01

　　本文引用著录格式

　　曹宏,张光荣,王勤耕,等.四川盆地复杂地表区地震采集关键技术与装备新进展[J].天然气工业, 2025, 45(12): 84-96.

　　CAO Hong, ZHANG Guangrong, WANG Qingeng, et al. New progress in key technologies and equipment research for seismic acquisition in complex surface areas of the Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2025, 45(12): 84-96.

　　02

　　作者简介

　　曹宏，1972年生，正高级工程师，博士；现任中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司总经理，主要从事地震岩石物理、烃类检测、地震综合解释和地球物理生产经营管理工作。

　　地址:（072750）河北省涿州市范阳西路189号

　　ORCID:0000-0002-4147-8874

　　E-mail:caoho@petrochina.com.cn

　　通信作者：王晓阳，1982年生，高级工程师，博士；主要从事地震资料采集技术研究与现场技术攻关工作。

　　地址:（610213）四川省成都市天府新区华阳大道216号

　　ORCID:0000-0002-5048-7027

　　E-mail:wangxy_wt@cnpc.com.cn

　　03

　　作者

　　曹宏1 张光荣2 王勤耕1 赵容容2 王晓阳1 胡善政1 黎书琴1 张孟1 孙偲轶2

　　04

　　作者单位

　　中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司

　　中国石油西南油气田公司

　　摘要：四川盆地天然气资源丰富，勘探潜力巨大，但由于地表条件复杂多样，地面障碍和干扰源点多、面广，使得地震采集布点困难，施工效率低，过程质量控制难，地震资料信噪比低，成像精度不高。为实现四川盆地复杂油气藏的高精度地震成像和可靠预测，针对上述核心关键问题，通过地震采集关键技术攻关研究与装备升级，形成了一套适用于四川盆地复杂地表区地震采集技术系列与关键装备。研究结果表明：①“两宽一高”（宽频、宽方位、高密度）三维观测技术能够有效提升复杂地表区地震资料品质与复杂油气藏成像精度；②井-震物理点智能布设技术能够大幅提升布点效率与科学性，降低施工风险；③信息化质控与资料评价技术实现了精准快速质控，有效提升原始单炮资料一级品率；④小体积、大吨位新型可控震源的规模应用，显著改善了原始单炮的品质；⑤井炮源驱动应用与升级配套，实现了激发效能最大化，应用后采集时效稳定在400 炮/h以上；⑥节点仪器的推广应用，显著提高了采集施工效率，降低了劳动强度。结论认为，高精度高效地震采集技术系列与关键装备，为地震采集质量与施工效率的双提升和高品质地震资料获取提供了关键技术和装备支撑，保障了四川盆地油气高效勘探与效益开发，支撑了四川盆地油气增储和天然气快速上产。

　　关键词：四川盆地；地震勘探；“两宽一高”；复杂地表；高精度高效；井震物理点布设；信息化质控；井炮源驱动；节点仪

　　0 引 言

　　中国石油天然气集团有限公司（以下简称中国石油）国内陆上油气资源主要分布于鄂尔多斯盆地、塔里木盆地、四川盆地等7大沉积盆地，勘探对象涵盖常规与非常规油气的多种地质类型[1-7]。随着勘探向深层—超深层和非常规领域拓展，地震勘探面临地表与地下地质条件更趋复杂、目标更隐蔽的严峻挑战[8-11]，常规三维地震勘探技术已难以满足复杂油气藏高精度地震成像的需求。以四川盆地复杂地表区为例，地震采集主要面临4大难题[12]：①地形与岩性横向变化剧烈，导致地震波传播路径扭曲、干扰强，原始资料信噪比低；②地面障碍物众多，导致井炮施工安全风险加大，物理点均匀布设困难；③采集工序环节多、作业面广，导致质控要素繁杂、对象分散，精准、快速质控难度加大；④复杂地表区传统装备的应用效能，受到密林、沟壑、道路条件等诸多限制，采集效率提升困难。

