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SERCEL是全球最大的地球物理服務(wù)公司―法國地球物理公司（CGGVeritas）的全資子公司，負(fù)責(zé)陸地、海洋、地面和井筒地震勘探裝備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。SERCEL公司依托CGGVeritas這個(gè)最大的地球物理應(yīng)用平臺(tái)，以服務(wù)全球的油氣勘探業(yè)務(wù)為己任，長期致力于地震勘探核心技術(shù)和關(guān)鍵裝備的研發(fā)和推廣，始終站在世界物探科技的前沿，引領(lǐng)著全球物探裝備技術(shù)的進(jìn)步。SERCEL公司具有最完整的產(chǎn)品線，包括：震源、檢波器和記錄系統(tǒng)，涵蓋了陸地、灘海過渡帶、深海和井筒地震勘探的所有領(lǐng)域，其產(chǎn)品不僅廣泛應(yīng)用于常規(guī)的石油天然氣勘探開發(fā)，而且成功應(yīng)用于新興的、國家重點(diǎn)發(fā)展的油氣勘探業(yè)務(wù)如頁巖氣、致密砂巖氣和煤層氣等非常規(guī)油氣勘探。
本期作者將主要介紹SERCEL公司的陸地地震勘探最新裝備和技術(shù)，主要包括：428XL系列地震采集記錄系統(tǒng)、DSU1/DSU3單分量和三分量數(shù)字檢波器、NOMAD系列大功率可控震源、GeoWaves/MaxiWave系列三分量VSP井中地震采集設(shè)備等，這些裝備和技術(shù)幾乎涵蓋了陸上地震勘探的所有領(lǐng)域，代表了當(dāng)今地球物理勘探行業(yè)的最新發(fā)展成果。
428XL：新一代地震采集系統(tǒng)
428XL是SERCEL公司于2005年推出的全數(shù)字遙測地震采集系統(tǒng)。它兼容408UL的地面設(shè)備，大線和交叉線的傳輸速率在2毫秒采樣時(shí)分別提高到16M和100M，單線實(shí)時(shí)傳輸帶道能力達(dá)到2,000道，同時(shí)采集站（FDU）的重量和功耗得到大幅降低。采用基于MEMS技術(shù)的數(shù)字檢波器（DSU）使得428XL成為單個(gè)檢波點(diǎn)（RP）平均重量最輕的地震采集系統(tǒng)（每檢波點(diǎn)僅1.8公斤，包括電瓶、檢波器、電子單元和大線等）；DSU和FDU均采用采集鏈結(jié)構(gòu)，一個(gè)采集鏈有幾個(gè)（一般1～6個(gè)）DSU或FDU，大大減少了接頭數(shù)量，提高了可靠性。428XL的全數(shù)字傳輸僅依靠電纜內(nèi)的兩對線，從DSU和FDU開始經(jīng)過大線上的電源站（LAUL）、交叉線上交叉站直達(dá)大線接口（LCI）。大線接口（LCI）與采用TCP-IP協(xié)議的交叉線具有相同的最大道能力，大線接口與主機(jī)相連，而作為服務(wù)器的主機(jī)，采用了服務(wù)器-客戶機(jī)結(jié)構(gòu)，這樣就使428XL的采集能力隨大線接口（LCI）和交叉線的數(shù)量增多而線性增長，實(shí)現(xiàn)從100道到10萬道的采集能力，滿足任何2D/3D地震采集作業(yè)的需求?？蛻舳丝梢栽趦x器車內(nèi)或在遠(yuǎn)離儀器車的營地、辦公室等處，只要有因特網(wǎng)服務(wù)（通過衛(wèi)星或以太橋等方式）既可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)顯示，又可以對采集質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控：包括儀器、檢波器、震源狀態(tài)等所有內(nèi)容，極大地提高了采集質(zhì)量的監(jiān)控管理水平。
