可控震源（用于地震勘探工作的机械震源）

基本原理

通过一个与大地紧密耦合的振动平板，以反作用方式向地下传送一组连续振动的弹性波信号(又称扫描信号)，再经过对地面接收到的反射波信号的处理和辨识，用于解释地下地质目标的构造形态与产状。这种扫描信号是一种连续的、频率变化的信号。不是所有的连续信号都可以用于地震勘探，除伪随机信号外，可控震源的扫描信号必须满足如下基本要求：(1)具有相应的起始与终了频率；(2)具有相应的起始与终了镶边函数(斜坡)；(3)具有一定的扫描时问；(4)扫描信号可以是严格单调升频或降频(线性)，也可以是非线性。

发展简史

美国大陆石油公司(CONOCO)于1952年开始进行连续振动地震作业方法试验，并在1956年完成专利注册。同年，世界上第一个可控震源地震队成立。早期的可控震源是一套由机械装置控制的连续振动系统，并且其振动控制系统采用开环控制方式，因此系统控制精度较低。1959年研制出了液压伺服控制的可控震源，并开始对输出信号进行相位控制的试验。1963年以控制振动平板输出信号相位为目的的现代可控震源开始投入使用。1967年研制成功用于海上勘探的可控震源。

20世纪70年代出现现代模式的可控震源，其主要标志是：具有高通过性专用承载底盘；野外通过能力强；振动输出采用液压伺服控制；激发频率及激发能量可控；激发信号同步控制精度高；允许采用多台同步垂直叠加方式进行作业。20世纪末出现了液压伺服和电磁控制的海上可控震源。人们习惯上将陆用可控震源称之为VIBRATOR，而海上或过渡带使用的可控震源直接称空气枪、泥枪或海上震源。

分类

以油气勘探为目标的可控震源从早期的70kN(15000lb)左右的出力已经发展到400kN(90000lb)左右的出力，同时，可控震源的振动性能和应用潜力更多地取决于其振动控制系统的能力上。可控震源按激发能级分为：(1)轻量级可控震源，输出力在70kN以下；(2)常规量级可控震源，输出力在70～230kN之问；(3)大吨位可控震源，输出力在270kN左右；(4)超大吨位(重型)可控震源，输出力在300kN以上。按震源激发信号类型分为纵波震源、横波震源和多波(多分量)震源。按使用空间分为陆地可控震源、海上可控震源及井中可控震源。

使用特点

可控震源之所以能够在油气勘探与开发领域得到广泛应用，主要与其所具有的技术优势有关，主要表现为：(1)运载工具具有高机动性和复杂地区的通过能力；(2)激发频率在较大的范围内可控；(3)激发能量可控、可任意分配，并且可通过增加激发时间实现能量积累；(4)精确的相位控制可以实现多台激发，保证激发能量的同步叠加；(5)具有较灵活的震源组合性能，有利于压制背景干扰；(6)较高的施工效率，很少受地下岩性或表层变化的影响；(7)是安全、干净的激发源，对周围环境及植被破坏和影响较小。

在中国西部地区，在大面积的戈壁滩、山前带，常规地震钻井作业特别困难，而使用可控震源却可以应用自如，尤其是采用大吨位级可控震源在地震勘探激发中所表现的技术优势就更加明显了。对于目的层埋藏较深、表层激发条件不好的地区，采用大吨位震源可以有效地提高激发能量，得到可用的地震资料。采用大吨位级可控震源激发是提高地震采集数据信噪比的重要途径之一。可控震源属于低密度震源，还可以用于较敏感地区，如江湖堤坝、文物古迹以及城镇等炸药震源禁止工作的地区；未来可控震源还是用于研究多波、多分量技术最有效的激发工具。