　　围绕解决上述难题，近年来国内外相继开展了相关采集技术研究、攻关试验以及关键装备研制，采集关键技术与物探装备得以快速发展。自2010年起，国内各大盆地陆续开展“两宽一高”（宽频、宽方位、高密度）攻关试验，采用小面元、高覆盖、宽方位、高密度的采集观测方式，获得的地震资料品质与成像精度得到大幅提升，“两宽一高”三维地震勘探技术逐渐发展成为解决复杂地质问题的有效技术手段[13-20]；针对物理点室内预设计，主要利用高精度遥感影像进行自动识别障碍物、提取地形属性、智能布点优化方案，提高了布点效率，降低了施工风险[21-24]；随着采集参数成倍强化，日采集数据量与施工信息量激增，给资料质控与施工过程质控带来了极大挑战，亟需大力推动采集过程信息化、智能化质控与原始资料自动评价技术的创新与应用。另外，自2005年起，国内外物探技术服务公司大力推动陆上采集装备升级，为“两宽一高”陆上推广应用奠定了坚实基础。其中，可控震源以液压式为主流（如INOVA AHV-IV、SERCEL NOMAD、中国石油的BV/EV系列[25-26]），向高精度、宽频带、低畸变、大吨位发展，但对四川盆地可控震源应用而言，在保证高品质资料的同时，需更加注重其通过性，因此亟需创新发展与推广应用大吨位、窄体可控震源。节点仪器厂商及产品激增，为满足高密度高道数需求，正向轻型化、高续航、强质控方向发展。节点仪主流产品普遍追求更小、更轻、更低功耗、更长续航、更短充电时间，比如GeoSpace的GSR/GCL、INOVA的Hawk/Quantum、中国石油的eSeis/GTseis、中国石油化工集团有限公司的I-Noal/SmartPoint、DTCC的SmartSolo等。然而，随着接收道数增加和野外埋置时间延长，续航能力（而非传统带道能力）成为排列规模大小的关键制约因素。

　　针对上述问题，为实现“两宽一高”地震勘探技术在四川盆地复杂地表区的工业化应用，需要以“高精度、高质量、高效率”为目标，依托“信息化、智能化”手段，创新发展更先进、更高效、更智能的采集技术与装备[20-21]。本文聚焦四川盆地复杂地表区地震采集面临的核心技术难题，系统阐述了“两宽一高”三维观测、物理点智能布设、信息化质控等采集关键技术及其应用成效，并重点介绍了节点仪器、可控震源、井炮源驱动等高效采集装备新进展。采集技术系列与装备利器的成套攻关，有力支撑了采集质量、施工效率双提升和高品质地震资料的获得，有力保障了四川盆地油气高效勘探与效益开发。

　　1 面临难题与相应对策

　　1.1 面临难题

　　四川盆地地表复杂性主要体现为：①地形起伏剧烈，山高坡陡、断崖林立、沟壑纵横，地表高程变化显著；②地表出露岩性复杂多变，地表出露岩性种类多样，包括砂岩、泥岩、砾石、石灰岩、松土等；③地表障碍物密集，房屋、道路、水系等人工设施及天然障碍物类型繁杂且分布广泛；④人为干扰源众多。城镇及周边区域生产、生活存在大量干扰源。

　　这种复杂的地表条件给地震采集带来了严峻挑战，具体表现为：①观测系统设计挑战，面向盆地内多层系复杂构造-岩性气藏的勘探需求，复杂地表与地下地质条件对采集观测系统的技术经济一体化优化设计提出了更高要求；②资料完整性与物理点布设难。密集的地表障碍物和极其复杂的地面条件，导致勘探部署和观测系统设计实施难度剧增，采集变观设计频繁、丢炮率高、资料空白区增多、井-震激发点布设困难、炮检点空间分布严重不均等问题突出；③传统仪器效能瓶颈，在剧烈起伏山地、深切割沟壑及大型城区等特殊工区，传统有线采集仪器受限于稳定性差、数据传输效率低等问题，严重制约了施工效率；④采集过程质控困境，采集作业点分布范围广、数量多，导致对采集全过程进行精准、快速的质量控制面临巨大困难。

　　1.2 相应对策

　　1.2.1 采集技术方面

　　采集技术方面形成相应的攻关思路：①针对四川盆地浅、中、深层勘探目的层多，综合运用模型正演与实际资料处理分析技术，在系统评估地质目标成像效果的基础上，论证、优化技术有效、经济可行的“两宽一高”观测系统方案与关键参数；②为支撑井炮与可控震源联合施工模式，需应用智能化技术实现井-震激发物理点的精细布设，以提升布点效率与观测系统属性均匀性；③面向测量、钻井、下药、排列埋置等采集施工作业全流程，亟需创新应用信息化、智能化质控技术，旨在有效保障采集施工质量，稳步提升地震原始资料一级品率。

