地震檢波器行業(yè)報告

地震檢波器行業(yè)報告一、行業(yè)背景（一）地質(zhì)勘探的方法石油、天然氣是當(dāng)今世界最重要的能源，也是工業(yè)社會重要的化工原料，被譽(yù)為工業(yè)的血液。目前，油氣資源的勘探方法主要有三類：①地質(zhì)法：觀測、研究裸露在地面的地層、巖石，對地質(zhì)資料進(jìn)行分析綜合；②物探方法：利用物理儀器觀測到的物理現(xiàn)象推斷地下的地質(zhì)構(gòu)造特點，尋找可能的儲油構(gòu)造。主要有：重力勘探、磁法勘探，電法勘探，地震勘探；③鉆探法。其中，地震勘探是其中發(fā)展歷史最長，技術(shù)最成熟，相對其它的物探方法相比具有高精度、高分辨率及探測深度大的特點，是地下地質(zhì)構(gòu)造尋找油、氣藏的最行之有效的一種勘探方法，目前幾乎所有的井位都是用這種方法測定的。（二）地震勘探的主要原理地震勘探方法是以研究巖石的某種特性為基礎(chǔ)，首先在所布置的測線上的某點，采用人工震源產(chǎn)生地震波。地震波以地殼土壤、巖石等為介質(zhì)從地面向地表傳播，并在不同地層中發(fā)生反射。其傳播路徑、振動方向和波形將隨所通過介質(zhì)的彈性性質(zhì)及幾何形狀的不同而變化。這些反射地震波信息攜帶著豐富的地層信息返回地面就引起地表的振動，并被安置在地面的專用傳感器接收處理。根據(jù)接收到的波的傳播時間、速度等資料，可推斷波的傳播路徑和介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，而從波的振幅等參數(shù)可推斷巖石的性質(zhì)，從而反演地下地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)層的邊界、形狀以及地藏物質(zhì)的屬性——“地震剖面圖”。通過在一個工區(qū)內(nèi)布置多條測線，形成測線網(wǎng)，并在多條測線上進(jìn)行這種觀測之后，可得到地下地層起伏的完整概念，再綜合其它物探方法和地質(zhì)、鉆井等各方面的資料，確定可能儲存油氣的地質(zhì)構(gòu)造和鉆探的井位，從而達(dá)到勘探的目的。（三）地震勘探所使用的主要儀器地震勘探基本工作包括激發(fā)地震波、接收記錄地震波和處理解釋地震資料三個方面。激發(fā)地震波主要采用人工放炮的方法。地震勘探是目前最常用石油勘探方法之一，它的基本原理是利用人工地震在地層中產(chǎn)生振動信號，根據(jù)設(shè)計要求在距離激發(fā)點不同的地方布置傳感器（即地震檢波器）接收振動信號，然后對接收到的振動信號進(jìn)行處理、解釋，根據(jù)信號的頻率、振幅、速度等信息分析不同深度地層的屬性、構(gòu)造的形態(tài)等，從而初步判斷是否有具備生油、儲油條件，最后提供鉆探的井位。地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由傳感器（又稱檢波器）和數(shù)字地震儀組成。檢波器是一種將地面振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅?或者說是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。工作時埋置于地面，把地震波引起的地面震動轉(zhuǎn)換成電訊號并通過電纜將電訊號送入地震儀；數(shù)字地震儀將接受到電訊號放大、經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)、組織數(shù)據(jù)、存貯數(shù)據(jù)。地震勘探儀中最重要的環(huán)節(jié)就是地震檢波器。地震勘探儀通過地震檢波器拾取地震波，因此，地震檢波器直接影響著地震儀的分辨率、頻帶寬度等性能。二、地震檢波器介紹（一）主要類別目前物探行業(yè)所使用的地震檢波器種類繁多，從工作原理上，可分為動圈式、壓電式、數(shù)字式及光纖檢波器；從能量轉(zhuǎn)換機(jī)制上，可分為速度型和加速度型檢波器；按用途，可分為陸用、沼澤、海洋和水下檢波器。各種類型檢波器工作原理如下：●動圈式檢波器動圈式檢波器的基本工作原理是基于電磁感應(yīng)。利用上、下兩個線圈繞制在鋁制線圈架上，組成一個慣性體，由彈簧片懸掛在永久磁鐵產(chǎn)生的磁場中，永久磁鐵與檢波器外殼固定在一起。當(dāng)檢波器外殼隨地面震動時，引起線圈相對于永久磁鐵運(yùn)動，兩線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢的大小隨檢波器外殼振動變化，振動幅度越大，感應(yīng)電動勢也大，反之亦然。