428Lite（如圖1）就是一款以筆記本電腦做主機(jī)的、具有100道至2,000道采集能力的、以炸藥激發(fā)為主的便攜式地震采集系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)重量只有3.5公斤，無需發(fā)電機(jī)供電（只用12V電瓶即可對主機(jī)供電），無需專用儀器車。428LITE基本配置包括一臺(tái)筆記本電腦，一個(gè)交叉站，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)集線器，一臺(tái)GPS，根據(jù)勘探要求可以配置一臺(tái)繪圖儀，一臺(tái)NAS存儲(chǔ)器。因此，428LITE的輕便性使其能夠滿足2D或小3D炸藥震源項(xiàng)目，適合叢林和山地地震作業(yè)，可以大幅降低地震隊(duì)后勤保障運(yùn)輸成本，減少HSE壓力。因?yàn)?48Lite具有與UNITE無線系統(tǒng)同樣的優(yōu)點(diǎn)，SERCEL最近推出了UNITE-Lite，它結(jié)合了二者的優(yōu)點(diǎn)使生產(chǎn)效率又得到進(jìn)一步提高。428Lite一經(jīng)面世就受到石油和煤田地震隊(duì)的廣泛歡迎，目前已經(jīng)有100多臺(tái)套428Lite采集系統(tǒng)應(yīng)用于石油和煤田地質(zhì)勘探單位。
對于當(dāng)前流行的寬方位、高密度地震采集，428XL系統(tǒng)的帶道能力可以隨采集要求而隨時(shí)擴(kuò)展。一個(gè)采用常規(guī)交叉站（LAUX）的光纖交叉線的傳輸速率為100Mb，具有實(shí)時(shí)采集1萬道（2ms采樣）的能力。然而快速發(fā)展的高密度空間采樣技術(shù)對排列片的大小提出更高的要求，即：滿足幾個(gè)交叉線同時(shí)實(shí)時(shí)傳輸（多達(dá)10個(gè)100M交叉線，如圖2）。當(dāng)排列在一個(gè)工區(qū)內(nèi)反復(fù)滾動(dòng)時(shí)，上述排列配置會(huì)達(dá)到極限，因此SERCEL研發(fā)了基于以太網(wǎng)技術(shù)的光纖千兆交叉線，它達(dá)到千兆傳輸速率，具有實(shí)時(shí)采集10萬道（2ms采樣）的能力（圖2）。上一代常規(guī)交叉站可以作為次一級(jí)交叉線兼容在采用千兆交叉線的排列內(nèi)，實(shí)現(xiàn)多路徑傳輸。這種光纖千兆交叉線包括幾個(gè)特殊設(shè)備：光纖交叉站（LAUX-G），光電轉(zhuǎn)換接口（TFOI-G）和大線接口（LCI-G）。與上一代交叉線相似，可以同時(shí)使用多個(gè)光纖千兆交叉線（如兩個(gè)千兆交叉線即可達(dá)到2ms采樣20萬道實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪芰Γ?，這意味著通向100萬道采集能力的道路已經(jīng)鋪就，可以滿足未來5～8年后（2017～2020）對這種大規(guī)模排列配置的需求。需要注意的是：主機(jī)服務(wù)器的處理能力，包括內(nèi)存和存儲(chǔ)，也要隨著LCI-428接口個(gè)數(shù)的增加而增加，可喜的是由于基于PC技術(shù)的工作站的快速發(fā)展，這種PC工作站已經(jīng)可以作為業(yè)內(nèi)服務(wù)器的成熟選擇。
