料信噪比，野外采集中通常采用挖坑埋置檢波器、橫向大基距、“品”字形面積組合來壓制噪聲。多個檢波器組合可以提高靈敏度與接收信號的信噪比，但是組合疊加效應也會在一定程度上降低頻率，模糊地震反射特征，造成道間資料的不一致性[1-3]。正演模擬結果與生產實踐均證明，檢波器組合基距及地表高程、近地表速度變化可造成地震資料頻率降低5～10Hz[4]。因此，組合檢波器已不適合“兩寬一高”地震采集技術對寬頻采集的要求。寬頻采集主要是想把頻譜向低端拓展，從震源激發、采集設備、資料處理和解釋等各個方面進行改進，使低頻端頻譜拓寬，從而提高對深層地質資料清晰度[5]。為了保護目的層頻率，避免組合壓制，實現寬頻采集，通過開展單點采集與組合接收對比試驗，分析對比了單點采集與組合接收的差異性，以探討寬頻采集技術在該區油氣勘探中應用的可行性。

1 檢波器性能分析

陸用壓電檢波器是一種通過壓電傳感器將機械振動轉換為電信號的機電轉換裝置[5]。結構由殼體、硬彈簧、質量塊、壓電片和基座組成。壓電元件由壓電陶瓷的壓電片組成，輸出端在壓電片的兩個表面上通過焊接引出，質量塊由體積質量較大重合金材料制成，硬彈簧的作用是對質量塊加載產生預壓力，以保證在作用力變化時，壓電片始終受到壓縮。和常規動圈檢波器（20DX-10Hz）相比，壓電檢波器結構中無任何可動部件，因此，不存在假頻和諧波失真問題，且有較寬的動態范圍和頻帶（見表1）。所有部件和傳輸電纜都是屏蔽的，同時屏蔽層通過尾錐和大地相通，因而能有效地抗電磁干擾。

對陸用壓電檢波器和常規動圈檢波器進行靜態測試，從幅頻和相頻特性上可以看出，常規動圈檢波器的相頻特性曲線呈現出明顯的非線性特征，穩定性較差。陸用壓電檢波器的特性曲線均是一條直線，穩定性較強，可以極大降低對信號的改造，使原始地震資料更加真實與可靠。

為了分析檢波器對不同信號的響應情況，分別輸入10Hz、30Hz、60Hz、80Hz、160Hz和200Hz的標準信號，進行有效信號提取能力分析。從測試結果來看，10Hz動圈檢波器在80Hz以下響應較好，陸用壓電檢波器在高頻端和低頻端均有較好響應，具有更寬的響應頻帶。

2 野外對比試驗

銀額盆地拐子湖凹陷地處巴丹吉林沙漠腹地，屬典型風積沙漠地貌，多呈疊置沙丘的復合型橫向沙山，沙丘相對高差一般在50～150m。為了檢驗陸用壓電檢波器在高陡沙丘區的適用性，進行野外接收試驗，對比分析單點采集與組合接收的差異。常規動圈檢波器采用觀測系統4990-10-20-10-4990，道距為20m，炮點距為40m，接收道數為500道，滿覆蓋次數為500（125×4）次，3串36個檢波器“品”字形面積組合，組合基距Lx：18m×Ly：10m。陸用壓電檢波器采用觀測系統4995-5-10-5-4995，道距為10m，炮點距為40m，接收道數為1000道，滿覆蓋次數為500（125×4）次，單點接收。統一采用低頻可控震源激發3-84Hz的線性升頻掃描信號，掃描長度20s。

3 效果分析

3.1 單炮效果分析

從陸用壓電檢波器單點采集和常規動圈檢波器組合接收的原始單炮記錄上可以看出，單點采集地震資料的信噪比稍低，但高頻信息更加豐富。頻譜分析表明單點采集地震資料主頻在43Hz，頻寬3～82Hz，組合接收地震資料主頻在11Hz，頻寬3～57Hz。陸用壓電檢波器單點采集比常規動圈檢波器組合接收單炮地震資料主頻提高32Hz，頻帶擴寬25Hz，可以有效提高地震資料的分辨率。

3.2 剖面效果分析

對比分析陸用壓電檢波器單點采集和常規動圈檢波器組合接收的疊加剖面，可以看出兩種檢波器得到的疊加剖面信噪比基本相當，淺、中、深反射特征清楚，同相軸一致性較好。頻譜分析顯示在低頻端常規動圈檢波器組合接收疊加剖面略有優勢，因為常規動圈檢波器的組合效應產生一些虛假的低頻信息所致。在高頻端，陸用壓電檢波器單點采集與常規動圈檢波器組合接收疊加剖面相比，頻帶拓寬16Hz。陸用壓電檢波器單點采集的地震資料垂向分辨率明顯更高，更有利于真實刻畫地層發育情況，落實低幅構造。

圖1 不同類型檢波器接收的疊加剖面

4 結束語

寬頻陸用壓電檢波器單點小道距接收、高覆蓋次數，能有效保護地震資料頻率成分，拓寬頻帶，提高疊加剖面的成像精度與垂向分辨率，能夠滿足寬頻采集技術的需要。同時，陸用壓電檢波器具有體積小、質量輕的特點，能顯著提高施工效率，降低施工成本。