在輸出端輸出相應(yīng)的電信號，傳輸給地震儀?！駢弘娛綑z波器壓電檢波器是以某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)的一種有源傳感器。在外力作用4、光柵檢波器光柵檢波器的主要特點為：①精度高,由于光柵刻劃技術(shù)以及電子細(xì)分技術(shù)的發(fā)展,特別是莫爾條紋對光柵柵距局部誤差具有消差作用的特性,目前一般認(rèn)為光柵式測量裝置在大量程測長方面的精度是僅低于激光式測量的一種高精度測量裝置。②兼有高分辨率和大量程兩特性,這也是測量裝置中一個非常難得的突出特點。③具有較高的抗干擾能力,對環(huán)境條件要求不高。但其加工工藝難度大,穩(wěn)定性也有待進(jìn)一步的研究。三、地震檢波器行業(yè)發(fā)展概況（一）國外地震檢波器發(fā)展?fàn)顩r從上世紀(jì)90年代初期至今，地震勘探儀器的發(fā)展進(jìn)入了新的歷史時期——24位A/D遙測儀器階段。1993年，荷蘭SENSOR公司率先推出了與24位遙測地震儀相配套的超級檢波器SM—4SH(superphone)，失真系數(shù)由0.2％降低為0.1％以下。1994年，SENSOR公司又推出了低失真SM—24超級地震檢波器，失真小于0.1％，是國際物探市場最早推向市場的真正的滿足24位數(shù)字地震儀的超級檢波器。1993年后，美國西方地球物理公司(WESTERGEOPHYSICAL)推出的1018型檢波器，失真降低為0.12％。日本的OYO公司推出了GS—30CT超級檢波器，失真小于0.12％，隨后，又推出了GS—32CT超級檢波器。美國MAHK公司為滿足國際物探市場需要，也積極開發(fā)超級檢波器，1995年在SEG雜志上宣布推出了一種低失真的MARK2超級檢波器，開路渦流阻尼為68％±2.5％。為減少失真，采用了一種獨特線架結(jié)構(gòu)，磁鋼選用航天航空工業(yè)常用的高矯頑力、高剩磁、低溫度系數(shù)的釤鈷磁鋼，失真系數(shù)小于0.05％，是代表目前國際先進(jìn)水平的最新一代超級檢波器。在10多年的發(fā)展過程中，國際地震勘探儀器裝備制造廠商經(jīng)過激烈的競爭、兼并、聯(lián)合，基本形成了以法國Sercel公司和美國I/O公司占據(jù)世界主要市場的格局，其他公司也在激烈的市場競爭中，依據(jù)自身的優(yōu)勢與條件不斷尋求生存空間和發(fā)展機(jī)遇。（二）我國地震檢波器行業(yè)發(fā)展歷程我國地震檢波器行業(yè)大致經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：1、1978年前，地震檢波器以窄頻帶（14-60Hz）、低靈敏度30dB為主的動圈式檢波器，五、六十年代主要仿制原蘇聯(lián)的產(chǎn)品，如：西安石油勘探儀器總廠生產(chǎn)的DJ-541、DJ-58l和DJ-591型地震檢波器，而六十年代生產(chǎn)的DJ-631、DJ-641、DJ-651型地震檢波器為仿美產(chǎn)品。七十年代開始自行研制生產(chǎn)，研制數(shù)字(級)地震檢波器，這一階段奠定了我國地震檢波器生產(chǎn)的基礎(chǔ)。2、上世紀(jì)80年代中期，隨著地震儀器數(shù)字化的提高，出現(xiàn)了三維地震、高分辨率地震，VSP地震測井技術(shù)，由此擴(kuò)大了地震勘探領(lǐng)域（山地、戈壁、沙漠、灘海及海洋），地震檢波器在性能和適用范圍上也隨之發(fā)展，檢波器的靈敏度、頻帶、失真度等技術(shù)指標(biāo)得到了較大改進(jìn)。八十年代后期，先后引進(jìn)荷蘭SENSOR公司的SM-4系列和美國GEOSPACE的GS-20DX系列數(shù)字地震檢波器的技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過消化吸收及改進(jìn)，推出了SN4和JF-20DX系列檢波器，推進(jìn)了我國地震檢波器的發(fā)展。3、上世紀(jì)90年代，三維地震日益成熟，出現(xiàn)了四維地震、多波多分量勘探、井間地震等新技術(shù)，與之相配備的地震檢波器在使用多樣性方面得到提高，如三分量檢波器、四分量檢波器、渦流檢波器等，但在性能上還沒有得到大幅度提高。