可控震源地震勘探技术在我国的应用与发展

可控震源地震勘探技术在我国的应用与发展

1可控震源作业方法还需人工带桩号随着“二宽一高”地震勘探技术的广泛应用，振动器作为一种高效、灵活、便捷、可调、奖惩信号频率范围适应性好、经济成本低、环境保护好的激发方式，已成为我国地震资源采集的主要设备。但是,可控震源作业方法还借用以前的方法,震源行走还需人工带桩号。可控震源以往作业方法为:震源带桩号人员按照任务书指挥震源施工,倒班作业,每天进行工地踏勘,记录第二天任务的路线及炮点到位等相关信息,施工时用手持GPS导航,逐点放炮。优点:如震源施工现场临时出现问题,有人员指挥或现场踏勘。缺点:每台震源需1名带桩号人员;需要踏勘车辆(根据每班带桩号人员数量确定车辆数量);踏勘用草图记录信息,效果相对较差。可见,可控震源高效采集也面临了一些难点与问题。2振动器航迹导航施工方法2.1放炮路线踏勘可控震源航迹导航施工流程如图1所示,分为5个步骤:(1)需要通过高清卫星照片结合高程数据,对炮点进行预设计;(2)测量组根据预设计成果,结合野外地表条件进行现场放样;(3)需要技术人员(数量依据施工任务而定)采用可加载高清卫星照片的GPS设备按顺序进行放炮线路的踏勘,精确记录航迹;(4)技术人员在室内根据踏勘到位情况优选炮点,并编辑震源施工任务行走路线;(5)将不同任务航迹用颜色区分,并加载到震源的DSG可视化导航设备上,放炮时沿任务航迹逐点采集。优点:节约震源带桩号人员及踏勘车辆;放炮路线为机器严格按照踏勘路线记录,只要踏勘精细,就不会出现遗漏;每组震源放炮沿各自施工任务航迹行走即可,避免绕路、找点等无效行走时间,提高采集效率。缺点:踏勘需要了解震源性能及施工方法的技术人员进行;室内技术人员增多,工作量加大。2.2数字化地震观技术应用航迹导航进行可控震源施工需要4个配套技术:高清卫星照片结合高程数据的炮点预设计技术、精确航迹设计技术、可控震源源驱动技术及数字化地震队DSG可视化导航技术。图2为利用带有高程数据的高清卫星照片进行炮点预设计的图示,预设计及放样需充分借用老测线布设炮点,避开陡坡区域,减少修路工作量,施工时从老测线绕行上坡。2震源施工高效可视化导航dsg精确航迹是指每一组震源在采集过程中行走的路线,主要指精度大于2m的大地坐标。应用可加载高清卫星照片的可视GPS设备,根据施工线路踏勘并精确记录航迹,通过室内编辑后,指导后续施工。航迹记录精度需达到米级,否则在复杂区域容易出现震源绕路。精确航迹设计技术要考虑可控震源的通过性,确保可控震源依照航迹施工时行走时间最短、行走路程最近,减少无效绕行时间,从而提高施工效率。源驱动技术的应用,确保了震源震点位置的准确性,节省了人员指挥震源停靠桩号及报桩号时间,提高了震源施工效率。数字化地震队配套的DSG可视化导航技术是通过在工区建设局域网络,以DSG可视化导航配套设备作为枢纽,使可控震源与仪器之间、可控震源相互之间的采集信息及动态位置可视。在DSG可视化导航设备上,将高清遥感卫星照片作为底图,加载精细踏勘的放炮航迹,使震源操作人员能够通过显示屏上的航迹指导寻找下一炮点,根据航迹导航线路,即可避免震源操作人员频繁找路、绕路、组合摆放,减少无效施工时间,实现连续采集。从DSG可视化设备上可实时观测震板位置信息,监控震点位置,减少重复放炮时间,提高震源施工效率。震源可视化导航界面如图3所示,由图3(a)可以看出,每组震源的施工路线航迹用不同颜色显示,便于不同组震源操作人员区分任务;图3(b)显示2台震源各自震板位置、本车距炮点距离、组合中心位置、组合中心距炮点距离等。3使用实例和效果3.1准噶尔盆地石炭系对比根据准噶尔盆地腹部地质、油气成藏条件及现有勘探成果的系统分析,石炭系是天然气成藏的主要勘探目的层。