水下压电检波器在陆上地震采集的适用性探讨

2013-08-07刘百红吴东国

物探化探计算技术 2013年3期

杨恕，刘百红，项亮，吴东国

（1.中国石油化工集团公司西南油气分公司工程监督中心，四川德阳 618000；2.中国石化石油物探技术研究院，江苏南京 211103）

0 前言

在陆上地震资料采集中，常常会遇到大面积的水库、泻湖、堰塘等水域地段，这时需要同时具有水陆两种勘探设备和方法。由于两种设备在方法上存在很大差异，导致陆上同一工区用不同接收设备采集到的资料品质会有明显的差异，从而制约了地震勘探精度的提高［1、2］，有时甚至干脆丢道，造成覆盖次数不均匀，甚至覆盖次数低于规范要求。为了提高在这些地区地震勘探水平，有必要探索研究解决这类地区地震勘探采集中的问题。而这些问题可以归结为激发和接收，即震源和检波器的问题。作者在本文中围绕水下压电检波器在宽水域水库、窄水域水沟和有水井孔中接收效果分析，并与陆上常规检波器20DX－10的接收效果进行对比，来探讨采用水下压电检波器在陆上地震资料采集中的适用范围和效果，为今后陆上地震资料采集在水域分布面积较广区域，使用水下压电检波器接收提供一定的参考。

1 水下压电检波器的技术指标

本次进行适用性试验分析的水下压电检波器工作水深为1.5m～75m，其指标如表1所示。

相比常规陆上检波器，其指标的最大区别在于灵敏度。水下压电检波器是压电式检波器，其灵敏度用μV／μbar表示，即一个压强单位（微巴）时所产生的电压（微伏）值。而常规陆上检波器属于磁电式检波器，其灵敏度用V／（m／s）表示，即一个振动速度（m／s）时所产生的电压（V）值。除了幅值单位不同外，水下压电检波器（10Hz自然频率）加阻尼后，与常规陆上检波器（10Hz自然频率）的频率响应曲线基本相当［3、4］。

表1 dB－25－14水下压电检波器技术指标Tab.1 The specification of piezoelectric hydrophone dB－25－14

2 频率响应分析

作者此次所采用的水下压电检波器，其自然频率为10Hz，对比的陆上常规模拟检波器，自然频率也为10Hz。从频率响应曲线（见图1）可以看出，二者的幅频响应特征基本一致，从1 Hz 到10Hz振幅快速增大，10Hz 以上频率段，其振幅基本为一条恒定不变的直线。

3 与常规检波器的相位差

水下压电检波器与常规陆上检波器通常存在相位差，为了准确求取该水下压电检波器与陆上常规检波器20DX－10的相位差，采用了井中灌水不同深度沉放水下压电检波器的方法。

作者在对水下压电检波器进行时差校正后，对第15道～24道的水下压电检波器进行了－90°和＋90°的相位校正（见图2）。可以看出，经过＋90°的相位校正后，水下压电检波器第15道～24道与第14道陆上常规检波器20DX－10初至已经完全校平，可见该水下压电检波器与陆上常规检波器20DX－10存在＋90°的相位差。

4 宽水域不同沉放深度接收效果对比

选择位于四川省罗江县的白马水库作为水下压电检波器接收试验地点，其水域宽广（长、宽均大于200m），水深最深处达11m左右，道间距为20m。

水下压电检波器沉放深度分别为2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m。作者在炮后进行时差校正后分析认为，从原始记录、10Hz～20Hz、20Hz～40Hz、30Hz～60Hz、40Hz～80Hz分频扫描记录来看，2m和3m沉放深度的记录能量相对较弱，信噪比相对较低；4m～11m 沉放深度记录能量和信噪比相对较好（见图3）。

在以上分析结论的基础上，将11个水下压电检波器沉放深度分别为3m、5m、7m，然后在同点采用相同激发因素放3炮后进行重排、时差校正后对比分析如下：沉放深度为5 m 的接收记录目的层连续性最好、信噪比较高，7 m 次之，3 m 略差（见图4）。

由此可见，在水库等宽水域采用水下压电检波器施工，尽管厂家指标规定水深达到1.5 m 以上就可以，但仍有必要选择有代表性的位置进行水下压电检波器的最佳沉放深度试验。作者本次在水库试验的最佳沉放深度为5m。

5 宽水域与常规检波器的接收效果对比

作者分别在白马水库中按最佳5m 深度、20m道距沉放水下压电检波11个点，在岸边按20m 道距埋置陆上常规检波器11个点（20DX－10）进行接收效果对比。激发点与接收段之间的距离为2.06km。

将沉放深度为5m 水下压电检波器接收记录进行相位校正后，再与常规检波器接收记录重排、分频扫描后进行对比分析可知（见图5）：水下压电检波器各有效频段扫描记录的信噪比及波组连续性，好于陆上常规检波器接收的记录。

可见水下压电检波器相比型号为20DX－10的陆上常规检波器，在宽水域水库有相对较高的信噪比和较好的波组连续性，频宽也相对略宽。

6 窄水域与常规检波器的接收效果对比

作者为了验证水下压电检波器在窄水域的接收效果，在位于罗江县柏隆镇松柏村平坝卵石区的一条人工挖掘水沟（水深约1m，沟宽1.5m）进行了水下压电检波器与陆上常规检波器20DX－10的对比试验。水下压电检波器和旁边的陆上常规检波器，均按10m 道距进行沉放（沉放至水底）和对应埋置。

将水下压电检波器接收记录进行90°相位校正后，再与陆上常规检波器接收记录进行分频扫描对比，经分析可以看出：在窄水域水沟（水深1 m、水宽1.5m）中的水下压电检波器接收记录，与地面陆上常规检波器接收记录的信噪比、波组连续性差别不大，但水下压电检波器对面波的压制略强（见下页图6）。可见在窄水域，水深只有1m 的水沟，水下压电检波器能够取得与陆上常规检波器基本相当的记录品质。