（三）檢波器行業(yè)發(fā)展趨勢經(jīng)過多年的勘探工作之后，一些埋藏較淺、表層地質(zhì)條件簡單的構(gòu)造油田大多已被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在等待人們?nèi)ふ业亩际且恍┞癫剌^深、地質(zhì)條件較復(fù)雜的小構(gòu)造油田，這就要求增大勘探深度和提高勘探的精度和分辨率。隨著高精度油氣勘探技術(shù)要求的提高和油氣勘探復(fù)雜程度的增加，物探技術(shù)要為油氣勘探與油田開發(fā)提供更高精度以及更準(zhǔn)確的地下油藏信息，這就要求在地震數(shù)據(jù)采集過程中使用的地震檢波器具備檢測更微弱地下信息的能力。地震檢波器正在朝著低失真、高假頻、高有效輸出(低電阻高靈敏度)的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，應(yīng)用不同新技術(shù)、新材料的各種檢波器開始走上舞臺，如微機(jī)械檢波器、壓電陶瓷檢波器、壓阻檢波器、光纖檢波器等，還有一些新技術(shù)將會出現(xiàn)在未來檢波器的產(chǎn)品中。地層勘探技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致對地質(zhì)構(gòu)造的描述向更深、更小、更薄的方向延伸，隨之而來的便是對地震儀器的要求越來越高：信號測量的高分辨率、良好的動態(tài)范圍、強(qiáng)的抗干擾能力以及更多信道和高采樣率。進(jìn)而達(dá)到高分辨率地震勘探領(lǐng)域，特別是在淺層地震勘探和工程地震中，隨著新一代地層信號源——可控震源的出現(xiàn)，給常規(guī)地震觀測系統(tǒng)提出了難題：高頻信息的獲取、微弱信號的檢測和掃描信號的長時間記錄等。四、地震檢波器行業(yè)分析（一）國內(nèi)石油資源短缺，油氣勘探任務(wù)加重我國石油資源最終可采儲量約為130~150億噸，僅占世界石油可采儲量（4563億噸）3%左右。到2005年底，我國石油剩余可采儲量為24.6億噸，僅占世界剩余可采儲量（1402.8億噸）的1.8%.按每平方公里國土的平均資源比較，我國石油可采資源量的豐度值約為世界平均值的57%.剩余可采儲量豐度值僅為世界平均值的37%.與世界石油資源量相比，我國具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義石油資源量相對不足。根據(jù)國家計委宏觀經(jīng)濟(jì)研究院的預(yù)測，即使按比較慢的消費(fèi)增長速度預(yù)測，到2010、2020年我國石油供應(yīng)缺口仍將依次為1.26和2.05億噸。屆時我國對外石油依存度將分別達(dá)到約42%、和54%。我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展迫使國內(nèi)大量進(jìn)口石油。根據(jù)2008年全國能源工作會議透露的數(shù)據(jù)，2008年我國累計進(jìn)口石油（含燃料油）21853萬噸，比2007年增加2156萬噸，同比增長10.9%，石油對外依存度進(jìn)一步上升，達(dá)到51.3%。（二）石油資源開發(fā)成本增加，精細(xì)化勘探迫在眉睫我國石油資源賦存條件差。陸上有35.8%的石油資源分布在高原、黃土塬、山地、沙漠、沼澤和灘海等較惡劣的環(huán)境中；56%的石油資源量埋藏在2000~3500m之間；西部埋深則以大于3500m的為主。我國非常規(guī)石油資源量占比例較大，陸上重稠油占16.4%（113.5億噸）。海上重油資源的比率更高，占33.3%.就我國石油剩余探明可采儲量而言，低滲或特低滲油、重油、稠油和埋深大于3500米的占50%以上。而待探明的可采資源量中大都是埋深更大、質(zhì)量更差、邊際性更強(qiáng)的難動用資源。石油資源賦存特點決定了我國石油資源增儲難度加大，勘探成本會進(jìn)一步提高。當(dāng)今我國陸上大多數(shù)主力油田已經(jīng)進(jìn)入中后期開發(fā)階段。東部油田產(chǎn)量逐年遞減，近10年來已累積減產(chǎn)1000萬噸以上，今后年減產(chǎn)幅度將會更大，“穩(wěn)定東部”變得越來越困難?！鞍l(fā)展西部”已10年有余，但西部后備資源數(shù)量明顯不足，未能形成產(chǎn)區(qū)的戰(zhàn)略接替。海域油田原油產(chǎn)量所占比重逐漸加大，但份額仍較低，如果勘探再無重大的發(fā)現(xiàn)，可采儲量也不會出現(xiàn)大的增加。