黄土塬地震采集发生颠覆性变革

由地球物理华北分公司承担的和盛三维地震采集项目，运用“井震联合”全节点采集技术施工。马献珍摄

物探项目组员工将节点仪摆放至充电柜，进行充电和数据下载。董骐瑜摄

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鄂尔多斯盆地南部黄土塬地区地表沟壑纵横、表层结构复杂多变、黄土厚度达250米，在此实施三维地震，犹如榔头砸在海绵上，地震波吸收衰减较大，地震勘探成为世界级难题。随着智能化、数字化技术不断进步，华北油气在空中、地面、地下均采用先进装备与仪器，黄土塬三维地震采集技术实现颠覆性变革。

日前，由地球物理华北分公司SGC2116队承担施工的华北油气彬长区块和盛三维地震采集项目，最高采集日效达3306炮，创中国石化鄂尔多斯盆地地震采集日效最高纪录。“在黄土塬地区实施三维地震采集，日效能突破3000炮，真没想到。”来甘肃庆阳市参加研讨会的物探专家们，对这个成绩赞叹不已。

“这是我们上年度项目最高日效的3倍多。”华北油气勘探管理部经理王付斌说。

智能化、数字化技术的进步，空中、地面、地下先进装备与仪器的应用，物探理念的更新，使黄土塬三维地震采集技术实现颠覆性变革，也加快了盆地油气勘探开发的步伐。

 高清航拍擦亮定位“眼睛”

过去，黄土塬地区三维地震采集项目施工多采用“人海战术”，通常要部署上万个激发放炮点、几十万个检波器接收点，因地形、地貌的特殊性，在这沟壑纵横且河流、道路、管线、村庄等共存的复杂地区，依靠人工实地踏勘，效率低、效果难以保证。

“往年，像这种几百平方公里的地震采集项目，前期踏勘就至少需要1个月，有时设计好的炮点位置，到现场却因坡度较大无法布设，只能返工。”华北油气勘探开发研究院质控组李新说。

在和盛三维地震采集项目上，华北油气首次运用无人机航拍，对620平方公里施工区域实施了高清航空摄影测量，高精度的高程、影像数据，使3D模式下的设计效果更加逼真、精确。这就好比将实地的地形图搬到了室内，村庄、陡坡等无法布点的位置一清二楚，在室内精准完成激发炮点、检波点的设计，保证了高密度技术方案有效实施。

高清航空摄影测量还使设计效率有了质的飞跃。“现在我们根据设计的点位，野外能直接找到实际位置，符合率可达96%以上，设计工作比原来提前10天完成。”李新说。

同时，他们还建立起一套全方位、全流程、信息化的质控体系，面对海量数据信息，采用地震采集实时信息系统，减轻了人工反复查阅核实与设计数据是否符合的工作负担，保证各工序上传信息真实、准确，实现了对关键工序全方位监控。

“激发炮点打井下炸药时，完井后测量井深的视频和下炸药的视频都要实时上传，让我们可以及时发现不规范操作，消除井深不够、下药深度不够等造成的安全隐患，确保收到效果，推动项目提质、提速、提效。”华北油气监督中心现场监督严岗说。

  全节点采集甩掉“长尾巴”

“它在这里，找到了。”华北油气勘探管理部物探高级专家金东民按照手机的提示音找到了埋在地面的节点仪。节点仪仅有手掌大小、体重还不到1公斤。“它可是个神通宝贝，集多种功能于一体，具备检波器接收、数据储存等功能，通过蓝牙与手机连接，它的应用是三维地震采集技术的革命性变革。”金东民说。

传统的地震采集要通过炮点的激发，使用笨重的电缆线布置检波器接收信号，还需要有配套的电源、发电机、仪器车等，每名放线工要背着五六十斤的设备前行，一天也就能布设4~6个接收点。现在，放线工工具包一背，可以装上20多个节点仪，一天就可以完成布设。

“过去，一个项目要用的电缆线就可以摆满一个篮球场。”华北油气勘探开发研究院工程师蒋红志说，“现在现场看不到放线工背着电缆线工作的场景了。”

全节点仪的运用，也给巡线工带来极大便利。通过无人机携带手机低空飞行，在100米范围内就可以接收到节点仪发出的信号，可以查询节点仪的电量是否充足、状态是否正常、位置是否偏离等信息，一旦发现异常，可以及时处理。

“我们经过反复试验论证，最终确定使用该设备，目的就是为了甩掉有缆施工这条‘长尾巴’。”金东民介绍。

 井震联合插上提速“翅膀”

“往年采用单一的井炮激发，不少公路、铁路等障碍区就无法实施，地震资料就会缺失。”金东民说。

地震激发通常使用打井放炮和大型可控震源车，两种激发方式各有优势。在和盛三维地震项目采集中，华北油气首次采用“井震联合”激发方式，在提高深层资料成像精度的同时，有效提高障碍区点位均匀性，避免资料缺失，降低了障碍区空炮率。

在深沟、斜坡，车辆不易进入的地方打井放炮；在相对平坦的公路、宽河道，采用可控震源车施工。“大型可控震源车速度快、效率高，在河道宽的地方，我们采用推土机尽量让道路平整，采用震源车施工。”蒋红志说。

在和盛三维项目施工中，可控震源激发占比达34.3%。

“井震联合大幅提高了施工效率，现在一天就能施工3000多个激发点，这在过去想都不敢想。十几年前，一支物探队一年的工作量才5000多炮，现在两天就干完了。”蒋红志说。

 源驱动放炮系统精准“排号”

和盛三维地震项目首次全面应用源驱动激发技术，有效提高实际激发坐标与设计坐标的符合率。全面应用井口坐标源驱动激发技术后，黄土塬地形、山区地形采集施工实现了稳定时效200炮左右。

在传统的放炮过程中，指挥人员与炮手通常采用无线电喊话联系。在野外复杂环境下，一旦听不清楚激发点标号，很容易发生重炮、废炮现象。

源驱动激发系统利用蓝牙功能，将现场采集的信息按照次序传输到指挥中心，指挥中心按照电脑屏幕上显示的激发点标号坐标有序排列发出指令，炮手再激发放炮，采集效率提升一倍。

在井炮作业激发现场，炮手在完成炮点坐标抓取、线路连接通畅后，等待指挥中心人员叫号指令，排到自己的激发点标号时，随即完成放炮任务，接着赶到下一个炮点位置。

“采用这种方式，50多名炮手可以同时作业，相互之间不影响，效率大幅提升。”严岗说。

  系统采集还原地层“原貌”

和盛工区地表黄土厚度达250米，炮点激发后，地震波传输接收犹如榔头砸在棉花上，衰减很快，地震采集资料信噪比低、保真度低、分辨率低。

2021年以来，华北油气总结往年黄土塬地震采集的经验做法，在和盛工区首次开展炮点拆分、可控震源、单点低频检波器接收等系统试验，树立宽方位、宽频激发、高密度均匀采集的“两宽一高”采集理念，进一步提高资料成像精度和资料分辨率，满足油气田开发地质研究需求。

同时，单井炸药采用小组合激发、井炮激发与可控震源混采激发等方式，地震波叠加次数由原来的200次增加到900次，炮道密度从每平方公里33万道增加到和盛项目的95万道，实现了黄土塬地区高密度采集，资料品质不断提升。

为解决小组合激发单井能量弱、信噪比低、难以收取到准确的第一个地震传输波的问题，华北油气在全区均匀布设了151个种子炮，加大激发能量提高种子炮的信噪比，人工智能收取第一个准确到达的地震波并作为经验样本，保证了后期室内精细处理地震资料品质效果。

责编：焦瑞智