1 高精度陆上石油地震勘探仪器 研究工作介绍 报告人：武杰 中国科学技术大学 2009 年 4 月 20 日.

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1 1 高精度陆上石油地震勘探仪器 研究工作介绍 报告人：武杰 中国科学技术大学 2009 年 4 月 20 日

2 2 需求背景 石油是工业的命脉， 没有石油工业就不能 发展。中国为了进口 石油每年要花去大量 外汇，仅 2004 年一年 就花掉 3000 亿元 RMB ，随着中国每年 进口油量的增长和油 价的升高，每年用于 进口油气的花费还将 继续增加。 石油石油 石油生产 石油需求

3 3 我国现状 我国拥有世界上最大的陆上石油勘探公 司 — 中国石油天然气集团总公司 - 东方地球 物理公司。所使用的勘探设备 90% 以上依 靠进口，尤其是大型的勘探设备 100% 依赖 进口。 目前已经受到国外技术壁垒的限制。高精 度的仪器被限制进口，或限制应用领域。

4 4 国家发展规划 “ 复杂地质油气资 源勘探开发利用 ” 《国家中长期科学和技术发展规划纲要 （ 2006 － 2020 年）》将 “ 复杂地质油气资 源勘探开发利用 ” 列为国家优先发展的主题： ★重点开发复杂油气资源勘探技术； ★大规模低品位油气资源高效开发技术； ★大幅度提高石油采收率的技术； ★深层油气资源勘探开采技术。

5 5 地震勘探基本原理

6 6 地震勘探的几个要素 传感器 信号调理 信号采集 / 数字化 信息传输（数据汇集） 数据预处理（时序 / 道序转换） 数据存储 图像重建

7 7 地震仪器结构

8 8 地震仪器特点 信号微弱，信噪比 <1/10 ，信号约在 uV 量级 传感器数量众多， 10K 道 ~500K 道 野外电池供电，功耗敏感 串行结构级联，数据量大， 500K 级联后， 数据量高达 12Gbps 野外施工要求尽量避免光纤使用 大范围内的同步采集需求 单道的成本问题

9 9 与东方地球物理公司的合作 2006-2008 科大和东方公司，合作进行了 “ 万道大型地震仪器 ” 的研制工作，科大承担 了其中仪器的主体部分 “ 基于 LRE-PHY 的数 传采集系统 ” 的研究工作，目前已经完成了 样机的研制，并移交给东方公司做产业化 工作。

10 10 完成样机的指标 通道噪音 <1.6uV 通道串音 >110dB 谐波畸变 <-106dB 通道幅度一致性 <0.2% 共模抑制比 >100dB 动态范围 >120dB 检波器阻尼系数精度 >1% 检波器自然频率精度 >1% 检波器灵敏度精度 >2% 检波器直流电阻精度 >1% 检波器漏电阻，检测范围 4M-100MΩ ，测量精度 >5% 大线最大传输距离 >220m 大线最高传输速度 >40Mbps

11 11 室内样机照片

12 12 国家重大科技专项 核心电子器件 高端通用芯片及基础软 件 极大规模集成电路制造 技术及成套工艺 新一代宽带无线移动通 信 高档数控机床与基础制 造技术 大型油气田及煤层气开 发 大型先进压水堆及高温 气冷堆核电站 水体污染控制与治理 转基因生物新品种培育 重大新药创制 艾滋病和病毒性肝炎等重大 传染病防治 大型飞机 高分辨率对地观测系统 载人航天与探月工程

13 13 大型油气田及煤层气开发专项 2008. ６，国务院总理温家宝 11 日主持召开 国务院常务会议，审议并原则通过大型油气 田及煤层气开发、艾滋病和病毒性肝炎等重 大传染病防治两个国家科技重大专项实施方 案。 2008.8 ，三部委召开会议，国家层面通过由 中科院承担油气专项的课题 8 的任务，总经 费 1.68 亿。 2008.12 ，以刘光鼎院士为首，进行中科院 内部论证，项目于 09 年 1 月正式启动

14 14 科大承担部分 科大承担油气专项课题 “ 深层油气探测的关 键技术 A” 下子课题 “ 地震数据采集系统的数 据传输与集成技术 ” 的研发工作。 MEMS 传感器的制备 传感器读出 ASIC 电路 系统的采集和传输集成

15 15 具体研究内容 从传统的动圈式传感器转到全数字的 MEMS 传感 器 尝试开发具有自主产权的传感器读出 ASIC 芯片 大范围内同步采集研究 低功耗的高精度 24bit 数据采集和高速数据传输 在保证系统性能的基础上，降低单道成本 系统的规模进行 10~100 倍量级的扩大，达到 10 万 ~100 万道的容量 对传统的有线仪器，进行无线和有线相结合方面 的研究，降低系统的施工成本

16 16 项目进度 专项执行时间 2008-2010 年，正式启动 2009 年 1 月。希望在十二五乃至十三五进行 有效的延续。 目前正在做前期的调研和初步的系统单元 试验。

17 17 系统结构框图

18 18 初步试验结果 完成用双绞线进行 64Mbps 数据的传输试验， 双绞线长度 5-55 米， PRBS 测试误码率 <10 - 11 单道功耗 <400mW 系统的采集同步精度 <1uS （ 55 米短距离试 验完成， 5km 以上的大距离试验尚未完成）

19 19 同步传输时钟 jitter 去除 一般 PLL 时钟恢复， THD=106dB 经过 VCXO 窄带时钟恢复， THD=114dB