可控震源地震勘探技術(shù)在我國的應(yīng)用與發(fā)展

1可控震源作業(yè)方法還需人工帶樁號(hào)隨著“二寬一高”地震勘探技術(shù)的廣泛應(yīng)用，振動(dòng)器作為一種高效、靈活、便捷、可調(diào)、獎(jiǎng)懲信號(hào)頻率范圍適應(yīng)性好、經(jīng)濟(jì)成本低、環(huán)境保護(hù)好的激發(fā)方式，已成為我國地震資源采集的主要設(shè)備。但是,可控震源作業(yè)方法還借用以前的方法,震源行走還需人工帶樁號(hào)?？煽卣鹪匆酝鳂I(yè)方法為:震源帶樁號(hào)人員按照任務(wù)書指揮震源施工,倒班作業(yè),每天進(jìn)行工地踏勘,記錄第二天任務(wù)的路線及炮點(diǎn)到位等相關(guān)信息,施工時(shí)用手持GPS導(dǎo)航,逐點(diǎn)放炮。優(yōu)點(diǎn):如震源施工現(xiàn)場臨時(shí)出現(xiàn)問題,有人員指揮或現(xiàn)場踏勘。缺點(diǎn):每臺(tái)震源需1名帶樁號(hào)人員;需要踏勘車輛(根據(jù)每班帶樁號(hào)人員數(shù)量確定車輛數(shù)量);踏勘用草圖記錄信息,效果相對(duì)較差?？梢?可控震源高效采集也面臨了一些難點(diǎn)與問題。2振動(dòng)器航跡導(dǎo)航施工方法2.1放炮路線踏勘可控震源航跡導(dǎo)航施工流程如圖1所示,分為5個(gè)步驟:(1)需要通過高清衛(wèi)星照片結(jié)合高程數(shù)據(jù),對(duì)炮點(diǎn)進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì);(2)測量組根據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)成果,結(jié)合野外地表?xiàng)l件進(jìn)行現(xiàn)場放樣;(3)需要技術(shù)人員(數(shù)量依據(jù)施工任務(wù)而定)采用可加載高清衛(wèi)星照片的GPS設(shè)備按順序進(jìn)行放炮線路的踏勘,精確記錄航跡;(4)技術(shù)人員在室內(nèi)根據(jù)踏勘到位情況優(yōu)選炮點(diǎn),并編輯震源施工任務(wù)行走路線;(5)將不同任務(wù)航跡用顏色區(qū)分,并加載到震源的DSG可視化導(dǎo)航設(shè)備上,放炮時(shí)沿任務(wù)航跡逐點(diǎn)采集。優(yōu)點(diǎn):節(jié)約震源帶樁號(hào)人員及踏勘車輛;放炮路線為機(jī)器嚴(yán)格按照踏勘路線記錄,只要踏勘精細(xì),就不會(huì)出現(xiàn)遺漏;每組震源放炮沿各自施工任務(wù)航跡行走即可,避免繞路、找點(diǎn)等無效行走時(shí)間,提高采集效率。缺點(diǎn):踏勘需要了解震源性能及施工方法的技術(shù)人員進(jìn)行;室內(nèi)技術(shù)人員增多,工作量加大。2.2數(shù)字化地震觀技術(shù)應(yīng)用航跡導(dǎo)航進(jìn)行可控震源施工需要4個(gè)配套技術(shù):高清衛(wèi)星照片結(jié)合高程數(shù)據(jù)的炮點(diǎn)預(yù)設(shè)計(jì)技術(shù)、精確航跡設(shè)計(jì)技術(shù)、可控震源源驅(qū)動(dòng)技術(shù)及數(shù)字化地震隊(duì)DSG可視化導(dǎo)航技術(shù)。圖2為利用帶有高程數(shù)據(jù)的高清衛(wèi)星照片進(jìn)行炮點(diǎn)預(yù)設(shè)計(jì)的圖示,預(yù)設(shè)計(jì)及放樣需充分借用老測線布設(shè)炮點(diǎn),避開陡坡區(qū)域,減少修路工作量,施工時(shí)從老測線繞行上坡。2震源施工高效可視化導(dǎo)航dsg精確航跡是指每一組震源在采集過程中行走的路線,主要指精度大于2m的大地坐標(biāo)。應(yīng)用可加載高清衛(wèi)星照片的可視GPS設(shè)備,根據(jù)施工線路踏勘并精確記錄航跡,通過室內(nèi)編輯后,指導(dǎo)后續(xù)施工。