SmartSolo节点仪器在南方山地勘探效果探讨

石延兵

摘  要：今年地震勘探进入复杂南方山地施工，428仪器有线采集接收在施工中已经出现明显的不足之处。随着科技不断地发展，勘探界涌出了各式各样的节点仪器，已解决有线采集带来的弊端。本次采用才用Smartsolo节点仪器在沐川地区开展页岩气调查，该节点仪器5Hz速度型检波器，低频段接收到的信号要较Sercel有线检波器丰富，归一化后幅频特征曲线更为明显。

关键词：南方山地节点仪器;428仪器幅频特征; 检波器页岩气

中图分类号：TD178                                    文献标识码：A                                            DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.05.186

前言：南方山地因其独特的地形、气候等因素，多年来一直采用有线地震仪器，随着施工区域的复杂性越来越高，地形条件越来越困难，加上经营压力，多年来尝试了单点检波器等降本增效措施，但一直未能得到业主认可，只停留在试验阶段，未能形成生产规模，有线地震仪器配套六串两并的20DX-10Hz检波器依然是生产主力军。

2019年，中国地质调查局成都地质调查中心在沐川地区开展了页岩气调查，进行有线-节点混合采集试验，对比了两种采集设备的资料差异，最终批量采用DTCC公司的SmartSolo节点仪器，取得了较好的地震资料，也降低了生产成本，本文就取得的成果做简要介绍。

一、两种采集设备性能指标分析

1.  基本参数

SmartSolo是DTCC公司于2015年推出市场的一款节点设备，内置了DT-SOLO高灵敏度检波器（有10Hz、5Hz两种），本文分析的是传感器为5Hz的SmartSolo节点设备（下文简称SmartSolo），Sercel 428XL为有线地震设备，传感器采用的是六串两并20DX-10Hz检波器（下文简称Sercel有线）。

通过两种采集设备的基本参数可知，节点仪器动态范围较有线地震仪器稍低，但在带道能力、功耗、重量、电池续航上有着较大的优势，减少了人员、运输车辆的投入，另外SmartSolo只要部署完成，就可以直接采集，相比传统采集减少了查线时间，拉宽了野外生产采集窗口，生产效率显著提高。

2.传感器幅频响应对比

两种设备采用的传感器都属于速度型检波器，但技术指标上有一定差异，SmartSolo是自然频率为5Hz的检波器，Sercel有线为自然频率为10Hz的检波器。表2为两种传感器的技术参数。

速度型检波器幅频特性表达式为式1，其中为检波器的灵敏度，为阻尼系数，为检波器自然角频率，为振动角频率。从幅频特征曲线来看（图1a），SmarSolo检波器约在7Hz时达到稳定输出，而10Hz检波器约在15Hz时达到稳定输出，意味着SmarSolo检波器在低频段接收到的信号要较Sercel有线检波器丰富，归一化后幅频特征曲线更为明显。

3. 两种传感器对雷克子波的响应测试

采用地震勘探正演中最常用的雷克子波，主频25Hz，分别对SmartSolo检波器、Sercel有线检波器进行响应模拟，为突出频率响应特征，将振幅做归一化处理。从波形特征来看，SmartSolo检波器周期较常规检波器长，波形较“胖”，表明其低频信息较丰富。

对上述3种信号进行归一化频率分析，检波器整体趋势是随着自然频率的降低对低频段的响应也逐步提高，频带宽度有小幅增加。对测试检波器主频及频宽进行统计，表明SmartSolo检波器较Sercel有线检波器在低频段响应较为丰富，频带宽2Hz，主频低3Hz。

二、施工模式

SmartSolo节点仪器支持自主采集，野外施工时每个爆破小组配备一套可记录GPS时间的遥爆设备（如Boom Box Ⅲ），划定各自的采集时窗进行自主放炮而不需要其他采集仪器的介入。

目前地震勘探行业中存量较大的遥爆设备为Boom BoxⅡ，配合Sercel仪器组合一个遥爆系统，即Sercel儀器记录激发本地时间，遥爆设备只进行激发引爆作业，不记录时间。

为了尽可能利用以往的遥爆设备，同时考虑到节点仪器的数据切割方式，遥爆系统选择外接GPS授时模块的Sercel 428XL与Boom Box Ⅱ，即由Sercel 428XL仪器记录激发GPS时间，SmartSolo节点仪器采集的数据在室内切割时采用该时间作为起始时间。

三、资料效果分析

1. 系统时差分析

两种采集设备分属于不同的仪器厂商，可能存在一致性的差异，因此要先验证两套仪器的之间的系统时差是否满足行业规范。

因SmartSolo节点仪器是在室内按照激发时间进行分据切割，这就要求两种仪器具有高度精准的系统时间，通过分析两种设备采集单炮真值及起跳时间，发现两套设备存在1ms以内的系统时差，虽然满足行业规范要求，但按照施工模式是不应该存在系统时差的，在查阅了前人的研究成果后，认为最大的可能就是两种仪器在非整数毫秒激发时对首采样点选择的差异造成的。

428XL有线仪器对首样点的选择为就近原则，即当激发时间落在2个样点之间时，采用“四舍五入”的方式就近选择距离时刻较近的样点作为首样点，而SmartSolo仪器对首样点的处理方式为按照GPS时间按照舍位方式取首样点。是以一、ms采样率为例，当激发时间落在2个样点之间不同位置时，两种仪器对首样点选择方式的示意图，这也解释两种设备时差为何统计上表现为1ms以内。

2. 单炮分析

两种仪器单炮面貌有一定差异，最明显的差别是面波的差异，SmartSolo-较Sercel有线面波重（图6红框处）。由于是同一激发点，不同仪器单炮记录呈现的差别就是对低频信息可记录性的差别，。通过频谱分析可见，3-6Hz段SmartSolo较Sercel有线高27.42%，SmartSolo在保持与Sercel有线较为一致的高频信息的基础上提高了低频段响应，丰富了对改善地震剖面成像至关重要的低频信息。

四、结语

节点仪器在山地施工效果能够满足现行技术要求，同时在复杂地区特别是高山悬崖等地段，节点仪器能够降低施工安全风险，同时节点仪器在切割数据时能够采用更大的偏移距，可以获得更多的远道数据，提高成像质量。

（中石化石油工程地球物理有限公司南方分公司  四川成都  610016）