可控震源（用于地震勘探工作的機(jī)械震源）

基本原理

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

發(fā)展簡(jiǎn)史

美國(guó)大陸石油公司(CONOCO)于1952年開(kāi)始進(jìn)行連續(xù)振動(dòng)地震作業(yè)方法試驗(yàn)，并在1956年完成專利注冊(cè)。同年，世界上第一個(gè)可控震源地震隊(duì)成立。早期的可控震源是一套由機(jī)械裝置控制的連續(xù)振動(dòng)系統(tǒng)，并且其振動(dòng)控制系統(tǒng)采用開(kāi)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(kāi)始對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行相位控制的試驗(yàn)。1963年以控制振動(dòng)平板輸出信號(hào)相位為目的的現(xiàn)代可控震源開(kāi)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(jì)70年代出現(xiàn)現(xiàn)代模式的可控震源，其主要標(biāo)志是：具有高通過(guò)性專用承載底盤(pán)；野外通過(guò)能力強(qiáng)；振動(dòng)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(hào)同步控制精度高；允許采用多臺(tái)同步垂直疊加方式進(jìn)行作業(yè)。20世紀(jì)末出現(xiàn)了液壓伺服和電磁控制的海上可控震源。人們習(xí)慣上將陸用可控震源稱之為VIBRATOR，而海上或過(guò)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(biāo)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(shí)，可控震源的振動(dòng)性能和應(yīng)用潛力更多地取決于其振動(dòng)控制系統(tǒng)的能力上?？煽卣鹪窗醇ぐl(fā)能級(jí)分為：(1)輕量級(jí)可控震源，輸出力在70kN以下；(2)常規(guī)量級(jí)可控震源，輸出力在70～230kN之問(wèn)；(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(hào)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(diǎn)

可控震源之所以能夠在油氣勘探與開(kāi)發(fā)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要與其所具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)有關(guān)，主要表現(xiàn)為：(1)運(yùn)載工具具有高機(jī)動(dòng)性和復(fù)雜地區(qū)的通過(guò)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(guò)增加激發(fā)時(shí)間實(shí)現(xiàn)能量積累；(4)精確的相位控制可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)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(duì)周圍環(huán)境及植被破壞和影響較小。

在中國(guó)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(yīng)用自如，尤其是采用大噸位級(jí)可控震源在地震勘探激發(fā)中所表現(xiàn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)就更加明顯了。對(duì)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(jí)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?？煽卣鹪磳儆诘兔芏日鹪?，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(lái)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。