科技成果——用于油气勘探的光纤地震检波系统

中科院半导体所科技成果——光纤地震检波器
项目成熟阶段生长期
项目来源基金、863
成果简介光纤地震检波器采用光纤激光传感技术，具有精度高、系统自噪声低、可单根光纤串联多支传感器复用、无电磁干扰、体积细小的优点。

可广泛应用于井下石油物探、压裂监测、地震监测等领域。

由于光纤地震检波器采用全光纤传感和传输，耐高温、不怕水、井下无任何电子器件，特别适合井下的地震波监测。

技术特点体积小、重量轻、无电磁干扰、传输距离长（可达数千米）、系统自噪声低（ng量级）
专利情况中国科学院半导体研究所具有光纤地震检波器的授权发明专利3项，完全自主知识产权。

市场分析油气勘探领域、地震监测领域需求强烈，年市场容量在数十亿人民币以上。

半导体所的光纤地震检波器已经成功用于辽河油田的井下地震勘探、云南省普洱地区的地震监测。

其中，在2011年12月的试验中成功监测到云南南部的1.2级地震。

合作方式技术转让、技术服务、技术入股
产业化所需条件企业提供厂房、基础建设、900万启动资金和设备资金，8人左右的技术团队和20人左右的生产团队。

2023年油气勘探用地震检波器行业市场分析现状近年来，随着全球油气资源日益减少，油气勘探的重要性显得越来越突出。

地震勘探是一种常用的油气勘探技术，而地震检波器则是地震勘探的基础工具之一。

本文将从市场规模、市场结构、主要厂商、技术趋势等方面对油气勘探用地震检波器行业进行市场分析现状。

市场规模目前，全球油气勘探市场规模巨大，并且不断扩大。

根据市场研究统计数据，2019年全球油气勘探市场规模已经达到了300亿美元，预计到2025年将达到500亿美元。

地震勘探市场是全球油气勘探市场的重要组成部分，地震检波器是地震勘探的重要工具，其市场规模也随着全球油气勘探市场的增加而逐年扩大。

市场结构地震检波器行业的市场结构比较稳定，主要包括三类产品：万向地震检波器（OMNI）、三分量地震检波器（3C）和四分量地震检波器（4C）。

其中，OMNI 是最常见的地震检波器，其检测范围广、精度高，在陆地和海洋都能使用。

3C地震检波器可同时测量地下的水平、垂直和径向的地震波方向，是陆地地震勘探的主要工具，最近在海洋地震勘探中的应用也正在逐渐增加。

4C地震检波器扩展了3C地震检波器的检测范围，还能测量土壤压缩波，可以用于海洋底部沉积物、冰层和岩石的勘探。

主要厂商地震检波器行业的竞争比较激烈，主要厂商分布在北美、欧洲和亚洲。

全球主要的地震检波器厂商包括美国GeoSpace、Canary Islands Applied Geophysics、英国Geometrics、瑞士Sercel和日本万方地球物理等。

此外，在中国国内也有不少地震勘探仪器厂商，如北京瑞达恒、中科富士达、长沙华天等。

技术趋势在地震检波器技术方面，研究人员正在不断探索创造新、更精确的勘探技术。

近年来，随着技术的不断更新，地震监测网络已经达到了智能化和自主化的程度。

勘探团队可以通过遥控传感器收集数据，并通过无人机和人造卫星实时监测数据。

此外，针对不同需要，地震检波器还在不断创新，例如开发了硬度各异的地震检波器以适应不同的地质环境。

das 技术在油气地球物理中的应用综述In recent years, there has been a growing interest in the application of distributed acoustic sensing (DAS) technology in the field of oil and gas geophysics. DAS technology utilizes fiber optic cables as virtual sensors to continuously monitor and detect various physical parameters along the length of the cable. This innovative approach has shown great potential in improving efficiency and accuracy in geophysical surveys.近年来，对分布式声波传感（DAS）技术在油气地球物理领域的应用产生了越来越大的兴趣。

DAS技术利用光纤缆线作为虚拟传感器，可以连续监测和检测沿着光纤长度的各种物理参数。

这种创新方法在提高地球物理勘探效率和准确性方面展现出巨大潜力。

One of the main advantages of DAS technology is its ability to provide high-resolution data over long distances, allowing for a more comprehensive understanding of subsurface structures. Traditional seismic acquisition methods often require numerous sensors to be placed at regular intervals, which can be time-consuming andexpensive. DAS technology eliminates this need by using an existing fiber optic cable as a continuous sensor,resulting in significant cost savings and improved operational efficiency.DAS技术的主要优势之一是它能够在长距离上提供高分辨率的数据，从而更全面地了解地下结构。

基于分布式光纤声传感的油气井工程监测技术应用与进展摘要：为保障油气井全生命周期全井段实时监测，引入了分布式光纤传感技术。

根据分布式光纤传感技术基本原理将其分为分布式光纤温传感(DTS)技术和分布式光纤声传感(DAS)技术，并对二者进行了对比，指出DAS技术具有高精度、长距离监测、高信号强度等优点。

介绍了分布式光纤声传感技术的监测原理、光纤结构和安装方式，调研了DAS技术在石油领域−−地震、油气井生产和注入、水力压裂、生产出砂、管柱泄露、井筒完整性等领域的研究和应用，提出DAS技术将有望成为一种可实时监测油气井全生命周期的经济型监测技术。

