陆用压电检波器在银额盆地沙漠区的应用研究

2021-05-26许亚博

科学与信息化 2021年13期

许亚博

中石化石油工程地球物理有限公司华北分公司河南郑州 450016

2015～2018年中原油田在银额盆地拐子湖凹陷陆续实施拐参1井、拐3～拐9井，其中拐1井、拐6井获高产油流，拐7、拐8井2018年完钻，均钻遇多层油斑-油迹显示和气测异常。钻井证实凹陷发育2套烃源岩、2套有效储层、3套含油气层系、多种油气藏类型，具有较好的勘探潜力。但该区复杂的近地表条件，严重制约单炮记录品质。松散风积沙丘对地震波能量吸收衰减严重，面波、折射波发育，噪声复杂，且能量强、频带宽、分布广。为提高资料信噪比，野外采集中通常采用挖坑埋置检波器、横向大基距、“品”字形面积组合来压制噪声。多个检波器组合可以提高灵敏度与接收信号的信噪比，但是组合叠加效应也会在一定程度上降低频率，模糊地震反射特征，造成道间资料的不一致性[1-3]。正演模拟结果与生产实践均证明，检波器组合基距及地表高程、近地表速度变化可造成地震资料频率降低5～10Hz[4]。因此，组合检波器已不适合“两宽一高”地震采集技术对宽频采集的要求。宽频采集主要是想把频谱向低端拓展，从震源激发、采集设备、资料处理和解释等各个方面进行改进，使低频端频谱拓宽，从而提高对深层地质资料清晰度[5]。为了保护目的层频率，避免组合压制，实现宽频采集，通过开展单点采集与组合接收对比试验，分析对比了单点采集与组合接收的差异性，以探讨宽频采集技术在该区油气勘探中应用的可行性。

1 检波器性能分析

陆用压电检波器是一种通过压电传感器将机械振动转换为电信号的机电转换装置[5]。结构由壳体、硬弹簧、质量块、压电片和基座组成。压电元件由压电陶瓷的压电片组成，输出端在压电片的两个表面上通过焊接引出，质量块由体积质量较大重合金材料制成，硬弹簧的作用是对质量块加载产生预压力，以保证在作用力变化时，压电片始终受到压缩。和常规动圈检波器（20DX-10Hz）相比，压电检波器结构中无任何可动部件，因此，不存在假频和谐波失真问题，且有较宽的动态范围和频带（见表1）。所有部件和传输电缆都是屏蔽的，同时屏蔽层通过尾锥和大地相通，因而能有效地抗电磁干扰。

对陆用压电检波器和常规动圈检波器进行静态测试，从幅频和相频特性上可以看出，常规动圈检波器的相频特性曲线呈现出明显的非线性特征，稳定性较差。陆用压电检波器的特性曲线均是一条直线，稳定性较强，可以极大降低对信号的改造，使原始地震资料更加真实与可靠。

为了分析检波器对不同信号的响应情况，分别输入10Hz、30Hz、60Hz、80Hz、160Hz和200Hz的标准信号，进行有效信号提取能力分析。从测试结果来看，10Hz动圈检波器在80Hz以下响应较好，陆用压电检波器在高频端和低频端均有较好响应，具有更宽的响应频带。

2 野外对比试验

银额盆地拐子湖凹陷地处巴丹吉林沙漠腹地，属典型风积沙漠地貌，多呈叠置沙丘的复合型横向沙山，沙丘相对高差一般在50～150m。为了检验陆用压电检波器在高陡沙丘区的适用性，进行野外接收试验，对比分析单点采集与组合接收的差异。常规动圈检波器采用观测系统4990-10-20-10-4990，道距为20m，炮点距为40m，接收道数为500道，满覆盖次数为500（125×4）次，3串36个检波器“品”字形面积组合，组合基距Lx：18m×Ly：10m。陆用压电检波器采用观测系统4995-5-10-5-4995，道距为10m，炮点距为40m，接收道数为1000道，满覆盖次数为500（125×4）次，单点接收。统一采用低频可控震源激发3-84Hz的线性升频扫描信号，扫描长度20s。

3 效果分析

3.1 单炮效果分析

从陆用压电检波器单点采集和常规动圈检波器组合接收的原始单炮记录上可以看出，单点采集地震资料的信噪比稍低，但高频信息更加丰富。频谱分析表明单点采集地震资料主频在43Hz，频宽3～82Hz，组合接收地震资料主频在11Hz，频宽3～57Hz。陆用压电检波器单点采集比常规动圈检波器组合接收单炮地震资料主频提高32Hz，频带扩宽25Hz，可以有效提高地震资料的分辨率。

3.2 剖面效果分析

对比分析陆用压电检波器单点采集和常规动圈检波器组合接收的叠加剖面，可以看出两种检波器得到的叠加剖面信噪比基本相当，浅、中、深反射特征清楚，同相轴一致性较好。频谱分析显示在低频端常规动圈检波器组合接收叠加剖面略有优势，因为常规动圈检波器的组合效应产生一些虚假的低频信息所致。在高频端，陆用压电检波器单点采集与常规动圈检波器组合接收叠加剖面相比，频带拓宽16Hz。陆用压电检波器单点采集的地震资料垂向分辨率明显更高，更有利于真实刻画地层发育情况，落实低幅构造。