　　1.2.2 采集装备方面

　　采集装备方面开展针对攻关：①为解决传统有线仪器在复杂地表区存在的故障率高、传输不稳定、过障碍能力差等瓶颈问题，提高采集施工效率，着力研制更轻便、更长续航能力、更强带道能力的无线节点仪器；②为解决城镇等大型障碍区井炮施工受限与资料完整性问题，研发升级适应于四川盆地复杂道路条件的专用可控震源装备，用于弥补地震资料空白区，提升整体地震成像质量；③配套全节点采集模式，深度挖掘采集循环时间，升级山地井炮源驱动软硬件，进一步优化施工组织流程，实现采集时效的大幅提升。

　　2 采集关键技术新进展

　　2.1 复杂地表区“两宽一高”三维观测技术

　　高精度地震勘探始终是地球物理勘探的核心目标，也是衡量地震勘探实施成效的关键标准。“两宽一高”观测技术是实现高精度地震成像的重要技术手段[27-33]，其基本技术要求包括：①为地质目标体提供更宽的观测角度和均匀的照明能量分布，因此需采用宽方位、长偏移距的观测系统；②确保对地质目标体有足够的照明能量，要求具有足够高的炮点密度；③保证在炮域、道域、OVT（Offset VectorTile）域等多域中采集的反射子波在振幅、频带和相位上保持一致，即炮点间、检波点间的子波具有良好的一致性；④实现对有效信号和相干噪声的无假频采样，这要求足够高的接收点（道）密度，简而言之，获取高密度空间采样的叠前数据是提升地震成像精度的基础。相较于常规三维观测，“两宽一高”三维地震观测技术具备更宽的接收方位角、更宽的信号频带以及更高的激发点（炮）密度和接收点（道）密度。在四川盆地复杂地表区实施“两宽一高”地震勘探，通常倾向于采用高密度、宽方位、单点激发和单点接收、线距近似相等的观测系统，其核心在于通过单点高密度空间采样，精确捕捉复杂的地震波场，最终获取高保真度、高信噪比、高分辨率的地震资料成果。

　　四川盆地复杂地表区的“两宽一高”三维地震勘探观测系统设计应遵循以下基本原则：①采用较小面元尺寸，以实现对有效信号更充分的采样，为高保真信噪分离奠定基础；②横纵比（排列片最大非纵距与最大纵距之比）宜大于0.8，确保对目标地质体实现宽方位/全方位、均匀且对称的充分采样；③最大炮检距设计必须足以支撑AVO分析以及目的层各向异性分析的技术要求；④采用较小的接收线距，以优化检波点在横向上对近地表信息采样更加充分与保真，保障静校正处理的精度；⑤“两宽一高”三维观测系统参数设计，必须满足经济技术一体化的综合要求。

　　以四川盆地GSM区块为例，新、老三维地震勘探在目标层系、观测参数及技术效果上呈现显著的差异（表1）。老三维地震勘探主要目的层为深层（下古生界—震旦系），采用常规面元尺寸（20 m×20 m）、适中线距（接收线距为280 m、激发线距为360 m）、较大的最大炮检距（最大炮检距为6 332.46 m），三维观测系统的炮道密度为45 万道/km2。新三维地震勘探目的层位浅层（侏罗系沙溪庙组、凉高山组、大安寨组），核心目标是提升浅层侏罗系三维地震资料的分辨率、提高薄储层及小断裂的成像精度，因此采用小面元尺寸（5 m×10 m）、较小线距（接收线距为160 m、激发线距为240 m）、适中的最大炮检距（最大炮检距为4 741.15 m），三维观测系统的炮道密度为588 万道/km2。新、老三维地震的观测系统玫瑰图对比见图1（图中红色圈为最大炮检距3 300 m）。在该范围内，新三维地震观测系统的炮检对数量远远高于老三维地震观测系统炮检对数量，将更加有利于浅层目的层地质体的高精度地震成像。

　　表 1 四川盆地 GSM 区块新、老三维地震观测系统参数对比表

　　图 1 四川盆地 GSM 区块新、老三维观测系统玫瑰图

　　2.2 井-震激发物理点智能布设技术

　　四川盆地复杂地表区地形起伏剧烈、沟壑纵横，给井炮采集施工带来极高安全风险，另一方面地面障碍分布点多、面广，大型障碍区井-震物理点布设面临众多挑战。从影响因素分析，井-震物理点布设需兼顾地形复杂与地面障碍两个重要因素；从观测系统设计流程角度，四川盆地复杂地表区物理点智能布设应遵循“井炮优先、震源补充”的原则。

　　2.2.1 地形风险识别

　　主要利用高分辨率数字高程模型 DEM，分别根据式（1）与式（2）计算坡度（S）与起伏度（F）。

　　式中S表示坡度，（°）；ei表示对应栅格点高程，m；G表示DEM格网间距或采样间隔，m；F表示起伏度标准差，m；Zn表示计算单元格内第n个单元格的高程，m；m表示计算单元格的平均高程，m；n表示参与计算的单元格数量，个。

