石延兵

摘? 要：今年地震勘探進(jìn)入復(fù)雜南方山地施工，428儀器有線采集接收在施工中已經(jīng)出現(xiàn)明顯的不足之處。隨著科技不斷地發(fā)展，勘探界涌出了各式各樣的節(jié)點(diǎn)儀器，已解決有線采集帶來的弊端。本次采用才用Smartsolo節(jié)點(diǎn)儀器在沐川地區(qū)開展頁巖氣調(diào)查，該節(jié)點(diǎn)儀器5Hz速度型檢波器，低頻段接收到的信號要較Sercel有線檢波器豐富，歸一化后幅頻特征曲線更為明顯。

關(guān)鍵詞：南方山地節(jié)點(diǎn)儀器;428儀器幅頻特征; 檢波器頁巖氣

中圖分類號：TD178? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.05.186

前言：南方山地因其獨(dú)特的地形、氣候等因素，多年來一直采用有線地震儀器，隨著施工區(qū)域的復(fù)雜性越來越高，地形條件越來越困難，加上經(jīng)營壓力，多年來嘗試了單點(diǎn)檢波器等降本增效措施，但一直未能得到業(yè)主認(rèn)可，只停留在試驗階段，未能形成生產(chǎn)規(guī)模，有線地震儀器配套六串兩并的20DX-10Hz檢波器依然是生產(chǎn)主力軍。

2019年，中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心在沐川地區(qū)開展了頁巖氣調(diào)查，進(jìn)行有線-節(jié)點(diǎn)混合采集試驗，對比了兩種采集設(shè)備的資料差異，最終批量采用DTCC公司的SmartSolo節(jié)點(diǎn)儀器，取得了較好的地震資料，也降低了生產(chǎn)成本，本文就取得的成果做簡要介紹。

一、兩種采集設(shè)備性能指標(biāo)分析

1.? 基本參數(shù)

SmartSolo是DTCC公司于2015年推出市場的一款節(jié)點(diǎn)設(shè)備，內(nèi)置了DT-SOLO高靈敏度檢波器（有10Hz、5Hz兩種），本文分析的是傳感器為5Hz的SmartSolo節(jié)點(diǎn)設(shè)備（下文簡稱SmartSolo），Sercel 428XL為有線地震設(shè)備，傳感器采用的是六串兩并20DX-10Hz檢波器（下文簡稱Sercel有線）。

通過兩種采集設(shè)備的基本參數(shù)可知，節(jié)點(diǎn)儀器動態(tài)范圍較有線地震儀器稍低，但在帶道能力、功耗、重量、電池續(xù)航上有著較大的優(yōu)勢，減少了人員、運(yùn)輸車輛的投入，另外SmartSolo只要部署完成，就可以直接采集，相比傳統(tǒng)采集減少了查線時間，拉寬了野外生產(chǎn)采集窗口，生產(chǎn)效率顯著提高。

2.傳感器幅頻響應(yīng)對比

兩種設(shè)備采用的傳感器都屬于速度型檢波器，但技術(shù)指標(biāo)上有一定差異，SmartSolo是自然頻率為5Hz的檢波器，Sercel有線為自然頻率為10Hz的檢波器。表2為兩種傳感器的技術(shù)參數(shù)。

速度型檢波器幅頻特性表達(dá)式為式1，其中為檢波器的靈敏度，為阻尼系數(shù)，為檢波器自然角頻率，為振動角頻率。從幅頻特征曲線來看（圖1a），SmarSolo檢波器約在7Hz時達(dá)到穩(wěn)定輸出，而10Hz檢波器約在15Hz時達(dá)到穩(wěn)定輸出，意味著SmarSolo檢波器在低頻段接收到的信號要較Sercel有線檢波器豐富，歸一化后幅頻特征曲線更為明顯。

3. 兩種傳感器對雷克子波的響應(yīng)測試

采用地震勘探正演中最常用的雷克子波，主頻25Hz，分別對SmartSolo檢波器、Sercel有線檢波器進(jìn)行響應(yīng)模擬，為突出頻率響應(yīng)特征，將振幅做歸一化處理。從波形特征來看，SmartSolo檢波器周期較常規(guī)檢波器長，波形較“胖”，表明其低頻信息較豐富。