配套檢波器類型最多的地震采集系統(tǒng) 基于MMES技術(shù)的DSU數(shù)字檢波器與428XL系統(tǒng)的集成不僅實(shí)現(xiàn)了從信號(hào)接收到記錄的全數(shù)字傳輸，而且也使不改變記錄系統(tǒng)的任何配置，就能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)接收、高密度多分量采集。這使得428XL成為目前業(yè)界惟一同時(shí)既支持模擬檢波器串采集、又支持單分量數(shù)字檢波器和三分量數(shù)字檢波器的地震采集系統(tǒng)。目前，多數(shù)地震勘探仍然使用模擬檢波器串，而新興的多分量地震就要求使用三分量（3C)數(shù)字檢波器實(shí)現(xiàn)全波場接收，包括縱波（PP）和轉(zhuǎn)換（PS）橫波。甚至某些工區(qū)會(huì)要求混合使用常規(guī)單分量的FDU采集站和三分量的數(shù)字檢波器進(jìn)行無縫隙的接收。
基于MEMS技術(shù)的數(shù)字加速度檢波器是SERCEL公司20多年研發(fā)努力的結(jié)晶，已經(jīng)形成完整的數(shù)字檢波器系列：單分量數(shù)字檢波器DSU1、三分量數(shù)字檢波器DSU3，以及可埋置型三分量數(shù)字檢波器DSU3BV和自定位型三分量數(shù)字檢波器DSUGPS。其中，DSU3BV的埋置深度達(dá)到15米，DSUGPS的定位精度達(dá)到+1m/，方位+3°，SERCEL數(shù)字檢波器家族可以滿足在不同地表?xiàng)l件下單分量和三分量高密度數(shù)字地震采集的需求（圖3）。
SERCEL基于MEMS技術(shù)的加速度數(shù)字檢波器在信號(hào)保真度和頻率響應(yīng)特性方面具有常規(guī)模擬檢波器所無法比擬的優(yōu)勢：它能夠直接數(shù)字信號(hào)輸出，在地震頻段（0～800HZ）其失真度僅為0.0032%（―90db）,其頻率響應(yīng)為恒幅（無衰減）和零相移；DSU的性能不隨溫度/時(shí)間變化的影響，能夠避免外界電磁干擾；同時(shí)，相對于重力矢量所做的直流標(biāo)定使得DSU具有了自動(dòng)傾角校正功能。DSU數(shù)字檢波器是單點(diǎn)接收的理想檢波器，首先它不僅能避免常規(guī)組合接收的組合效應(yīng)對高頻信號(hào)的影響，其次，也能避免組合檢波對方位角各向異性屬性的濾波效應(yīng)。然而，在低信噪比地區(qū)，因?yàn)閱吸c(diǎn)接收不能提高信噪比，所以單點(diǎn)數(shù)字檢波器不能替代常規(guī)模擬檢波器串。在常規(guī)組合基距范圍內(nèi)用幾個(gè)數(shù)字檢波器來替代模擬檢波器串是必須的，這樣可以無假頻的記錄規(guī)則噪音，提高覆蓋次數(shù)從而可以通過處理手段提高環(huán)境噪音的壓制效果。
隨著高精度地震勘探的發(fā)展，利用428XL系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字檢波器單點(diǎn)接收高密度地震勘探的優(yōu)勢日益明顯并被業(yè)界所接受。新疆油田在某油區(qū)采用428XL系統(tǒng)利用DSU1數(shù)字檢波器進(jìn)行單點(diǎn)、小道距高密度空間采樣地震勘探生產(chǎn)表明：采用高密度數(shù)字檢波器三維剖面能夠提高垂向分辨率和信噪比，并達(dá)到清晰地反映出某井油藏的油水界面（圖4）的效果。
由于MEMS芯片體積小、重量輕，靈敏度高，可以加工成檢測全波場的三分量檢波器（DSU3），從而可以避免以往用多個(gè)模擬三分量檢波器進(jìn)行多分量采集所造成的極性誤差、分量錯(cuò)誤等問題，通過PP和PS聯(lián)合勘探提高油藏預(yù)測的精度。
2004年10～12月，大慶物探公司在徐深氣田采用SERCEL公司的DSU3三分量數(shù)字檢波器進(jìn)行了二維三分量地震勘探。本次勘探的目的層是深部火山巖油氣藏。由于天然氣的存在，使得常規(guī)縱波資料在氣藏層段速度變小，利用常規(guī)縱波波阻抗反演方法預(yù)測氣藏存在多解性，因此給精細(xì)氣藏描述帶來一定的困難；而橫波速度基本不受氣層的影響，綜合應(yīng)用縱波和橫波資料可以極大地提高油氣藏描述的精度。
基于PP波和PS波疊前時(shí)間偏移道集的縱、橫波聯(lián)合反演和儲(chǔ)層預(yù)測結(jié)果表明：XS1井和XS6井與聯(lián)合反演的結(jié)果（如圖5）相當(dāng)吻合，有助于空間上精細(xì)刻畫氣藏極其泥巖隔層。徐深氣田多分量勘探的應(yīng)用效果表明：縱、橫波速度比Vp/Vs－伽瑪參數(shù)是研究氣藏的有利工具，從而進(jìn)一步證明縱、橫波聯(lián)和勘探是提高油藏預(yù)測精度、減少儲(chǔ)層預(yù)測的多解性，也是提高油氣藏描述精度的有效方法。
業(yè)界惟一采用有線遙測和無線傳輸相結(jié)合的系統(tǒng) Unite無線系統(tǒng)與428XL有線系統(tǒng)的集成（同樣的電子單元、同樣的軟件、同樣的QC手段等）使得混合排列的428XL系統(tǒng)能夠更容易適應(yīng)各種復(fù)雜采集地形，保持記錄數(shù)據(jù)的一致性，輸出單一的SegD文件。
隨著地震勘探領(lǐng)域逐漸向人口密集的城區(qū)、人口稀少的叢林和復(fù)雜山地轉(zhuǎn)移，各種障礙物如居民小區(qū)、工廠設(shè)施、河流、山澗等地形障礙造成的常規(guī)地震采集問題：電臺(tái)通訊不暢、排列中斷、數(shù)據(jù)傳輸困難和質(zhì)量控制困難等，嚴(yán)重影響著地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量和作業(yè)效率。長期以來428XL系統(tǒng)為了克服上述問題，發(fā)展了各種遙測支持技術(shù)（如：無線以太橋和激光中繼等）和多路徑傳輸技術(shù)（如：次級(jí)交叉?zhèn)鬏?、繞線和蛇形排列等）；然而，以當(dāng)今的技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)，克服上述問題的最有效方式就是采用UNITE無線采集站來補(bǔ)充428XL有線遙測系統(tǒng)（圖6），某些情況下，非常復(fù)雜的地形只能使用無線系統(tǒng)。從而保證地震數(shù)據(jù)空間分布的連續(xù)性和完整性，真正實(shí)現(xiàn)無障礙三維地震采集。
UNITE無線采集系統(tǒng)的RAU無線采集站能自主地進(jìn)行連續(xù)地震采集，并能對地震數(shù)據(jù)、檢波器和儀器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。它集成了GPS和WIFI技術(shù)，采用GPS技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)同步和授時(shí)，采用WIFI技術(shù)進(jìn)行采集參數(shù)遙控設(shè)置、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程回收和實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控，而采集不受影響；在蜂窩存取節(jié)點(diǎn)（CAN）半徑（1公里）范圍內(nèi)的RAU無線采集站通過CAN天線（一般與交叉站相連）實(shí)時(shí)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)。內(nèi)部鋰離子電池支持RAU連續(xù)自主采集（達(dá)到3天，如果被盜可以工作10天)，外接18安時(shí)鉛酸電瓶時(shí)，RAU可以自主采集4個(gè)星期（按每天12小時(shí)連續(xù)記錄），即使數(shù)據(jù)回收后，原始地震數(shù)據(jù)在RAU內(nèi)的循環(huán)存貯器中可以駐留最少一個(gè)月的時(shí)間，從而有足夠時(shí)間可以確保最終的地震數(shù)據(jù)完全正常。