　　通过“起伏度＋双向交叉坡度”来定量约束地形风险形成四级风险分级图（图2），最终实现施工安全风险的定量描述与分级评价。

　　图 2 四川盆地 GSM 工区施工安全风险分级效果图

　　2.2.2 地物信息智能识别

　　以高精度遥感影像为数据基础，采用深度学习智能识别房屋、道路、水系等地物信息。采用U-Net网络对图像像素点分类，以像素块作为输入训练神经网络，通过最小化损失函数学习像素级分类的最优参数，使预测结果尽可能接近真实标签。U-Net采用带边界权值的损失函数计算：

　　式中E表示总损失值，对所有像素点（x）在区域Ω内的加权对数损失求和；Pl(x)(x)表示像素点（x）属于真实标签l(x)类别的预测概率；w(x)表示类别平衡权重，使模型不偏向多数类（如图片背景）。

　　基于U-Net网络深度学习地物识别方法流程如下：①依据不同地物对象在色相、色阶、形状及背景等方面的特性，对原始影像进行分类切分，并建立影像图像库，同时标定文件信息；针对障碍物，采用轮廓边界追踪结合人工修改的方式完成标定，进而构建对应的矢量数据库，记录多边形顶点坐标信息。②将影像图像库、矢量数据库及其相关信息整合为训练样本，输入U-Net网络。③经网络学习训练达标后，最终输出可用于地物识别的学习模型，并基于该模型进行地物识别和轮廓提取，识别率从原来的60%～70%提升到85%以上，为后续井-震物理点的合理布设提供了地物数据支撑。

　　2.2.3 基于多属性电子围栏的井炮智能避障

　　将矢量化后的各种障碍物数据综合汇总，根据不同障碍类别设置安全距离，形成电子围栏；同时，将地物、地形电子围栏合并处理生成多属性电子围栏，电子围栏区内禁止作业，整体判定激发点的禁止作业区，以便进行物理点智能避障设计。利用融合复杂地表多属性的物理点优选技术，并结合“反射面元连续采样”原则，沿炮线方向按接收线距的整数倍移动炮点。将在多属性风险影响范围内的理论炮点偏移出电子围栏区，对于在偏移规则内不能偏移出的炮点进行恢复处理，最终偏移和恢复出的物理点效果是保持炮点不会落在同一面元内，并最大程度保持面元反射点均匀分布，提高覆盖次数的均匀性。炮点自动避障效果如图3所示，其中绿色多边形表示障碍范围，白色网格包络线表示电子围栏范围，黄点表示理论设计点位，红点表示自动避开电子围栏区的偏移设计点位。基于避障后的设计点进行现场实测，超过90%的点位有效规避了井炮作业禁区，覆盖次数均匀性提升3%以上。

　　图 3 激发点智能避障效果示意图

　　2.2.4 障碍区可控震源点位智能布设

　　针对可控震源激发，结合室内优选与室外踏勘，采用基于道路分级的点位网格化逐点设计技术。在四川盆地工区先对高分辨率遥感影像进行预处理，利用边缘检测提取道路特征，结合宽度识别构建含多级道路的空间数据库，然后再基于分级道路数据，集成承重、宽度等参数，通过空间分析与稀疏采样算法完成激发点布设及路线规划；依据覆盖次数模拟结果，按40 m、20 m、10 m网格在可选道路上递进式布设和加密激发点。为了提高震源次数的均匀性，创新了基于震源贡献度的布设方法，根据震源线段和炮线夹角的变化趋势给震源属性赋值，据此筛选分级震源点，优先沿炮线方向设点，对覆盖次数低的局部调整台次或加密，仍不满足则沿接收线道路加密，这种基于道路方向贡献度的可控震源设计技术有利于提升震源设计效率和质量。四川盆地复杂区工区采用“障碍分类、道路分级”的井-震联合设计模式，偏移设计后的目的层覆盖次数均匀性进一步提升，主要目的层段的覆盖次数均达到理论覆盖次数的85%，满足技术设计要求。

　　2.3 信息化质控与资料评价技术

　　2.3.1 信息化质控

　　传统地震勘探采集过程中，质量控制环节面临系统性技术瓶颈[34]。测量、钻井、放炮等环节数据靠纸质记录，信息孤立无法共享。任务分发需打印纸质文件，动态调整困难；班组生产数据平均滞后8～12 h，严重影响指挥决策时效性。在质控手段方面，主要依靠抽查和事后回溯，排列埋置质量需人工现场抽检，钻井井深、岩性等关键参数无法实时验证。