为推进准噶尔盆地石炭系天然气的勘探进程,进一步落实腹部地区石炭系构造展布情况,寻找有利的油气藏勘探领域,在准噶尔盆地腹部克拉美丽山前环带部署了二维地震测线(卫星图片见图4),穿越准噶尔沙漠起伏最大、通行条件最差的莫北沙漠区。激发方式为低频可控震源2台1次滑动扫描。3.2日效施工效率该次项目,地形主要为大、中沙漠,采用可控震源2台1次,2~3组施工,共采集113d,完成85584炮,采集平均日效757炮,震源组日效303炮。与以往2个项目相比,该次项目采用了航迹导航施工方法,在沙漠地表变化更大、地形更复杂的准噶尔盆地最大蜂窝状沙漠区,施工效率反而较以往有所提高。人员减少。采集期减少震源带桩号人员6~9人,采集前期增加现场及室内处理航迹技术人员3人,总体人员减少。4航迹2.2施工方法中其他实时通讯软件的集成使用1)航迹导航施工方法能提高可控震源采集效率,使“两宽一高”技术的经济可行性得以实现,可以大范围应用。2)航迹导航施工方法的运用,需要多个实时通讯软硬件技术的配套集成使用。3)航迹导航施工方法易于在复杂区的可控震源项目中推广,在提高经济效益的同时,使绿色勘探得以更好地实现。1震源施工需要(1)在许多地表起伏大、地表障碍物多、通行条件差的地区,无法直接修路穿越,震源施工需要绕行,找路绕路耗时较多;(2)激发点位置不好,如半坡上,震源停靠、组合摆放需耗费大量时间;(3)震源施工任务、行进路线没有电子化和可视化,需要带桩号人员现场寻找下一处炮点任务及绕路,增加无效采集时间。2环境保护的要求很高对于越来越高的环保要求,推土机在公益林、动植物保护区内不允许作业,仅能对以往老测线进行修缮,大幅增加可控震源的绕行路程和找路时间。3成本压力很人员工资及设备租赁费是可控震源施工中最大的支出成本,制约了可控震源高效采集的发展,如何减少人员和设备的投入是面临的难题之一。1炮点、重要部位的布设该技术的应用需要拍摄时间近、精度大于2m、有高程数据的高清卫星照片。在室内对炮点进行预设计遵循以下原则:辨识障碍物及老测线分布,便于炮点借道布设及震源行走;躲避坡度较大的陡坡和深沟,保证可控震源通过,减少修路工作量;炮点布设必须严格执行偏移原则,满足技术上的要求,布设尽量连续,避免可控震源施工时来回翻越沙梁子;多利用老测线,减少对环境的破坏;对现场放样反馈不合理问题及时作出调整,保证后续施工班组的衔接顺畅。3地震源驱动技术源驱动技术依托于可控震源“DSDNetwork”和GPS等辅助手段来实现4新一代地震队的主要指挥特点数字化地震队是以数字技术信息链为纽带,使地震队从作业人员到各级指挥,从生产作业、运行管理、质量控制到安全环保都具备信息的自动获取、传输及分析处理能力的新一代地震队。1可控震源施工选取邻近区域2个项目进行施工方法及效率的统计与对比。项目一:地形为小沙漠、戈壁,采用可控震源4台1次,1组施工,震源组日效300炮。项目二:地形为中、小沙漠,采用可控震源2台1次,4组施工,震源组日效290炮。2沙梁子段理论施工摒弃了以往的推土机修路方式,采用可控震源能过的地方不修路、只碾压,充分借用老测线,最大程度地应用偏移原则,仅在翻越沙梁子时打通道供可控震源通行。测线炮点总长度为3423.3km,按以往施工方法,推土机修路长度为3423.3km;采用航迹导航施工方法,可控震源行走充分借用老测线,推土机仅在翻越沙梁子时打通道,修路长度仅为684.7km,减少修路2738.6km。3炮线和天线施工期可控震源施工设备主要分为3条炮线工程设备减少。以往施工方法,可控震源台数根据滑动时间计算,2台1次施工约需10台;该次可控震源方法,3条炮线施工时配备低频可控震源7台(6台施工,1台备份),2条炮线施工时配备低频可控震源5台(4台施工,1台备份);设