航跡記錄精度需達(dá)到米級(jí),否則在復(fù)雜區(qū)域容易出現(xiàn)震源繞路。精確航跡設(shè)計(jì)技術(shù)要考慮可控震源的通過性,確?？煽卣鹪匆勒蘸桔E施工時(shí)行走時(shí)間最短、行走路程最近,減少無效繞行時(shí)間,從而提高施工效率。源驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用,確保了震源震點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性,節(jié)省了人員指揮震源停靠樁號(hào)及報(bào)樁號(hào)時(shí)間,提高了震源施工效率。數(shù)字化地震隊(duì)配套的DSG可視化導(dǎo)航技術(shù)是通過在工區(qū)建設(shè)局域網(wǎng)絡(luò),以DSG可視化導(dǎo)航配套設(shè)備作為樞紐,使可控震源與儀器之間、可控震源相互之間的采集信息及動(dòng)態(tài)位置可視。在DSG可視化導(dǎo)航設(shè)備上,將高清遙感衛(wèi)星照片作為底圖,加載精細(xì)踏勘的放炮航跡,使震源操作人員能夠通過顯示屏上的航跡指導(dǎo)尋找下一炮點(diǎn),根據(jù)航跡導(dǎo)航線路,即可避免震源操作人員頻繁找路、繞路、組合擺放,減少無效施工時(shí)間,實(shí)現(xiàn)連續(xù)采集。從DSG可視化設(shè)備上可實(shí)時(shí)觀測震板位置信息,監(jiān)控震點(diǎn)位置,減少重復(fù)放炮時(shí)間,提高震源施工效率。震源可視化導(dǎo)航界面如圖3所示,由圖3(a)可以看出,每組震源的施工路線航跡用不同顏色顯示,便于不同組震源操作人員區(qū)分任務(wù);圖3(b)顯示2臺(tái)震源各自震板位置、本車距炮點(diǎn)距離、組合中心位置、組合中心距炮點(diǎn)距離等。3使用實(shí)例和效果3.1準(zhǔn)噶爾盆地石炭系對(duì)比根據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地腹部地質(zhì)、油氣成藏條件及現(xiàn)有勘探成果的系統(tǒng)分析,石炭系是天然氣成藏的主要勘探目的層。為推進(jìn)準(zhǔn)噶爾盆地石炭系天然氣的勘探進(jìn)程,進(jìn)一步落實(shí)腹部地區(qū)石炭系構(gòu)造展布情況,尋找有利的油氣藏勘探領(lǐng)域,在準(zhǔn)噶爾盆地腹部克拉美麗山前環(huán)帶部署了二維地震測線(衛(wèi)星圖片見圖4),穿越準(zhǔn)噶爾沙漠起伏最大、通行條件最差的莫北沙漠區(qū)。激發(fā)方式為低頻可控震源2臺(tái)1次滑動(dòng)掃描。3.2日效施工效率該次項(xiàng)目,地形主要為大、中沙漠,采用可控震源2臺(tái)1次,2~3組施工,共采集113d,完成85584炮,采集平均日效757炮,震源組日效303炮。與以往2個(gè)項(xiàng)目相比,該次項(xiàng)目采用了航跡導(dǎo)航施工方法,在沙漠地表變化更大、地形更復(fù)雜的準(zhǔn)噶爾盆地最大蜂窩狀沙漠區(qū),施工效率反而較以往有所提高。人員減少。采集期減少震源帶樁號(hào)人員6~9人,采集前期增加現(xiàn)場及室內(nèi)處理航跡技術(shù)人員3人,總體人員減少。4航跡2.2施工方法中其他實(shí)時(shí)通訊軟件的集成使用1)航跡導(dǎo)航施工方法能提高可控震源采集效率,使“兩寬一高”技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性得以實(shí)現(xiàn),可以大范圍應(yīng)用。2)航跡導(dǎo)航施工方法的運(yùn)用,需要多個(gè)實(shí)時(shí)通訊軟硬件技術(shù)的配套集成使用。3)航跡導(dǎo)航施工方法易于在復(fù)雜區(qū)的可控震源項(xiàng)目中推廣,在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),使綠色勘探得以更好地實(shí)現(xiàn)。1震源施工需要(1)在許多地表起伏大、地表障礙物多、通行條件差的地區(qū),無法直接修路穿越,震源施工需要繞行,找路繞路耗時(shí)較多;(2)激發(fā)點(diǎn)位置不好,如半坡上,震源?？俊⒔M合擺放需耗費(fèi)大量時(shí)間;(3)震源施工任務(wù)、行進(jìn)路線沒有電子化和可視化,需要帶樁號(hào)人員現(xiàn)場尋找下一處炮點(diǎn)任務(wù)及繞路,增加無效采集時(shí)間。2環(huán)境保護(hù)的要求很高對(duì)于越來越高的環(huán)保要求,推土機(jī)在公益林、動(dòng)植物保護(hù)區(qū)內(nèi)不允許作業(yè),僅能對(duì)以往老測線進(jìn)行修繕,大幅增加可控震源的繞行路程和找路時(shí)間。3成本壓力很人員工資及設(shè)備租賃費(fèi)是可控震源施工中最大的支出成本,制約了可控震源高效采集的發(fā)展,如何減少人員和設(shè)備的投入是面臨的難題之一。1炮點(diǎn)、重要部位的布設(shè)該技術(shù)的應(yīng)用需要拍攝時(shí)間近、精度大于2m、有高程數(shù)據(jù)的高清衛(wèi)星照片。在室內(nèi)對(duì)炮點(diǎn)進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)遵循以下原則:辨識(shí)障礙物及老測線分布,便于炮點(diǎn)借道布設(shè)及震源行走;躲避坡度較大的陡坡和深溝,保證可控震源通過,減少修路工作量;炮點(diǎn)布設(shè)必須嚴(yán)格執(zhí)行偏移原則,滿足技術(shù)上的要求,布設(shè)盡量連續(xù),避免可控震源施工時(shí)來回翻越沙梁子;多利用老測線,減少對(duì)環(huán)境的破壞;對(duì)現(xiàn)場放樣反饋不合理問題及時(shí)作出調(diào)整,保證后續(xù)施工班組的銜接順暢。3地震源驅(qū)動(dòng)技術(shù)源驅(qū)動(dòng)技術(shù)依托于可控震源“DSDNetwork”和GPS等輔助手段來實(shí)現(xiàn)4新一代地震隊(duì)的主要指揮特點(diǎn)數(shù)字化地震隊(duì)是以數(shù)字技術(shù)信息鏈為紐帶,使地震隊(duì)從作業(yè)人員到各級(jí)指揮,從生產(chǎn)作業(yè)、運(yùn)行管理、質(zhì)量控制到安全環(huán)保都具備信息的自動(dòng)獲取、傳輸及分析處理能力的新一代地震隊(duì)。1可控震源施工選取鄰近區(qū)域2個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行施工方法及效率的統(tǒng)計(jì)與對(duì)比。項(xiàng)目一:地形為小沙漠、戈壁,采用可控震源4臺(tái)1次,1組施工,震源組日效300炮。項(xiàng)目二:地形為中、小沙漠,采用可控震源2臺(tái)1次,4組施工,震源組日效290炮。2沙梁子段理論施工摒棄了以往的推土機(jī)修路方式,采用可控震源能過的地方不修路、只碾壓,充分借用老測線,最大程度地應(yīng)用偏移原則,僅在翻越沙梁子時(shí)打通道供可控震源通行。測線炮點(diǎn)總長度為3423.3km,按以往施工方法,推土機(jī)修路長度為3423.3km;采用航跡導(dǎo)航施工方法,可控震源行走充分借用老測線,推土機(jī)僅在翻越沙梁子時(shí)打通道,修路長度僅為684.7km,減少修路2738.6km。3炮線和天線施工期可控震源施工設(shè)備主要分為3條炮線工程設(shè)備減少。以往施工方法,可控震源臺(tái)數(shù)根據(jù)滑動(dòng)時(shí)間計(jì)算,2臺(tái)1次施工約需10臺(tái);該次可控震源方法,3條炮線施工時(shí)配備低頻可控震源7臺(tái)(6臺(tái)施工,1臺(tái)備份),2條炮線施工時(shí)配備低頻可控震源5臺(tái)(4臺(tái)施工,1臺(tái)備份);設(shè)