　　围绕地震采集全过程信息化质控，首创“工序负责、自证合格、全面校核”质控体系。工序负责指上道工序对下道工序负责，下道工序对上道工序质检；自证合格指本道工序对自身施工质量自证合格；全面校核指三级质检：包括工程中心100%自检、物探队100%校验、物探处按比例抽检。其中，测量工序遵循先理论、后偏移的原则施测，并100%记录物理点测量轨迹，确保定点合理性；每日复算测量成果，同时结合高清卫星照片进行检查，对存疑点位进行核查，并督促测量人员对不合格点及时整改。依托智能化地震队系统和研发工序影像智能识别系统，实现了采集全过程质量管理从被动质控到主动质控[35]。

　　智能化地震队系统采用“云网端”融合技术，将云计算、通信网络和终端设备三者紧密结合起来，“云”是该系统中的“脑”，负责集中计算、全局数据处理及数据存储。“网”是该个系统中的“连接”，负责将“云”和端以及端与端之间进行高速、低延时、广覆盖的通信。端是该个体系中的“交互界面”，负责与用户进行直接沟通。智能化地震将采集各工序有机串联，建立了全过程信息的实时数据闭环：手机APP直接接收电子任务，自动导航至作业点；集成测量手簿、eSeis节点仪、车载GPS等物联设备，构建激发、排列、钻井、风险等9大核心数据库；通过钻井进度图动态显示红/绿点标注的完成状态，排列埋置通过自动添加时空水印（桩号＋坐标＋操作员）的照片实现自证合格；多维统计看板支持按日期、班组、操作手等维度分析下药进度，异常数据自动标红预警；在风险防控方面，系统建立工区风险电子围栏，当作业人员进入坡度大于30°的危险区域时，手机APP实时触发报警。

　　智能化地震采集系统的应用，使得四川盆地复杂地表区采集项目资源调配时间缩短67%，排列埋置一次合格率提升至99.99%。智能化地震采集构建了“实时感知-智能预警-闭环处置”的全新质控体系。随着面向开发者的智能化地震采集系统API 2.0发布，智能化地震采集系统生态圈开始建立，可进一步强化复杂地形条件下地震采集的全产业链协同质控效能，为油气勘探智能化转型提供核心支撑。

　　对钻井、下药关键工序的质控，通过录制钻井视频进行井深质控，录制下药视频进行捅井深度、下药深度、闷井质量监控。传统质控采用人工逐帧回看视频的方式，效率低，人工视频监控的日均处理量不超过200个视频，质检周期长，严重制约生产进度，难以满足目前高效采集的需求。单个三维地震勘探工区生产项目一般需配备6～10名视频质检人员，投入成本高。围绕上述瓶颈，近年来研发形成地震采集影像智能化质控系统GMVAC，采用多算法协同架构，核心技术流程包括：①视频真伪检测：通过OCR（光学字符识别）技术连续校验视频帧时间戳，造假识别准确率大于95%，有效杜绝后期剪辑拼接风险。②井深智能识别：基于目标追踪技术，精准提取压药杆运动轨迹，在果园、丛林等复杂环境中，螺口压药杆识别率达97%，卡扣式压药杆在沙漠环境识别率大于70%，井深误差控制在0.5 m内。③安全质控闭环：采用FaceNet人脸识别技术进行人证比对、选用One-stage的YOLOv5网络＋SimAM注意力机制增强小目标识别进行安全着装检测、动作轨迹捕捉＋时长量化进行闷井质量评估，形成“AI初筛-人工复核-GIS 可视化”的质控链条。采用多线程并行处理技术，单视频分析时间短至65 s，单机日均处理能力达1 200 炮，较传统模式提升 500%。

　　2.3.2 原始资料评价与质控

　　四川盆地复杂地表区地震资料中的声波、面波等次生干扰严重、外界干扰多样，面波、声波、外界干扰等噪声的强弱、出现频次、对资料影响程度等因素直接决定了采集原始资料品质的好坏，并影响原始资料等级评价。传统地震资料评价依赖人工评价方式，其效率低，难以应对高密度三维地震每天海量数据的评价与质控需求。在干扰控制上，主要依靠炮后识别，无法预判干扰影响范围与能级，不能提前量化评估干扰对资料的影响程度，特别是节点“盲采”模式下更需要在过程中及时评价质控。

