超级军网气枪震源技术：海上勘探“金钥匙”
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气枪震源技术：海上勘探“金钥匙” |
——东方物探气枪震源技术发展侧记 |
(2014-02-26) 编辑发布：中国船舶在线 |
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海豹九号气枪震源船。 2月10日，东方物探大港物探处2275队垦利项目在项目验收会上被授予“优质工程”称号。甲方对此次勘探的地震资料相当满意，特别是对气枪阵列的两子阵向三子阵发展这一技术表示肯定。这项技术是实现海上高精度勘探的重要一步，也是气枪阵列技术发展的里程碑。 东方物探大港物探处从事滩浅海过渡带油气勘探已20余年，气枪阵列设计技术综合作业达到国际一流水平。该处通过技术创新，采用气枪阵列技术解决了海上勘探震源信号宽频带问题，阵列的增加拓宽了震源信号的频带维度，为实现海上高精度勘探奠定基础，走出符合自身特点的发展之路。 突破：震源技术向高端迈进 气枪震源系统是海上勘探作业的核心部分。该处通过自主研发气枪震源控制系统软件，将以前单枪12秒的作业时间刷新为不足9秒。经过10余年努力，大港物探处形成滩浅海过渡带地区高精度地震勘探技术系列PAI-Tz，为实现陆、滩、海数据的合理衔接与过渡，开发了一体化采集设计技术，打破了国外公司气枪技术服务的封锁。 在阿联酋ABU-DA2B2BIYA区块，多年来许多勘探公司对其望而却步。原因在于当地1米至2米的浅水沼泽地形，炸药禁用，震源车和气枪震源船开不进去，常规勘探所应用的震源都使不上劲儿。 挑战就是机遇，研制出一套适用于浅水震源系统势在必行。大港物探处成立专项课题攻关小组，在震源能量的导向方面取得突破口。经过资料分析，浅水震源在低频部分获得了丰富的信息，30赫兹以上频率信噪比要好于炸药激发，说明浅水震源在激发技术方面取得有效突破，有希望取代传统的炸药激发方式。 “利用气枪震源取代传统的炸药作业是当前世界勘探行业的大趋势，气枪震源拥有可控、稳定、环保等优势，并且有消除气泡震荡，频带宽等特点。”该处副总工程师刘军介绍，“当然，在气枪阵列的组合上还需要进一步磨合，我们现在已经设计了多套气枪震源设备，可满足勘探需要。” 发展：海豹震源船又添新成员 以海豹系列为代表的气枪震源船是大港物探处极具特色的过渡带勘探设备。 2012年，这个处启动海豹七号、海豹九号气枪震源船建造项目，在东方物探造船工作领导小组的大力支持下，2013年完成建造。 海豹七号气枪震源船采用了高速侧吊气枪震源收放系统、侧吊拖曳两用气枪震源收放方法以及气枪震源阵列枪杠等多项专利技术。这些技术的突破在于两条后拖子阵列滑道、两侧吊的气枪摆臂设置，无需改造即可直接布置2个至4个气枪子阵和大容积勘探震源，作业能力和施工效率大幅提高。 海豹九号气枪震源船是大港物探处结合自身在过渡带施工的优势，在海豹一号震源船的基础上，开发设计的新型可解体震源船。海豹九号气枪震源船不仅适用于里海、东非等内陆湖、海域的勘探作业，而且船体可拆解为13个模块实现陆路运输。同时，该船也是CCS（中国船级社）自成立以来首次认同的设计类型，在设计和建造上有新突破。 提效：创新思路有效排除故障 在海上勘探作业中有这样一句话：气枪一响，黄金万两。气枪故障排除是提升海上勘探施工效率的因素之一，直接关系到项目运作的效益。 在不同类型的故障当中，气枪自激出现的频次较高。该处气爆工程师高斌说：“自激是气枪不受枪控器控制而自行激发的现象，在枪控器的显示界面上无法正确显示。在传统的维修方式中，采用二分法结合地震资料回放排查故障，但是这种方法耗时长、严重影响生产时效。” 在2013年度的QC成果发布会上，该问题得到有效解决，利用近场子波检波器对气枪自激进行监控，通过子波数据的分析来排查自激的气枪。这种方法使得排查气枪故障的平均耗时大幅度降低，使海上勘探作业的有效生产时间提升了30%。 由于气枪震源技术的推动，大港物探处2013年度两个海上三维勘探项目均被甲方授予“优质工程”称号。 延伸阅读 气枪震源技术 气枪震源技术是利用高压空气迅速释放，由气泡的膨胀与收缩而产生地震波的一种非炸药震源，广泛用于海洋地震勘探，也可用在河流、湖泊、沼泽等区域，经改装后还可作为适合陆地使用的震源。95%以上的海上勘探震源是气枪震源。 在水域勘探中，通常采用气枪阵列作为震源。随着地震勘探的高保真度、宽频带数据采集的发展，正在逐渐形成大道数、高采样率、小道距、小线距数据采集的趋势。