近年來，我國石油新建的生產(chǎn)能力難以彌補(bǔ)老油田的產(chǎn)量遞減，老油田挖潛成為原油產(chǎn)量的重要組成部分，石油穩(wěn)產(chǎn)難度加大。（三）市場容量地震檢波器在石油勘探中應(yīng)用最為廣泛，此外在地裂縫探測、煤氣層開發(fā)、泥石流預(yù)警以及VSP測井等方面有著廣泛用途。1、石油勘探市場石油勘探中，地震檢波器屬于易耗品，產(chǎn)品使用壽命在2～3年。目前國內(nèi)地震儀數(shù)量在160部以上，用于普通二維勘探時，每部地震儀有1200個通道，每個通道至少接2串（1串=10只）檢波器，現(xiàn)在部分油田開始采用三維勘探，檢波器數(shù)量增加5倍。為適應(yīng)尋找新油田和老油田二次開發(fā)需要，目前石油物探部門采用高密度勘探方案，就是將接口和檢波器量擴(kuò)大5倍，也就意味著檢波器需求數(shù)量在基本配置基礎(chǔ)上增加5倍，現(xiàn)在有的勘探每道間距已經(jīng)達(dá)到了5米，相當(dāng)傳統(tǒng)勘探間距的1/10，也就是檢波器的數(shù)量要增加10倍。保守估計，國內(nèi)每年對地震檢波器的需求在1000萬只以上，預(yù)計每年將以20%左右的速度增長，石油勘探市場地震檢波器市場規(guī)模在10億元以上。2、地裂縫探測發(fā)生在城市范圍內(nèi)的直下型大地震可能產(chǎn)生巨大的災(zāi)害，包括高的振動破壞和強(qiáng)的斷裂地表錯動。因此，城市范圍內(nèi)的直下型活動斷裂和隱伏活動斷裂探測及地震危險性和危害性評價是十分重要的，汶川大地震彰顯其準(zhǔn)確探測和監(jiān)測的急迫性。以每個省一年的用量2000只計算，每年全國用于地裂縫勘測檢波器的用量在6萬只以上，市場容量在3億元以上。3、VSP測井、鉆井VSP即三分量微測井技術(shù)，是物探技術(shù)用于測井方面的典型產(chǎn)品，但因其高昂的成本限制了此項技術(shù)的推廣使用，加之技術(shù)能力的制約，長期以來一直為國外公司所壟斷。國外公司給國內(nèi)油田，每測一口井其費(fèi)用約在600萬元以上。以目前各大油田井位數(shù)量估算，VSP測井市場極大。每口井的測試費(fèi)用按300萬計算，全國每年需要測試的井?dāng)?shù)量在上萬口以上，僅以每年測試1000口井計算，每年VSP測井的市場容量在10億以上。4、煤層氣開發(fā)我國煤炭資源豐富,但地質(zhì)條件復(fù)雜,成為制約煤炭工業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要因素。煤層氣又名瓦斯，對采煤安全影響極大。但瓦斯作為易燃?xì)怏w，其應(yīng)用價值極大，瓦斯發(fā)電以成為實用技術(shù)正在得到廣泛的重視和試點。預(yù)防瓦斯侵害和利用瓦斯發(fā)電的前提條件就是準(zhǔn)確探測地表下瓦斯的含量和位置。地震勘探首當(dāng)其沖，地震勘探是—項系統(tǒng)工程,對煤層氣含量的準(zhǔn)確定位同樣需要高精度高分辨率的地震傳感器，市場容量預(yù)測：如以每進(jìn)行一次測試需要的費(fèi)用20萬元計算，由于我國煤層氣的特點，每年的市場容量在3億元以上。綜上所述，地震檢波器在石油勘探及其他衍生市場的市場容量在30億元以上。（四）市場競爭國際市場上，經(jīng)過多年發(fā)展，國際地震勘探儀器裝備制造廠商經(jīng)過激烈的競爭、兼并、聯(lián)合，基本形成了以法國Sercel公司和美國I/O公司占據(jù)世界主要市場的格局，其他公司也在激烈的市場競爭中，依據(jù)自身的優(yōu)勢與條件不斷尋求生存空間和發(fā)展機(jī)遇。法國Sercel公司成立于1956年，是世界最為著名的地震勘探儀器生產(chǎn)企業(yè)之一，作為世界地震數(shù)據(jù)采集行業(yè)50多年的領(lǐng)先者，產(chǎn)品包括陸上及過渡帶采集系統(tǒng)、海上采集系統(tǒng)、海底采集系統(tǒng)、軟件采集系統(tǒng)、檢波器等，2007年銷售額達(dá)5.63億歐元。美國I/O公司是一家面向全球石油和天然氣行業(yè)提供地球物理行業(yè)技術(shù)、服務(wù)和解決方案的供應(yīng)商，2007年更名為ION地球物理集團(tuán)公司（以下簡稱ION）。國內(nèi)市場上，西安石油機(jī)械廠檢波器分廠長期處于行業(yè)領(lǐng)先地位。主導(dǎo)產(chