可控震源

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振動的彈性波信號(又稱掃描信號)，再經過對地面接收到的反射波信號的處理和辨識，用於解釋地下地質目標的構造形態與產狀。這種掃描信號是一種連續的、頻率變化的信號。不是所有的連續信號都可以用於地震勘探，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(斜坡)；(3)具有一定的掃描時問；(4)掃描信號可以是嚴格單調升頻或降頻(線性)，也可以是非線性。

美國大陸石油公司(CONOCO)於1952年開始進行連續振動地震作業方法試驗，並在1956年完成專利註冊。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振動系統，並且其振動控制系統採用開環控制方式，因此系統控制精度較低。1959年研製出了液壓伺服控制的可控震源，並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代可控震源開始投入使用。1967年研製成功用於海上勘探的可控震源。

20世紀70年代出現現代模式的可控震源，其主要標誌是：具有高通過性專用承載底盤；野外通過能力強；振動輸出採用液壓伺服控制；激發頻率及激發能量可控；激發信號同步控制精度高；允許採用多台同步垂直疊加方式進行作業。20世紀末出現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。

以油氣勘探為目標的可控震源從早期的70kN(15000lb)左右的出力已經發展到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於其振動控制系統的能力上。可控震源按激發能級分為：(1)輕量級可控震源，輸出力在70kN以下；(2)常規量級可控震源，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。

可控震源之所以能夠在油氣勘探與開發領域得到廣泛應用，主要與其所具有的技術優勢有關，主要表現為：(1)運載工具具有高機動性和複雜地區的通過能力；(2)激發頻率在較大的範圍內可控；(3)激發能量可控、可任意分配，並且可通過增加激發時間實現能量積累；(4)精確的相位控制可以實現多台激發，保證激發能量的同步疊加；(5)具有較靈活的震源組合性能，有利於壓制背景干擾；(6)較高的施工效率，很少受地下岩性或表層變化的影響；(7)是安全、乾淨的激發源，對周圍環境及植被破壞和影響較小。

在中國西部地區，在大面積的戈壁灘、山前帶，常規地震鑽井作業特別困難，而使用可控震源卻可以應用自如，尤其是採用大噸位級可控震源在地震勘探激發中所表現的技術優勢就更加明顯了。對於目的層埋藏較深、表層激發條件不好的地區，採用大噸位震源可以有效地提高激發能量，得到可用的地震資料。採用大噸位級可控震源激發是提高地震採集數據信噪比的重要途徑之一。可控震源屬於低密度震源，還可以用於較敏感地區，如江湖堤壩、文物古迹以及城鎮等炸藥震源禁止工作的地區；未來可控震源還是用於研究多波、多分量技術最有效的激發工具。