目前，勘探区域日益复杂化，包括河流、湖泊等相对封闭的水域，也包括浅海、过渡带的海上设施密集复杂水域及深海区域。 气枪震源作为水域地震勘探的主要震源，为了适应这一发展趋势，对气枪震源激发产生的地震波品质要求越来越高，主要体现在大低频成分、多枪、多子阵、立体枪阵、高气泡比、大容量、高能量、高稳定性和高方向性。在实际生产中，甚至要针对采集项目的特殊地层改变、设计新的阵列。 专家解读 我国气枪震源技术向宽频低频发展 李海军（东方物探公司物探装备研发专家） 自上世纪七八十年代美国西方地球物理公司发明了气枪以来，气枪作为目前最主要的海上震源勘探设备，无论在深海拖缆作业中，还是滩浅海过渡带作业中，都发挥着重要作用。 直到1982年，我国才开始接触气枪震源技术，比美国等国家晚了8年左右。但相对较晚的起步却并没有影响我国气枪震源技术发展的速度。经过几十年的持续自主研发和配套装备改造，我国气枪震源技术已实现从追赶到领跑，整体性能达到世界先进水平，勘探领域从0米到无限水深。在激发方面，我国还形成适应不同过渡带区域的气枪激发技术，研制了不同容量、不同吃水深度的气枪震源船及根据勘探区域特点灵活设计气枪阵列的气枪震源激发技术。 然而，随着近些年勘探区域日益复杂化，为了能够准确有效地勘探水域资源，对地震波品质的要求越来越高。如何拓展气枪震源的频谱宽度研究领域，拓宽震源频带宽度，提高气枪震源低频输出能量？如何能够在复杂勘探区域下得到一个能量大而均匀，频谱宽而平滑的气枪阵列，是目前很多技术人员研究最多的阵列设计问题。 作为地震勘探的基础设备，优质的气枪是设计高性能气枪阵列的有力设备保障，直接影响气枪震源的整体性能。而气枪震源的优质与否除了与性能相关外，还体现在要按照施工区域地质要求选择适合的气枪类型，提供趋于理想的激发能量。所以了解每种气枪的性能特点从而“对症下药”将是我国技术人员研究的方向。 在海洋勘探中，气枪在一定深度的水体中释放高压气体，气体膨胀向周围传播，向上传播的波遇到水面后又向下反射传播（称之为虚反射或鬼波），与之前向下传播的波（称之为直达波）之间相互叠加、干扰，影响了地震资料的频谱带宽。为消除或减少这种影响，技术人员需要从气枪阵列的设计入手。据试验表明，相对于传统的气枪阵列，新型多层次气枪阵列更适用于频率相对较低的底层，可以削弱鬼波的能量，减少鬼波对直达波的干扰。深入研究多层次气枪阵列的设计和应用或将成为我国气枪震源技术发展的突破口之一。 http://www.shipol.com.cn/xw/jsdt/288889.htm |
气枪震源技术：海上勘探“金钥匙”——东方物探气枪震源技术发展侧记(2014-02-26) 编辑发布：中国船舶在线
东方物探大港物探处从事滩浅海过渡带油气勘探已20余年，气枪阵列设计技术综合作业达到国际一流水平。该处通过技术创新，采用气枪阵列技术解决了海上勘探震源信号宽频带问题，阵列的增加拓宽了震源信号的频带维度，为实现海上高精度勘探奠定基础，走出符合自身特点的发展之路。
突破：震源技术向高端迈进
气枪震源系统是海上勘探作业的核心部分。该处通过自主研发气枪震源控制系统软件，将以前单枪12秒的作业时间刷新为不足9秒。经过10余年努力，大港物探处形成滩浅海过渡带地区高精度地震勘探技术系列PAI-Tz，为实现陆、滩、海数据的合理衔接与过渡，开发了一体化采集设计技术，打破了国外公司气枪技术服务的封锁。
在阿联酋ABU-DA2B2BIYA区块，多年来许多勘探公司对其望而却步。原因在于当地1米至2米的浅水沼泽地形，炸药禁用，震源车和气枪震源船开不进去，常规勘探所应用的震源都使不上劲儿。
挑战就是机遇，研制出一套适用于浅水震源系统势在必行。大港物探处成立专项课题攻关小组，在震源能量的导向方面取得突破口。经过资料分析，浅水震源在低频部分获得了丰富的信息，30赫兹以上频率信噪比要好于炸药激发，说明浅水震源在激发技术方面取得有效突破，有希望取代传统的炸药激发方式。
“利用气枪震源取代传统的炸药作业是当前世界勘探行业的大趋势，气枪震源拥有可控、稳定、环保等优势，并且有消除气泡震荡，频带宽等特点。”该处副总工程师刘军介绍，“当然，在气枪阵列的组合上还需要进一步磨合，我们现在已经设计了多套气枪震源设备，可满足勘探需要。”
发展：海豹震源船又添新成员
以海豹系列为代表的气枪震源船是大港物探处极具特色的过渡带勘探设备。 2012年，这个处启动海豹七号、海豹九号气枪震源船建造项目，在东方物探造船工作领导小组的大力支持下，2013年完成建造。