SERCEL提供與428XL系統(tǒng)配套的全系列的RAU無線采集站，包括接常規(guī)檢波器串的標(biāo)準(zhǔn)單分量無線采集站（RAU）；接三個(gè)檢波點(diǎn)或三分量模擬檢波器的無線采集站RAU-3（3C），和接特定三分量MEMS加速度檢波器（DSU3SA）的無線采集站RAU-D。
NOMAD系列可控震源：高效率地震理想激發(fā)源
隨著地震勘探目標(biāo)日趨復(fù)雜，對地震數(shù)據(jù)對稱空間采樣的要求越來越高，即：炮線和檢波線的參數(shù)相同且互相垂直；這就要求在采用多組震源（2到32組)激發(fā)時(shí)，震源激發(fā)效率必須有較大的提高，才能滿足使用428XL和電控箱體（VE464）高效作業(yè)方式的要求。采用高效可控震源作業(yè)方法，必須壓縮兩個(gè)連續(xù)掃描間的周期，同時(shí)結(jié)合輪替掃描（交替掃描或滑動(dòng)掃描）和同時(shí)掃描（如DSSS掃描等）作業(yè)方法。這樣，在開闊地表?xiàng)l件下，可控震源的日生產(chǎn)效率可以達(dá)到20,000個(gè)震點(diǎn)以上。在復(fù)雜地表時(shí)，可以采用獨(dú)立同時(shí)掃描方式，即：根據(jù)地形把激發(fā)模版分成若干部分（可以和震源個(gè)數(shù)一樣多），428XL主機(jī)借助GPS授時(shí)始終連續(xù)記錄，并保持與每一個(gè)震點(diǎn)同步，大大減少主機(jī)與震源間的無線通訊聯(lián)絡(luò)。
為了達(dá)到單點(diǎn)高密度激發(fā)，而又不增加地震隊(duì)可控震源的數(shù)量，必須使用重型可控震源（如Nomad65)和超級(jí)重型震源（Nomad90）進(jìn)行作業(yè)（圖7）。Nomad系列可控震源采用強(qiáng)化的機(jī)械和液壓系統(tǒng)，能夠提供寬頻掃描，為了激發(fā)低頻能量，提高了液壓流量和行程，使低頻端從1HZ開始掃描。為了激發(fā)高頻能量，提高了平板的剛度和伺服閥的響應(yīng)，高頻端掃描頻率達(dá)到250HZ。這些技術(shù)措施不僅使得地震信號(hào)的分辨率得到提高，而且減少了諧波畸變的影響，有益于最終地震成像精度的提高。
自2003年推向市場以來，Nomad65可控震源就具備多種氣候和地形配件可供選配，如：適合沙漠和雪地作業(yè)的履帶，適合極低溫環(huán)境（-30℃或-50℃）的冬季包，以及城鎮(zhèn)作業(yè)的隔音罩等。作為高密度可控震源作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)裝備，在用的Nomad65已經(jīng)有700多臺(tái)套，主要分布在俄羅斯、北美和中東地區(qū)，少量在中國的物探公司使用。SERCEL利用在Nomad65可控震源上的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，成功推出了Nomad90超級(jí)重型可控震源，它的峰值出力（減少掃描時(shí)間)更高，達(dá)到90,000磅，掃描頻帶范圍更寬，地球物理性能更好。
適合不同井況的新型數(shù)字三分量VSP接收系統(tǒng)
