可控震源在地震勘探中的应用前景与问题分析

郝巍

摘要：经过多年的发展，可控震源已经被越来越多的国家所选择，但与炸药震源相比，可控震源在相位以及频宽等方面仍然存在许多缺陷。但是，由于炸药震源在环境保护以及安全方面存在的巨大隐患，加之宽方位、高精度以及高密度的地震勘探技术的不断应用，使得可控震源逐步成为当前应用最为广泛的激发震源之一，并在地震勘探中取得了成功的应用。通过与炸药震源进行多年的对比，可控震源在环境保护角度、安全角度以及经济角度等多个方面巨大优势，因此可控震源必将成为我国以及国际社会中主要的地震勘探震源。

关键词：可控震源;地震勘探;应用前景;应用问题

前言：随着科学的进步，作为新型人工地震波激发方式的代表，可控震源已经逐步的在地震勘探工作中体现出其自身的巨大作用。由于其具有环保性强，安全性高、应用范围广以及经济效益高等特点，加之可以大幅提升数据资料的准确性和有效性，因此在实际的地震勘探中，相关的地震勘探人员应对可控震源技术给与更多的关注，并不同总结和分析可控震源技术在应用过程中存在的问题，从而为其在地震勘探中的成功应用奠定基础。

1. 可控震源的工作原理

使用可控震源进行地震勘探的原理是依据电子箱体控制平板引发的连续振动信号，促使能量分散可以传递给大地，而后结合有效措施，将分散能源集中到一起，并在接收和叠加下，获取与井炮记录一致的地震相关信息资料。可控震源作为车装的机械设备，是结合计算机中固定程序，构成所需的扫描频率信号，依据管控液压伺服系统，促使振动器向地下发射持续的振动信号，以此作为激发源構成地震波。

2.可控震源在地震勘探中的应用优势

与传统的炸药震源相比，可控震源在实际的地震勘探工作中具有更多的应用优势，具体体现在以下几个方面：首先是信噪比。在通过可控震源技术记录相关的数据信息时，可以有效控制勘探区域附近的环境噪声，从而降低环境噪声对地震勘探工作的影响;其次是激发地震信号。使用可控震源技术可以一定范围内对信号的频谱和幅度进行控制，从而提升地震勘探信息的整体质量，对于当前的地震勘探工作具有十分积极的作用。其次是提升勘探效率。在实际的地震勘探过程中，如果勘探区域内存在严重的缺水问题或钻井困难等情况时，通过使用可控震源技术可以在大幅降低地震勘探成本的同时有效提升勘探效率。最后是安全性高。现阶段，在进行地震勘探工作时可以对可控震源的最大输出作用力进行控制。同时，在进行震动扫描时，可控震源所发射出的巨大部分能量会转变为传回地面的弹性波。因此，在地震勘探中应用可控震源可以降低勘探工作对于周边生态环境的影响，同时也能够在最大程度上保证探勘人员的人身安全。

3.可控震源在地震勘探中的应用前景

作为激发波波形可控的主动型震源，可控震源在地震勘探领域中发挥着巨大作用。通常情况，根据其驱动方式的不同可将其分为液压式可控震源、电磁式可控震源以及精密可控震源三种类型。其中针对液压可控震源机理的研究工作起步较早，因此是当前最为成熟的可控震源;而对于电磁式可控震源和精密可控震源的研究工作起步较晚，目前仍处在探索阶段，因此还无法在地震勘探工作中实现大规模的应用。在实际应用过程中液压式可控震源、电磁式可控震源以及精密可控震源在进行振动波形输出时均会出现一定的畸变问题。对于液压可控震源，由于其结构非线性包括主伺服阀非线性、振动平板的低刚度等，因此可以通过提升振动平板的整体刚度以及采用抑制谐波算法等方式进行改善，而电磁式可控震源以及精密可控震源目前尚无成熟的应对措施。在应用可控震源进行地震勘探时，激发参数的设定也会对最终的勘探效果产生一定的影响，因此需要结合实际的勘探环境与勘探经验对激发参数进行合理的设定。目前，随着陆地勘探、城市勘探以及海洋勘探工作的不断推进，对于可控震源也提出了新的需求。来未来发展过程中，应对加强对以下几个方面的内容进行深入的研究：首先是研究适用于城市勘探的小型化可控震源;其次是可控震源自动化勘探技术;最后是完善电磁式可控震源与精密可控震源的自身结构，使其能够在地震勘探工作中得以实现大规模的应用。