海豹七号气枪震源船采用了高速侧吊气枪震源收放系统、侧吊拖曳两用气枪震源收放方法以及气枪震源阵列枪杠等多项专利技术。这些技术的突破在于两条后拖子阵列滑道、两侧吊的气枪摆臂设置，无需改造即可直接布置2个至4个气枪子阵和大容积勘探震源，作业能力和施工效率大幅提高。
海豹九号气枪震源船是大港物探处结合自身在过渡带施工的优势，在海豹一号震源船的基础上，开发设计的新型可解体震源船。海豹九号气枪震源船不仅适用于里海、东非等内陆湖、海域的勘探作业，而且船体可拆解为13个模块实现陆路运输。同时，该船也是CCS（中国船级社）自成立以来首次认同的设计类型，在设计和建造上有新突破。
提效：创新思路有效排除故障
在海上勘探作业中有这样一句话：气枪一响，黄金万两。气枪故障排除是提升海上勘探施工效率的因素之一，直接关系到项目运作的效益。
在不同类型的故障当中，气枪自激出现的频次较高。该处气爆工程师高斌说：“自激是气枪不受枪控器控制而自行激发的现象，在枪控器的显示界面上无法正确显示。在传统的维修方式中，采用二分法结合地震资料回放排查故障，但是这种方法耗时长、严重影响生产时效。”
在2013年度的QC成果发布会上，该问题得到有效解决，利用近场子波检波器对气枪自激进行监控，通过子波数据的分析来排查自激的气枪。这种方法使得排查气枪故障的平均耗时大幅度降低，使海上勘探作业的有效生产时间提升了30%。
由于气枪震源技术的推动，大港物探处2013年度两个海上三维勘探项目均被甲方授予“优质工程”称号。
延伸阅读
气枪震源技术
气枪震源技术是利用高压空气迅速释放，由气泡的膨胀与收缩而产生地震波的一种非炸药震源，广泛用于海洋地震勘探，也可用在河流、湖泊、沼泽等区域，经改装后还可作为适合陆地使用的震源。95%以上的海上勘探震源是气枪震源。
在水域勘探中，通常采用气枪阵列作为震源。随着地震勘探的高保真度、宽频带数据采集的发展，正在逐渐形成大道数、高采样率、小道距、小线距数据采集的趋势。目前，勘探区域日益复杂化，包括河流、湖泊等相对封闭的水域，也包括浅海、过渡带的海上设施密集复杂水域及深海区域。
气枪震源作为水域地震勘探的主要震源，为了适应这一发展趋势，对气枪震源激发产生的地震波品质要求越来越高，主要体现在大低频成分、多枪、多子阵、立体枪阵、高气泡比、大容量、高能量、高稳定性和高方向性。在实际生产中，甚至要针对采集项目的特殊地层改变、设计新的阵列。
专家解读
我国气枪震源技术向宽频低频发展
李海军（东方物探公司物探装备研发专家）
自上世纪七八十年代美国西方地球物理公司发明了气枪以来，气枪作为目前最主要的海上震源勘探设备，无论在深海拖缆作业中，还是滩浅海过渡带作业中，都发挥着重要作用。
直到1982年，我国才开始接触气枪震源技术，比美国等国家晚了8年左右。但相对较晚的起步却并没有影响我国气枪震源技术发展的速度。经过几十年的持续自主研发和配套装备改造，我国气枪震源技术已实现从追赶到领跑，整体性能达到世界先进水平，勘探领域从0米到无限水深。在激发方面，我国还形成适应不同过渡带区域的气枪激发技术，研制了不同容量、不同吃水深度的气枪震源船及根据勘探区域特点灵活设计气枪阵列的气枪震源激发技术。
然而，随着近些年勘探区域日益复杂化，为了能够准确有效地勘探水域资源，对地震波品质的要求越来越高。如何拓展气枪震源的频谱宽度研究领域，拓宽震源频带宽度，提高气枪震源低频输出能量？如何能够在复杂勘探区域下得到一个能量大而均匀，频谱宽而平滑的气枪阵列，是目前很多技术人员研究最多的阵列设计问题。
作为地震勘探的基础设备，优质的气枪是设计高性能气枪阵列的有力设备保障，直接影响气枪震源的整体性能。而气枪震源的优质与否除了与性能相关外，还体现在要按照施工区域地质要求选择适合的气枪类型，提供趋于理想的激发能量。所以了解每种气枪的性能特点从而“对症下药”将是我国技术人员研究的方向。
在海洋勘探中，气枪在一定深度的水体中释放高压气体，气体膨胀向周围传播，向上传播的波遇到水面后又向下反射传播（称之为虚反射或鬼波），与之前向下传播的波（称之为直达波）之间相互叠加、干扰，影响了地震资料的频谱带宽。为消除或减少这种影响，技术人员需要从气枪阵列的设计入手。据试验表明，相对于传统的气枪阵列，新型多层次气枪阵列更适用于频率相对较低的底层，可以削弱鬼波的能量，减少鬼波对直达波的干扰。深入研究多层次气枪阵列的设计和应用或将成为我国气枪震源技术发展的突破口之一。
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