唐 進(jìn)，陳 曦，王子秋

（中海油田服務(wù)股份有限公司 天津 300451）

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和海洋戰(zhàn)略的實(shí)施，海上蘊(yùn)藏的巨大石油資源使得海洋對(duì)于經(jīng)濟(jì)和國(guó)防具有重大的戰(zhàn)略意義。能源需求的日益增大必然帶來(lái)海洋石油勘探的蓬勃發(fā)展，但不同于陸地，由于海洋特殊的惡劣環(huán)境，存在臺(tái)風(fēng)、海嘯、地震等多種災(zāi)害的潛在威脅，海上石油勘探開發(fā)所涉及的各種工程、水文和環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題日益突出，海洋工程安全問(wèn)題日益受到高度重視。

淺層地震勘探具有無(wú)損、相對(duì)費(fèi)用低、效率高和成果直觀等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于海洋工程勘察領(lǐng)域。隨著海洋勘探的深入，對(duì)淺部地層、小構(gòu)造及環(huán)境地質(zhì)、工程地質(zhì)的勘探和研究提出了更高的要求。在常規(guī)拖纜二維地震勘探中，對(duì)500～1 000 m深度的淺部層狀地層和小型構(gòu)造往往無(wú)法精細(xì)識(shí)別，高密度小道距地震采集技術(shù)能夠有效地實(shí)現(xiàn)淺層高分辨率勘探，更精細(xì)地識(shí)別淺層構(gòu)造，能夠很好地降低海洋工程建設(shè)中的安全隱患。

海上常規(guī)拖纜是采用液體結(jié)構(gòu)，施工過(guò)程中不僅存在因拖纜損壞漏油造成環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)液體拖纜往往比重不均影響電纜平衡額外增加由此帶來(lái)的采集噪音，固體拖纜能夠有效克服上述缺陷，在海洋工程勘察領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

1 高密度地震采集技術(shù)

淺層工程地震勘探要求具備較高的分辨率，這樣可以更好地分辨淺層細(xì)微地質(zhì)構(gòu)造，以指導(dǎo)海洋工程建設(shè)和降低設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。高密度采集是提高地震勘探分辨率的重要手段之一，通過(guò)減小空間采樣尺度，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下地質(zhì)體更小面元的資料采集，達(dá)到改善地質(zhì)體成像質(zhì)量的目的。

對(duì)于海洋工程，由于關(guān)注的目的層位比較淺，一般淺層工程地震勘探中采用小容量氣槍激發(fā)，震源的高頻成分豐富，同時(shí)施工中震源和拖纜的沉放深度較淺，可以有效降低海洋勘探中特有的鬼波陷頻的影響，所采集地震資料頻寬往往可以達(dá)到150 Hz以上。

2 高密度固體拖纜

中海油田服務(wù)股份有限公司是中國(guó)近海最大的綜合性油田服務(wù)供應(yīng)商，擁有專門的海洋工程勘察船和相應(yīng)的技術(shù)裝備。由于國(guó)外技術(shù)壟斷，早期工程勘察從國(guó)外進(jìn)口的拖纜道距受限，最小道距一般不大于12.5 m?！笆晃濉币詠?lái)，通過(guò)承擔(dān)國(guó)家重大專項(xiàng)課題的研究，中海油田服務(wù)股份有限公司成功研制出具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高密度固體拖纜。

基于地震勘探中空間分辨率的要求，海洋拖纜的設(shè)計(jì)盡量少采用或不采用組合檢波器，對(duì)于單檢不組合拖纜技術(shù)，野外采集中按照寬進(jìn)寬出原則，有效信號(hào)和各種干擾同時(shí)被記錄下來(lái)，原始資料的信噪比較低，室內(nèi)數(shù)字組合的靈活性更高，但也相應(yīng)增加了處理難度。而小組合道距通過(guò)合適的檢波器組合距設(shè)計(jì)，可以既有效地抑制干擾，又能對(duì)分辨率影響很小或沒(méi)有影響，達(dá)到提高分辨率的要求。

海洋工程地震勘察分辨率要求高，作業(yè)中拖纜的沉放深度比較淺，一般為3～4 m，海況變化引起的涌浪等噪音比較大，特別是液體拖纜在施工中由于受海況影響，拖纜的液體在纜內(nèi)會(huì)沿著纜壁運(yùn)動(dòng)引起額外的噪音干擾。固體拖纜能夠有效克服上述缺陷，提高采集資料品質(zhì)。

國(guó)產(chǎn)高密度固體拖纜采用檢波器組合方式設(shè)計(jì)，道間距為6.25 m，每通由8個(gè)檢波器組合，均勻分布，即組內(nèi)距為0.78 m，每段拖纜長(zhǎng)度為100 m，接收道數(shù)為16道。

