陸用壓電檢波器在銀額盆地沙漠區(qū)的應(yīng)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(xù)實施拐參1井、拐3～拐9井，其中拐1井、拐6井獲高產(chǎn)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(fā)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(qū)復雜的近地表條件，嚴重制約單炮記錄品質(zhì)。松散風積沙丘對地震波能量吸收衰減嚴重，面波、折射波發(fā)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(yīng)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(jié)果與生產(chǎn)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(shù)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(fā)、采集設(shè)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(zhì)資料清晰度[5]。為了保護目的層頻率，避免組合壓制，實現(xiàn)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(shù)在該區(qū)油氣勘探中應(yīng)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(zhuǎn)換為電信號的機電轉(zhuǎn)換裝置[5]。結(jié)構(gòu)由殼體、硬彈簧、質(zhì)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(zhì)量塊由體積質(zhì)量較大重合金材料制成，硬彈簧的作用是對質(zhì)量塊加載產(chǎn)生預(yù)壓力，以保證在作用力變化時，壓電片始終受到壓縮。和常規(guī)動圈檢波器（20DX-10Hz）相比，壓電檢波器結(jié)構(gòu)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(tài)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(guī)動圈檢波器進行靜態(tài)測試，從幅頻和相頻特性上可以看出，常規(guī)動圈檢波器的相頻特性曲線呈現(xiàn)出明顯的非線性特征，穩(wěn)定性較差。陸用壓電檢波器的特性曲線均是一條直線，穩(wěn)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(yīng)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(jié)果來看，10Hz動圈檢波器在80Hz以下響應(yīng)較好，陸用壓電檢波器在高頻端和低頻端均有較好響應(yīng)，具有更寬的響應(yīng)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(qū)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(guī)動圈檢波器采用觀測系統(tǒng)4990-10-20-10-4990，道距為20m，炮點距為40m，接收道數(shù)為500道，滿覆蓋次數(shù)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(tǒng)4995-5-10-5-4995，道距為10m，炮點距為40m，接收道數(shù)為1000道，滿覆蓋次數(shù)為500（125×4）次，單點接收。統(tǒng)一采用低頻可控震源激發(fā)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(guī)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(guī)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(guī)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(guī)動圈檢波器組合接收疊加剖面略有優(yōu)勢，因為常規(guī)動圈檢波器的組合效應(yīng)產(chǎn)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(guī)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(fā)育情況，落實低幅構(gòu)造。

圖1 不同類型檢波器接收的疊加剖面

4 結(jié)束語

寬頻陸用壓電檢波器單點小道距接收、高覆蓋次數(shù)，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(shù)的需要。同時，陸用壓電檢波器具有體積小、質(zhì)量輕的特點，能顯著提高施工效率，降低施工成本。