　　为解决上述问题，多年来开展技术攻关与软件研发，立足四川盆地地震资料三级评价标准，首先根据不同地区不同特点分区建立评价标准库，通过对单炮能量、面波、声波、炮检关系等参数的定量提取，将其与标准库参数进行比对，实现单炮资料三级自动评价；然后结合地表岩性、地质地貌、人文环境等信息，从空间多角度分析单炮质量影响因素，及时指导野外后续采集工作。另外，围绕节点采集资料质控，建立了“调查-预估-有线监控”全过程干扰控制施工流程。干扰源调查方面，针对高速公路、铁路等典型干扰源铺设节点仪连续24 h环境噪声录制，利用研发的干扰分析软件KL-GMLiveQC提取环噪，快速分析干扰变化规律、影响范围，为采集时窗提供量化依据；干扰预估方面，通过干扰影响范围，研究基于干扰道的单炮外界品质预测技术，提前评估干扰对地震资料的影响程度，针对性协停干扰源和制订分区分时采集方案。有线监控方面，根据实时监控全节点采集资料的需求，通过间隔8～10条接收线布设1 条有线监控线，利用监控排列（稀疏排列）实现了单炮能量、干扰源的实时监控。

　　针对监控排列的不完整单炮数据，基于激发能量的球面扩散原理，利用式（4）进行球面能量扩散补偿，进而推算出完整单炮的激发能量。

　　式中Eshot表示单炮能量，μV；Ei表示单道能量，μV；ri表示第i道的炮检距，m；n表示有效道数量，道；K表示能量计算系数。

　　结合电子围栏快速确定干扰道，对每一炮干扰道占比进行分析，采用式（5）进行干扰影响程度评估。

　　式中p表示单炮中干扰道占比；n表示监控数据中超过一定门槛的监控排列干扰道数，道；m表示监控排列总道数，道。

　　图4对比了全排列和监控排列对应单炮资料中的干扰道占比情况，从图中来看，监控排列干扰道占比与全排列单炮干扰道占比分布基本一致，同干扰道比例区间范围吻合炮比例超过80%，采用监控排列的单炮资料评价外界干扰及其控制具有重要的指导意义。CX-NB三维项目应用该技术并通过协调手段进一步规避外界干扰，单炮资料品质因干扰降级比例从38.14%降至32.5%，单炮原始资料一级品率达85.15%，评价效率较人工提升50倍，为节点“盲采”项目质量控制提供了关键技术支撑。

　　图 4 NCB 项目全排列与监控排列对应单炮资料中的干扰道比例分布图

　　3 采集装备新进展

　　3.1 可控震源

　　随着经济的快速发展，城镇及工业园规模扩建、经济作物、场镇和风景区不断增多，传统的井炮激发采集作业方式受到制约。可控震源作为一种地震勘探信号激发设备，在地震勘探中具有施工成本低、安全环保、施工灵活、激发信号可人为控制等优点，在四川盆地大型城镇、工业园等复合障碍区域的地震勘探中发挥了重要作用，有效弥补了因大型障碍大面积丢炮的不足。由于四川盆地植被茂密、人口密集，决定了该区可控震源只能在现有道路施工作业，结合道路弯多路窄、限宽限重特点，要求新型可控震源减小体积、减小配重、增加其通过性，可控震源的到位能力拓展了四川盆地复杂地表区的施工范围。

　　2018年开始在四川盆地地震勘探中投入使用了BV500LF轻便型可控震源，该震源车长为7.02 m、宽为2.28 m、高为2.88 m、质量为19.4 t。相比常规可控震源，轻便型可控震源自身重量与体积得到进一步减小，通过性增强，在四川盆地大型城镇地震勘探中的应用更加广泛，有效弥补了井炮禁入区的资料空白（图5）。但是BV500LF震源输出能量较低，单炮资料中外界干扰能量相对较强，导致原始资料品质不高，对震源施工技术与资料处理技术要求较高。

　　图 5 井炮采集与井-震联合采集的地震剖面对比图

　　为改善震源激发效果，2020年以来在四川盆地先后应用了BV620、EV56 等大吨位可控震源，其性能参数见表2。相比轻便型可控震源，大吨位可控震源的使用有效提升了单炮资料品质，但由于体积较大、配重较重，震源点位布设范围受限。在此基础上，研发应用小体积、大吨位新型可控震源EV(S)60，在体积略有增加的情况下，其通过性能增强，且输出能量有了明显提升（图6）。