采用固體材料替代液體油是一種技術(shù)可行的固體拖纜實(shí)現(xiàn)方式。通過(guò)深入分析海洋勘探拖纜內(nèi)填充介質(zhì)（如液體油）的聲學(xué)性能要求，優(yōu)選研究出雙組份的聚氨酯彈性材料。拖纜制造中將兩個(gè)組分的材料按照一定的配比混合后充填到拖纜內(nèi)，經(jīng)一定時(shí)間（24 h左右）固化后形成一種凝膠態(tài)聚氨酯固體填充材料，如圖2所示，該材料具有良好的聲學(xué)、力學(xué)和機(jī)械性能，滿足海洋勘探拖纜的技術(shù)要求。

國(guó)產(chǎn)高密度固體拖纜的主要技術(shù)指標(biāo)如下：

1） 在纜內(nèi)完成檢波器的A/D數(shù)字化采集，每4道地震信號(hào)共用一個(gè)A/D采集板，大大縮短模擬線長(zhǎng)度，降低干擾；

2） 采用國(guó)產(chǎn)高性能壓電陶瓷水聽器，靈敏度：20 V/Bar，-194 dB；

3） 拖纜外徑56 mm，比重均勻，有利于作業(yè)中的拖纜平衡；

4） 拖纜采用聚氨酯外皮，填充材料為凝膠態(tài)聚氨酯固體材料，具有良好的聲學(xué)性能，幾乎無(wú)聲波損耗，提高信號(hào)的保真度；

5） 高品質(zhì)屏蔽數(shù)據(jù)傳輸線，保障數(shù)據(jù)高可靠傳輸；

6）采用雙凱夫拉（Kevlar）拉力繩，設(shè)計(jì)工作拉力2 t；

7） 纜內(nèi)所有電源和數(shù)據(jù)傳輸線護(hù)套采用PTFE（聚四氟乙烯）材料，保障電纜使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年。

3 海上工程勘察生產(chǎn)應(yīng)用

在高分辨率地震勘探中，要獲得高品質(zhì)的資料除了解決采集裝備技術(shù)問(wèn)題外，設(shè)計(jì)參數(shù)、野外作業(yè)及勘探過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制也十分重要。

首先需要根據(jù)工區(qū)地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)要求設(shè)計(jì)合理的觀測(cè)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)，并要根據(jù)作業(yè)區(qū)域內(nèi)的層深度、地層層位、構(gòu)造特征，設(shè)計(jì)測(cè)線的長(zhǎng)度、測(cè)線的方向。另外，在作業(yè)過(guò)程中對(duì)氣槍、電纜的沉放深度、偏移距、最大炮檢距、覆蓋次數(shù)、采樣率以及船速等都有嚴(yán)格要求，選擇最佳施工參數(shù)。

2011年8月，中海油田服務(wù)股份有限公司利用國(guó)產(chǎn)高密度固體拖纜采集系統(tǒng)在渤海某工區(qū)完成淺層海上高分辨工程勘察地震資料采集。工區(qū)采集參數(shù)為：96道接收，道間距6.25 m，拖纜沉放深度3 m，電纜羽角<10°，采樣率0.5 ms，氣槍震源容量160 cuin（40 cuin×4），震源壓力為2 000 psi，震源沉放深度3 m，炮間距12.5 m，覆蓋次數(shù)24次，最小偏移距 28 m，最大炮檢距628 m。

整個(gè)工區(qū)作業(yè)過(guò)程中，國(guó)產(chǎn)高密度固體拖纜工作性能穩(wěn)定，由于拖纜整體比重均勻，有效降低了拖纜的抖動(dòng)噪音，獲得高品質(zhì)的工程地震資料。

圖4為工區(qū)采集測(cè)線A的初疊剖面，分析不同時(shí)窗頻譜特征可以看到，500 ms以內(nèi)頻帶達(dá)到180 Hz，500 ms～1 s頻帶最高至 160 Hz。對(duì)于渤海淺部地層速度取1 800 m/s，地層分辨率按以下公式計(jì)算：

則理論上淺層最小目的層分辨能力可達(dá)到2.5 m。

圖5為工區(qū)同一條測(cè)線采集資料疊加成果對(duì)比圖，國(guó)產(chǎn)高密度拖纜采集資料與國(guó)外進(jìn)口拖纜（道距12.5 m）采集老資料疊加剖面對(duì)比。右圖是國(guó)產(chǎn)高密度固體拖纜采集的資料剖面，左圖該條測(cè)線采用國(guó)外進(jìn)口液體拖纜（道間距12.5 m）采集到的資料剖面，處理的結(jié)果顯示國(guó)產(chǎn)高密度拖纜采集資料的分辨率明顯更好，淺層小斷層刻畫得更精細(xì)，斷層的接觸關(guān)系更加合理。

4 結(jié) 論

實(shí)踐證明，高密度固體拖纜是海洋工程勘察領(lǐng)域的一項(xiàng)利器，能夠獲得更高分辨率的淺層工程地震資料，在海洋油氣工程建設(shè)、淺海工程環(huán)境地質(zhì)調(diào)查以及淺層資源調(diào)查等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

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