對上述3種信號進(jìn)行歸一化頻率分析，檢波器整體趨勢是隨著自然頻率的降低對低頻段的響應(yīng)也逐步提高，頻帶寬度有小幅增加。對測試檢波器主頻及頻寬進(jìn)行統(tǒng)計，表明SmartSolo檢波器較Sercel有線檢波器在低頻段響應(yīng)較為豐富，頻帶寬2Hz，主頻低3Hz。

二、施工模式

SmartSolo節(jié)點(diǎn)儀器支持自主采集，野外施工時每個爆破小組配備一套可記錄GPS時間的遙爆設(shè)備（如Boom Box Ⅲ），劃定各自的采集時窗進(jìn)行自主放炮而不需要其他采集儀器的介入。

目前地震勘探行業(yè)中存量較大的遙爆設(shè)備為Boom BoxⅡ，配合Sercel儀器組合一個遙爆系統(tǒng)，即Sercel儀器記錄激發(fā)本地時間，遙爆設(shè)備只進(jìn)行激發(fā)引爆作業(yè)，不記錄時間。

為了盡可能利用以往的遙爆設(shè)備，同時考慮到節(jié)點(diǎn)儀器的數(shù)據(jù)切割方式，遙爆系統(tǒng)選擇外接GPS授時模塊的Sercel 428XL與Boom Box Ⅱ，即由Sercel 428XL儀器記錄激發(fā)GPS時間，SmartSolo節(jié)點(diǎn)儀器采集的數(shù)據(jù)在室內(nèi)切割時采用該時間作為起始時間。

三、資料效果分析

1. 系統(tǒng)時差分析

兩種采集設(shè)備分屬于不同的儀器廠商，可能存在一致性的差異，因此要先驗證兩套儀器的之間的系統(tǒng)時差是否滿足行業(yè)規(guī)范。

因SmartSolo節(jié)點(diǎn)儀器是在室內(nèi)按照激發(fā)時間進(jìn)行分據(jù)切割，這就要求兩種儀器具有高度精準(zhǔn)的系統(tǒng)時間，通過分析兩種設(shè)備采集單炮真值及起跳時間，發(fā)現(xiàn)兩套設(shè)備存在1ms以內(nèi)的系統(tǒng)時差，雖然滿足行業(yè)規(guī)范要求，但按照施工模式是不應(yīng)該存在系統(tǒng)時差的，在查閱了前人的研究成果后，認(rèn)為最大的可能就是兩種儀器在非整數(shù)毫秒激發(fā)時對首采樣點(diǎn)選擇的差異造成的。

428XL有線儀器對首樣點(diǎn)的選擇為就近原則，即當(dāng)激發(fā)時間落在2個樣點(diǎn)之間時，采用“四舍五入”的方式就近選擇距離時刻較近的樣點(diǎn)作為首樣點(diǎn)，而SmartSolo儀器對首樣點(diǎn)的處理方式為按照GPS時間按照舍位方式取首樣點(diǎn)。是以一、ms采樣率為例，當(dāng)激發(fā)時間落在2個樣點(diǎn)之間不同位置時，兩種儀器對首樣點(diǎn)選擇方式的示意圖，這也解釋兩種設(shè)備時差為何統(tǒng)計上表現(xiàn)為1ms以內(nèi)。

2. 單炮分析

兩種儀器單炮面貌有一定差異，最明顯的差別是面波的差異，SmartSolo-較Sercel有線面波重（圖6紅框處）。由于是同一激發(fā)點(diǎn)，不同儀器單炮記錄呈現(xiàn)的差別就是對低頻信息可記錄性的差別，。通過頻譜分析可見，3-6Hz段SmartSolo較Sercel有線高27.42%，SmartSolo在保持與Sercel有線較為一致的高頻信息的基礎(chǔ)上提高了低頻段響應(yīng)，豐富了對改善地震剖面成像至關(guān)重要的低頻信息。

四、結(jié)語

節(jié)點(diǎn)儀器在山地施工效果能夠滿足現(xiàn)行技術(shù)要求，同時在復(fù)雜地區(qū)特別是高山懸崖等地段，節(jié)點(diǎn)儀器能夠降低施工安全風(fēng)險，同時節(jié)點(diǎn)儀器在切割數(shù)據(jù)時能夠采用更大的偏移距，可以獲得更多的遠(yuǎn)道數(shù)據(jù)，提高成像質(zhì)量。

（中石化石油工程地球物理有限公司南方分公司? 四川成都? 610016）