该研究可为制定合理的开采方案、提高作业的安全性、降低油气田开发成本提供借鉴。

关键词：分布式光纤传感；分布式光纤声传感；油气井；监测技术1 DAS传感技术在油气井工程监测中的应用1.1地震监测DAS地震监测是通过DAS光纤监测获得光瀑图(相位-时间-位置)后，通过机器学习算法，如外差解调算法，将光信号转换为地震振动信号，然后对信号进行降噪处理(如反褶积等)，最后通过Landmark等软件对该地震数据进行解释，获得目的层段岩石类型等信息。

2009年壳牌公司首次使用DAS地震监测系统获取了垂直地震剖面图，论证了DAS在地震监测领域的可行性。

2013年Mateeva将DAS监测系统应用在墨西哥湾，得到了高质量的垂直地震剖面图。

2015−2017年斯伦贝谢公司将外差分布式振动传感系统应用于巴西、比利时以及卡塔尔海地震监测中，发现DAS技术较传统监测技术具有效率高、准确性高以及成本低的优点，但仍然存在信噪比低的问题。

2018年李彦鹏等在华北油田进行DAS地震监测，并与检波器监测结果进行了对比，验证了DAS地震监测的可行性以及成本优势，同时指出光缆布设及其与井壁和地层耦合的问题。

2019年中国地质大学(北京)郑伋从分布式光纤接收信号极性振幅响应及数值模拟的角度验证了DAS监测系统代替地震检波器的可行性及趋势，虽然DAS监测具有监测范围广与成本低的优点，但是监测信号具有方向性且易受噪声信号的影响。

MEMS宽带电化学地震检波器何文涛;陈德勇;王军波;张正宇【摘要】针对深部油气勘探的需要,研制了基于微机电系统(MEMS)的宽带电化学地震检波器.仿真分析了影响该检波器频带的结构参数,并对其MEMS实现及封装方法进行了研究.利用有限元软件分析绝缘层厚度和阴极孔径对检波器幅频特性的影响,得到了优化的几何参数.基于仿真结果,利用MENS工艺加工硅基的Pt电极和Su-8的绝缘层,然后用物理紧固的方法进行器件封装.最后,分别在水平振动台和基岩上进行了检波器的性能测试和微震监测实验.实验结果表明:无需进行频率补偿,由20 μm孔径阴极和200 μm厚绝缘层封装的器件的频带可扩展到3～90 Hz,低频扩展到60 S的补偿额度小于30 dB,检波器的动态范围不小于130 dB.实验显示:这种改进的检波器可以作为宽带地震检波器用于深部或海底的油气勘探.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2015(023)002【总页数】8页(P444-451)【关键词】微机电系统(MEMS);电化学地震检波器;宽频带;Su-8绝缘层【作者】何文涛;陈德勇;王军波;张正宇【作者单位】中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室,北京100190;中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室,北京100190;中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室,北京100190;中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室,北京100190【正文语种】中文【中图分类】P631.436;TP212.121 引言作为地质仪器的重要组成部分，地震检波器被广泛应用于油气勘探、地震监测以及一些自然灾害的早期预警等［1－5］。

按工作原理的不同，地震检波器可以分为压电式［6］、压阻式［7］、电磁式［8－9］（包括动圈和摆式地震检波器）、电容式［10］、光纤式［11－12］以及基于电化学原理的地震检波器［4，13－14］。

与其他原理的检波器不同，电化学检波器以电解液作为惯性质量，无需位置和中心调整，并具有更大的工作倾角［4，15］。

超高分辨率地震技术的应用超高分辨率地震技术是一种新兴的技术，它可以让我们更加深入地了解地球的内部结构和地壳变化情况。

这项技术已经被广泛应用于石油勘探、地质探测、地震预警等领域。

1、超高分辨率地震技术的原理超高分辨率地震技术是利用地震波在不同介质中传播速度差异造成的反射和折射，通过记录反射和折射波的强度和到达时间，推算地下介质的结构和物性。

这种技术需要利用多个地震检波器实时采集地震数据，通过复杂的数据处理和成像算法，构建出地下结构的三维图像。

2、超高分辨率地震技术在石油勘探中的应用超高分辨率地震技术在石油勘探中被广泛应用，它不仅可以有效的确定油气藏的位置和储量，也可以提高勘探的成功率。

在石油勘探中，超高分辨率地震技术可以帮助我们确定油气藏的精确位置，更好地理解沉积层的结构和属性，发现隐蔽的油气藏，从而提高勘探的成功率。

3、超高分辨率地震技术在地质勘探中的应用超高分辨率地震技术在地质勘探中也有着广泛的应用。

通过扫描地下岩层的结构和属性，可以更好地了解岩层的形成和演化过程，深入研究地球内部的构造和演化，发现重要的地质构造和矿床信息，为地质勘探提供科学依据。

4、超高分辨率地震技术在地震预警中的应用超高分辨率地震技术在地震预警方面也有着重要的应用。

通过分析地震波传播路径和速度，可以实时监测地震活动的情况，及时发出预警信息，减少和避免地震灾害的发生。

近年来，由于技术水平的不断提高，超高分辨率地震技术在地震预警中的应用已经取得了一定的成果。

5、超高分辨率地震技术的前景展望随着科技的不断发展和技术水平的不断提高，超高分辨率地震技术的应用范围还将不断扩大。

未来，这项技术将更多地应用于石油勘探、地质探测、地震预警等领域，进一步探索地球的内部结构和地质变化规律。

同时，超高分辨率地震技术也将成为未来地震监测和地震预警的重要手段，为人类防范和减轻地震灾害带来更大的帮助。