24D－A新型检波器在地震勘探中的应用

石磊军 鲍五堂 邱兆泰 贾建川

河北省煤田地质局物测地质队

24D－A新型检波器在地震勘探中的应用

石磊军 鲍五堂 邱兆泰 贾建川

河北省煤田地质局物测地质队

石磊军，男，1962年生，高级工程师，长期从事机电技术和管理工作。

随着我国地震勘探技术的发展，地震勘探对野外数据采集的信息量和精度要求越来越高。野外资料采集是整个勘探过程的前沿，检波器性能是取得原始资料的关键所在。研究、开发、生产的新型高输出宽频带、大动态、失真度小、低噪声、高频检波器，能有效提高地震波的信噪比、分辨率和有效信号的采集。本文通过对比试验和野外生产实验证明了24D－A新型宽频带大动态高频地震检波器的优势。

随着我国地震勘探技术的发展，地震勘探不断从浅地层走向深地层，从构造地质走向岩性地质，从厚层变为薄层，从陆地转向海洋，从沉积盒地走向复杂山地。无论是老油田还是新探区，地震勘探难度大大增加，若要获得油气新发现不仅力度大。还要增加新装备、加速新技术、新方法的投入，才是有效的加速勘探力度的有力保障．也是我国能源可持续发展的有效途径。

目前，从我国地震勘探行业现状来看，地震勘探难度越来越大高精度现代化地震仪器所配套的模拟地震检波器技术性能也要求越来越高。地震检波器是地震数据采集的第一关，检波器高性能显得尤为重要。

指标对比

地震勘探是项系统工程，从震源激发，地震检波器性能、地下地质条件、大型地震仪性能、资料采集、处理解释方法等，这项整体工程各个环节也不能忽视。野外资料采集是整个勘探过程的前沿尤为重要，是取得原始资料的关键所在。检波器与大地藕合的频率响应好否，当然也与震源激发有关，但在激发条件确定后其决定着资料的优劣，若资料不佳后期工作再努力也无济于事。没有记录到信息，在处理过程中不会无中生有，可见检波器性能如此重要。

24D－A模拟地震检波器，以吸收国外先进技术，研发具有自主知识产权的新产品，技术指标及性能完全满足现代教字化大型仪器的采集要求，又经济又实用，适合我国国情的高性能检波器。24D－A新型检波器具有高输出宽频带、大动态、失真度小、低噪声、高频的性能，提高地震波的信噪比、分辨率和有效信号的采集，解决了常规模拟检波器动态范围小，谐波失真大，频带不宽的野外采集瓶颈问题。可广泛应用于石油、天然气等地震勘探，更好地应用于煤田探测、工程地震、工业岩测等领域。

目前地震勘探由于难度加大，要求地震检波器有如下性能技术指标。

（1）检波器应有宽频带特性

24D－A新型地震检波器，本身频带宽度可以从5～1000Hz．它由于结构阻尼高达1.5，对固有频率已没有实际意义，而形成通频阻尼。这样就具有对低频面波有所抑制，而对高频有所提升的幅频响应特性。

（2）检波器应有谐波畸变要小（失真度）的特征

大型仪器与通用检波器失真度相差3－4数量级，通用检波器失真度目前严重的制约着大型地震仪器高精度性能的正常发挥。实际上也是对高性能地震仪器的高代价的浪费！从量上分折通用检波器失真度量级0.1%看，折合到通用检波器动态范围也只有60dB左右；而大型仪器动态范围高到120～140dB左右。这样，野外采集时，因检波器动态范围不大造成入口信号门槛很低，极大的浪费了大型动态仪器的优势。所以说，改善检波器的技术性能比发展采集站的瞬时动态范围更实用、更有效。目前推出24D－A新型地震检波器的失真度已达到0.008～0.03%，到目前为止，在国内外模拟检波器行列中失真度名列榜首。