垂直地震剖面（VSP）技術(shù)是油氣勘探新區(qū)獲得突破，老區(qū)深入挖潛所必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。由于VSP采用井下接收，檢波器接近反射點(diǎn)，降低了近地表吸收衰減對資料的影響，因此，VSP地震資料具有高信噪比、高分辨率和豐富的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征等優(yōu)點(diǎn)，可以精細(xì)研究層間多次波的產(chǎn)生、P波到S波的轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象，是建立地下地層結(jié)構(gòu)與地面地震之間精確標(biāo)定關(guān)系的橋梁。隨著微地震監(jiān)測、井間地震、四維地震等針對油藏目標(biāo)地球物理勘探技術(shù)的日益發(fā)展和成熟，VSP技術(shù)的應(yīng)用前景必然越來越廣闊。
SERCEL公司研發(fā)VSP井下工具已有50年的歷史。自2000年以來，SERCEL向市場提供全套的三分量多級(jí)數(shù)字井下工具，以適應(yīng)不同的井眼條件，滿足不同成像要求。這些VSP工具全部采用普通7芯測井電纜，具有實(shí)時(shí)傳輸速率高（從2.5Mbps到4Mbps不等），多種采樣率（最小采樣率達(dá)到0.25ms)，高達(dá)100級(jí) 三分量接收等特點(diǎn)。全部使用WaveControl軟件實(shí)現(xiàn)井下設(shè)備作業(yè)監(jiān)控和測試，采用基于Windows的Wavelab記錄系統(tǒng)（圖8），可與428XL和VE464保持同步，進(jìn)行3D地面地震和井間地震聯(lián)合勘探。
SlimWave(圖8）具有24級(jí)三分量接收能力，適合小井眼作業(yè)，借助于井下拖拉機(jī)時(shí)，可以在水平井作業(yè)。在用的SlimWave已達(dá)到200級(jí)，主要用來進(jìn)行微地震檢測。GeoWaves（圖8）具有32級(jí)三分量接收能力，適合裸眼井和套管井作業(yè)，允許60°井斜偏差，抗惡劣井下環(huán)境（耐溫180℃，耐壓22,000psi）。在用的GeoWaves已達(dá)到300多級(jí)，主要集中在中國。MaxiWave（圖8）具有100級(jí)三分量接收能力，井下最長排列可以達(dá)到2000米，如此長的井下排列，可以大大縮短3D VSP的作業(yè)周期。得益于內(nèi)置馬達(dá)離合器，在井下儀器遇阻或故障時(shí)，只需在地面關(guān)閉系統(tǒng)電源，所有井下儀器的推靠臂自動(dòng)收攏。在用的MaxiWave系統(tǒng)數(shù)量已達(dá)到500級(jí)9套，分布在全球各大地球物理公司。
綜上所述，物探裝備技術(shù)的不斷進(jìn)步推動(dòng)著地震勘探技術(shù)從常規(guī)三維勘探向高分辨率、高密度、寬方位和多分量縱、橫波聯(lián)合勘探技術(shù)發(fā)展；在提高復(fù)雜構(gòu)造成像和油藏描述精度的同時(shí)，大幅提高生產(chǎn)效率，降低勘探成本。SERCEL公司長期致力于地震記錄系統(tǒng)、地震震源和傳感器技術(shù)的研發(fā)，堅(jiān)持以科技進(jìn)步作為公司的發(fā)展方向，引領(lǐng)著全球物探科技的進(jìn)步和發(fā)展。作為全球最大的地震采集裝備制造商，SERCEL始終與全球的地球物理公司一道共同迎接各種各樣的技術(shù)挑戰(zhàn)。
SERCEL公司高度重視中國客戶的各種需求，以服務(wù)于中國的地球物理公司為己任，不斷強(qiáng)化售后服務(wù)和技術(shù)支持，秉承一貫的服務(wù)承諾，即“無論何時(shí)何地，SERCEL的售后服務(wù)48小時(shí)全球到達(dá)和服務(wù)熱線24小時(shí)暢通”，大力支持并積極推動(dòng)中國的地球物理勘探公司在中國乃至全球業(yè)務(wù)的廣泛開展。SERCEL公司北京代表處全體同仁真誠祝愿中國的地球物理勘探事業(yè)不斷進(jìn)步，蓬勃發(fā)展。
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