4可控震源在地震勘探应用中的问题

4.1信息采集效率

在应用可控震源进行地震勘探时，脉冲震源最为常见的问题之一，同时还存在引用扫描方式所产生的采集效率低下的问题。通过对西方发达国家对于可控震源采集技术使用情况可知，使用交替扫描虽然不会对探勘工作产生任何的不利影响，但是也无法使得采集效率得到提升;而使用滑动扫描方式虽然使得采集效率得到大幅提升，但是需要勘探人员对谐波产生的偏差进行处理。在使用滑动扫描对所需的信息进行收集时，随着滑动时间随着扫描程度的增加而缩短，而谐波的影响范围会有所提升。通过上述现象可以证明，在厚层和强反射层的影响下滑动扫描方式可以忽略频率泄漏问题，但在薄层和弱反射目标中使用使用滑动扫描方式仍然存在一定的局限性;变相同步扫描方式是当前最为常用的一种扫描方式。变相同步扫描方式同样可以提升信息的采集效率，但在探勘地区的地质条件过于复杂时可能出现一次震动与二次震动的相位与振幅出现一定的差异性。如果相位与振幅存在数据差，将在实际运行中出现分离噪声，从而对地震勘探的准确性产生不利的影响。

4.2可控震源成像分辨率

在陆相沉积的条件下，地震勘探对于横向分辨率和竖向分辨率的要求会更高，与炸药爆炸所产生的脉冲震源频带相比，可控震源的频带通常会小于100Hz，也就是说可控震源的频带范围更加有限。由于可控震源的成像分辨率只能够满足厚度大于70米的地层勘探需要，因此在实际的地震勘探工作中存在一定的局限性。到目前为止，我国除在难以钻井的地区使用可控震源外，常规勘探区域仍然使用炸药震源激发的方式进行地震勘探，但是炸药爆炸后产生的脉冲震源同样难以取得高于80Hz的主频的成像分辨率。通常情况下，可以使用非线性扫描的方式提升可控震源数的成像分辨率，但是采用非线性扫描方式后会大幅增加子波的提取难度，同时也会导致近地表区域内出现子波失稳的问题。

4.3可控震源的初至拾取问题

如实实现近地表的静校正是陆上地震勘探数据处理过程中所需要解决重要问题之一。目前，折射波静校正是较为常用的静校正方法之一，而折射波静校正的效率和效果则直接取决于初至拾取的工作量和精度。同时，考虑到近地表具有吸收衰减的作用，那么可控震源相比炸药脉冲震源数据的初至波的拾取将更加困难。针对这一问题，无法用常规的纯相位滤波方法来解决问题。通过可控震源自适应地表一致性反褶积处理后所拾取的初至波可以基本满足静校正量的计算要求，近地表吸收衰减取得了很好的补偿。

结束语

综上所述，随着近些年对于地震勘探过程中对于数据采集的准确性和有效性的不断提升，使得如何解决原始信号的激发效果成为当前地震勘探人员所关注的焦点问题，同时也是未来几年内需要对其进行不断研究与探索的关键内容。因此，需要对不同区域中地震勘探的实际需求进行收集，明确可控震源的使用范围与应用特点，并结合实际的地震勘探经验对其应用内容进行不断的分析，从而为促进可控震源在地震勘探中的成功运用起到积极的助推作用。

参考文献

[1]凌云，高军，孙德胜，林吉祥.可控震源在地震勘探中的应用前景与问题分析[J].石油物探，2008，47（5）：113-114.

[2]王忠仁，陈祖斌，姜弢，张林行.可控震源地震勘探的数值模拟[J].吉林大学学报（地球科学版），2006，36（4）：112-113.

[3]徐小刚，马佳星，周佑康.探讨可控震源在地震勘探中的应用前景[J].城市建设理论研究：电子版，2013（24）.

[4]钟飞，张伟，李继山，等.可控震源地震勘探在大坝检测中的应用试验[J].水利水运工程学报，2010，000（001）：56-61.