可控震源（用于地震勘探工作的機械震源）

基本原理

通過一個與大地緊密耦合的振動平板，以反作用方式向地下傳送一組連續(xù)振動的彈性波信號(又稱掃描信號)，再經(jīng)過對地面接收到的反射波信號的處理和辨識，用于解釋地下地質(zhì)目標的構(gòu)造形態(tài)與產(chǎn)狀。這種掃描信號是一種連續(xù)的、頻率變化的信號。不是所有的連續(xù)信號都可以用于地震勘探，除偽隨機信號外，可控震源的掃描信號必須滿足如下基本要求：(1)具有相應的起始與終了頻率；(2)具有相應的起始與終了鑲邊函數(shù)(斜坡)；(3)具有一定的掃描時問；(4)掃描信號可以是嚴格單調(diào)升頻或降頻(線性)，也可以是非線性。

發(fā)展簡史

美國大陸石油公司(CONOCO)于1952年開始進行連續(xù)振動地震作業(yè)方法試驗，并在1956年完成專利注冊。同年，世界上第一個可控震源地震隊成立。早期的可控震源是一套由機械裝置控制的連續(xù)振動系統(tǒng)，并且其振動控制系統(tǒng)采用開環(huán)控制方式，因此系統(tǒng)控制精度較低。1959年研制出了液壓伺服控制的可控震源，并開始對輸出信號進行相位控制的試驗。1963年以控制振動平板輸出信號相位為目的的現(xiàn)代可控震源開始投入使用。1967年研制成功用于海上勘探的可控震源。

20世紀70年代出現(xiàn)現(xiàn)代模式的可控震源，其主要標志是：具有高通過性專用承載底盤；野外通過能力強；振動輸出采用液壓伺服控制；激發(fā)頻率及激發(fā)能量可控；激發(fā)信號同步控制精度高；允許采用多臺同步垂直疊加方式進行作業(yè)。20世紀末出現(xiàn)了液壓伺服和電磁控制的海上可控震源。人們習慣上將陸用可控震源稱之為VIBRATOR，而海上或過渡帶使用的可控震源直接稱空氣槍、泥槍或海上震源。

分類

以油氣勘探為目標的可控震源從早期的70kN(15000lb)左右的出力已經(jīng)發(fā)展到400kN(90000lb)左右的出力，同時，可控震源的振動性能和應用潛力更多地取決于其振動控制系統(tǒng)的能力上?？煽卣鹪窗醇ぐl(fā)能級分為：(1)輕量級可控震源，輸出力在70kN以下；(2)常規(guī)量級可控震源，輸出力在70～230kN之問；(3)大噸位可控震源，輸出力在270kN左右；(4)超大噸位(重型)可控震源，輸出力在300kN以上。按震源激發(fā)信號類型分為縱波震源、橫波震源和多波(多分量)震源。按使用空間分為陸地可控震源、海上可控震源及井中可控震源。

使用特點

可控震源之所以能夠在油氣勘探與開發(fā)領(lǐng)域得到廣泛應用，主要與其所具有的技術(shù)優(yōu)勢有關(guān)，主要表現(xiàn)為：(1)運載工具具有高機動性和復雜地區(qū)的通過能力；(2)激發(fā)頻率在較大的范圍內(nèi)可控；(3)激發(fā)能量可控、可任意分配，并且可通過增加激發(fā)時間實現(xiàn)能量積累；(4)精確的相位控制可以實現(xiàn)多臺激發(fā)，保證激發(fā)能量的同步疊加；(5)具有較靈活的震源組合性能，有利于壓制背景干擾；(6)較高的施工效率，很少受地下巖性或表層變化的影響；(7)是安全、干凈的激發(fā)源，對周圍環(huán)境及植被破壞和影響較小。

在中國西部地區(qū)，在大面積的戈壁灘、山前帶，常規(guī)地震鉆井作業(yè)特別困難，而使用可控震源卻可以應用自如，尤其是采用大噸位級可控震源在地震勘探激發(fā)中所表現(xiàn)的技術(shù)優(yōu)勢就更加明顯了。對于目的層埋藏較深、表層激發(fā)條件不好的地區(qū)，采用大噸位震源可以有效地提高激發(fā)能量，得到可用的地震資料。采用大噸位級可控震源激發(fā)是提高地震采集數(shù)據(jù)信噪比的重要途徑之一。可控震源屬于低密度震源，還可以用于較敏感地區(qū)，如江湖堤壩、文物古跡以及城鎮(zhèn)等炸藥震源禁止工作的地區(qū)；未來可控震源還是用于研究多波、多分量技術(shù)最有效的激發(fā)工具。