　　表 2 在四川盆地启用的主要可控震源性能参数表

　　注：1 lbs=4.448 22 N。

　　图 6 不同可控震源单炮资料（20～40 Hz）对比图

　　3.2 井炮源驱动

　　高精度三维采集参数的强化，势必会带来激发点数量的急剧增加。因此，如何提高井炮采集设备的激发效率，成为近年装备技术发展的核心难题[36]。四川盆地全节点采集项目通常用有线排列实时监控环噪水平，仍需使用428XL有线地震仪器参与部分数据接收[37]。同时为保证采集处于较低噪声水平，即使是全节点设备采集，也需要炮点受控激发，当环境噪声超限或突然出现强外源干扰时，可随时暂停采集工作查找原因。受有线系统激发限制，在启动排列、发出启爆指令、数据记录等过程中都需要一定的时间，因此“十四五”规划以前采用常规模式，428XL有线采集系统控制下的激发最大采集时效不大于100 炮/h。通常情况下，采集循环时间（T）可用式（6）表达为：

　　式中T1表示排列激活时间，s，此时间与排列道数相关（表3）且无法缩短；T2表示遥爆系统延迟时间，s，无法缩短，通常在0.3～1.0 s；T3表示人工延迟时间，s，包含了操作员点击鼠标、中继站、语音沟通等延迟时间，时间不固定且耗时最长；T4表示仪器记录时间，s；T5表示数据传输时间，s，当接收数据量不超过系统实时传输能力时，此时间为0。

　　表 3 428XL 有线采集系统排列道数与对应排列激活时间关系表

　　源驱动始于20世纪90年代中期，主要在可控震源采集中使用。在井炮施工时，爆炸机上的卫星定位装置虽然可以获得井口坐标，但是由于操作人员或设备都不能处在井口位置激发，必须退至安全距离外才可以作业，因此无法直接规模应用常规的源驱动技术。随着手机定位技术进步与精度提升，可以更加便捷地实时获取井口定位坐标，为井炮源驱动技术的推广应用奠定了基础。井炮源驱动通过减少人工延迟时间（T3）、仪器记录时间（T4）与数据传输时间（T5）来缩短采集循环时间（T）。对于人工延迟时间（T3），人工操作熟练后可缩短至1 s以内，采集时效约220 炮/h。同时，由于使用激发点坐标自动选择激活排列，完全杜绝了炮检关系出错的问题，有力地保证了资料品质。对于仪器记录时间（T4），在全节点采集项目中，有线设备获得的记录主要用来参与质量评价，因此可以适当缩短记录长度，通常情况下，4 s的原始记录长度，足以满足环噪监控等质控需求。为了减少数据传输时间（T5），全面升级了428XL有线采集系统数据传输各节点的硬件规格，将原厂千兆网络升级为万兆、万兆NAS，解决原厂SEGD文件转存速度慢、耗时长等问题。同时，在软件上升级源驱动控制系统，利用系统的各项生产数据，让现场操作人员及项目管理人员可实时掌握设备运转、现场进度等信息，快速发现问题，精准指导野外施工。“十四五”规划期间，应用井炮源驱动后，采集时效达到了300 炮/h 以上。

　　由于428XL有线采集系统主机存在固定延时，所以采集时效提升有限，记录长度为6 s时，采集间隔为10～11 s就已触极限。为了继续提升采集时效，协同激发＋源驱动技术应运而生。所谓协同激发控制，指通过卫星授时和激发时序控制，使2台有线地震仪器实现交替激发而不出现相互干扰。使用协同激发＋源驱动技术之后，每个项目使用2台有线仪器主机，各控制一半爆炸机进行采集施工作业，虽然每台仪器都无法消除自身的T1和T2延迟时间，但2台仪器交替施工后，在本台仪器处于延迟时间内，另外一台仪器正处于采集状态，间接消除了排列激活时间（T1）与遥爆系统延迟时间（T2），最终达到了施工效率的提高。2025年协同激发＋源驱动装备技术应用后，最高采集时效提升至400 炮/h以上。

　　3.3 无线节点

　　无线节点相比传统有线仪器的最大优势就是摆脱了线缆的束缚，极大地简化了采集系统结构，每个节点采用GPS授时和定位、实时存储实现了自主记录采集数据，增加了地震采集有效作业时窗。由于单个节点的重量轻，可降低野外劳动强度，有效提高采集施工效率[38-46]。较之于传统的有线仪器，无线节点采集具有以下优势：①理论上采集道数可无限扩展，不受数据传输带宽的限制，有利于高密度采集工区的高效实施；②降低了高陡山体区对有线仪器进行放线施工的风险，以及减小了城镇、江河等复杂地表条件对接收排列的限制，可有效提升接收物理点的符合率；③无线节点采集为24 h自主连续记录地震数据，消除了有线仪器排列不通问题，节约了排列故障排除时间；④无线节点通过自身终端记录地震数据并存储，下线的节点回室内作数据下载、分割和融合时，可根据野外接收排列实际情况灵活定义排列范围，也就是说可以根据处理需求增加观测系统覆盖次数，来改善地震资料品质。