（3）地震检波器应有动态范围大的优势

推出的24D－A新型检波器具有自主知识产权，它的动态范围：70dB（10Hz）、80dB（40Hz）82dB（80Hz）。并随着频带拓宽而上升相对的可以缓和大型仪器120～140dB大动态的要求。24D－A检波器实际结构采用集装串，实行每道1个集装壳，每道只挖 1个坑埋置，这样不尽节省了人力、物力、还可节约的工期。

（4）地震检波器应具有低噪声性能

对于高性能的地震检波器来说，它首先要具有低的噪声，有了低噪声的技木性能才能有高信噪比、才能有较大的动态范围、才能有较小的失真度。对深层高频信号有可能纪录到，还要看信噪比，还要看深度如何，否则也不一定能记录。不论哪种类型检波器降低本身噪声是根本。但从地震勘探的高保真度来说，由震源激发的脉冲振动应由检波器不失真地接收，要能实现其结果，首先要有足够大的阻尼，惯性体，瞬时起动，瞬时回零。能有理想阻尼，才能有低噪声，高信噪比，高保真的采集资料。

24D－A新型检波器它的阻尼是结构性阻尼远远大于0.7，高达D≥1.5不须并电阻。这样的破常规阻尼对本身的固有频率来说已没有实际意义了，从5～1000HZ通频带阻尼，对低频而言有所抵制，对高频而言，提升扩展，对一个动圈模拟检波器高端响应到1000HZ不衰，确实难能可贵，这完全归结于大阻尼，它使检波器噪声降低将近－10dB（比20DX），动态范围：70dB（10Hz）、80dB（40Hz）82dB（80Hz），随频率升高而上升扩大。

野外实验对比

2006年11月份在山东某煤田24D－A检波器与20DX对比实验，从得到的实际纪录显示（如图1），图中两张记录都有3组单炮，其左侧是20DX12只串联单炮记录，中间和右侧是24D－A10只两串并联和24D－A5只单串的单炮记录。可以看出，24D－A检波器比20DX检波器所获得的资料剖面清晰，信噪比高，同相轴明显。

2007年5月份，某油田的施工队在贵州省凯里山区作对比实验：20DX10Hz共10串（6串2并），24D－A检波器，10串（5串2并），10串（5支1串）。资料处理中分别对24D－A检波器与20DX检波器作了不同时深频谱分析（图2）。图中，上面从左到右是24D－A检波器1000ms、1500ms和2500ms处的频谱分析，下面从左到右是20DX检波器1500ms、2000ms和3000ms处的频谱分析。24D－A检波器从浅到深，带宽衰减不大，主频变化不大，而20DX检波器从浅到深，主频明显降低，带宽衰减得特别快。从图中的主频极其频带分析，可以得到结论：24D－A检波器比20DX在深层主频和频宽都具有很大的优势。

24D－A检波器是我们自主研发，改进创新的一种新型检波器，当然它不如数字检波器的高指标，但它的换能结构对深层信号接收要比20DX检波器具有明显的优势，这是不争的事实。而数字检波器在接收深层信号是否更具有优势，现还不得而知。只从它的电容换能功能来说，浅、中层报可能较理想，但深层还有特实测资料。

图1　20DX单炮与24D－A单炮对比

图2　24D－A检波器与20DX检波器不同时深频谱分析

结语

24D－A型号检波器优于一般检波器。具有动态范围大、压低抬高的宽频带特性；失真度低，波形畸变小，线形相位，保真度高；本身噪声小，信噪比高，易于突出深层有效波；抗横向谐振频率强，能有效压制面波；大阻尼回零，瞬态响应快，提高采集率。同时该检波器输出信号稳定，可靠、一致性好。

24D－A型号检波器比数字检波器成本低，虽然数字检波器在很多性能方面比24D－A检波器好，但数字检波器在接收深层信号是否更具有优势，现还不得而知。而且24D－A型号检波器基本应有了数字检波器的优点，如主频和频宽优势，动态范围大，保真度高等，甚至可以每道只挖1个坑埋置，节省人力、物力、可以节约工期，利于野外数据采集。