　　中国石油在四川盆地应用的主流节点仪器有eSeis与GTseis两款。eSeis节点是东方地球物理公司自主研制的陆地节点采集系统，主要包括“内置式”和“外接式”两种；GTseis节点是专为复杂山地丛林环境设计研发的高效采集装备，集成全功能（包括检波器）测试电路，可每天对所有硬件工作状况进行测试，集成了倾角实时监测传感器及湿度、温度传感器，可通过工作状态参数及时发现设备隐患（表4）。这两种节点仪器都具备稳定性高、适应性强、操作简单、价格低廉等特点，各项技术指标和功能均达到同类主流产品水平[47-48]。同时，这两种节点仪器可以与428XL有线地震仪进行混合采集，所获得地震数据在相位、振幅上高度一致，也可单独工作。

　　表 4 不同节点仪器参数对比表

　　注：1 ppm 表示时钟频率偏离其标称值的程度，1×10-6。

　　4 应用效果

　　通过持续攻关研究，“十四五”规划以来，高精度高效地震采集技术与装备在四川盆地复杂地表区得到了大规模应用，地震项目采集质量、施工效率与成像精度均得到大幅提升。采集质量方面，“十三五”规划期间年度项目平均一级品率普遍低于85%，应用新技术与新装备以来，“十四五”规划期间年度项目的平均一级品率逐年稳步提升，2024年所有项目的平均一级品率提升至93.95%（图 7）。采集施工效率方面，“十三五”规划期间年度三维项目采集平均自然日效不足800 炮/d，新技术与新装备应用后，年度三维项目的平均自然日效逐年大幅提升，2024年平均自然日效达到2 041 炮/d（图7）。新技术应用后的地震资料品质与成像精度均得到大幅提升，采用“两宽一高”三维观测技术，配套优化激发药量设计与节点接收技术，其观测系统炮道密度为588 万道/km2，新采集地震资料中地层成像与接触关系、小断裂（尤其是断点位置）刻画更加清晰，地震资料分辨率得到大幅提升（图8）。

　　图 7 “十三五”规划以来四川盆地三维地震原始资料一级品率与采集平均日效柱状图

　　图 8 四川盆地 GSM 区块新、老资料叠前时间偏移剖面（PSTM）对比图

　　5 结 论

　　1）通过持续开展地震采集关键技术攻关，四川盆地复杂地表区已成功构建包含“两宽一高”三维观测、井-震联合激发点智能布设、信息化质控与资料评价质控在内的地震采集核心技术体系，为高精度地震资料的高效获得提供了重要支撑。

　　2）围绕打造高效地震采集装备利器，节点仪、可控震源、井炮源驱动为代表的采集装备升级完善与大规模应用，为四川盆地复杂地表区地震采集的提质增效注入了新的更加强劲动力，为四川盆地油气高效勘探与效益开发提供了重要保障。

　　3）围绕四川盆地复杂地表区地震勘探项目提质增效，在深入推广“两宽一高”三维采集技术的同时，需持续强化智能化布点、智能化质控、自动化装备方面攻关与生产实践，打造高精度、高效、智能化地震采集新质生产力。

　　编辑 韩 建

　　论文原载于《天然气工业》2025年第12期

　　基金项目：中国石油天然气集团有限基础研究重大专项项目“多物理场高精度油气地球物理探测技术与装备研究”（编号：2023ZZ05）、中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司科技项目“超深层地震勘探技术攻关”（编号：04-01-2025）。

　　重磅提醒，真的收不到推文！许多人向小编反映经常收不到海贝能源的推文，公众号已经改版需要对公众号进行标注，这样就不会错过海贝的每一篇推文。

　　文章推荐：

　　查询|中石油、中石化、延长石油各油田采油厂主要领导班子成员（又将大调整）

　　调整后！中石化胜利油田各采油厂、单位最新一、二把手成员（20240411）

　　王志军任党委书记、董事长

　　中石油大庆油田2025年校园招聘高校人数分布

　　国内知名油服企业或将第二次被国资控股？

　　自然资源部发布任职通知！

　　中国石化催化剂有限公司董事长、党委书记焦阳：全力攻关重点任务跑出催化剂发展加速度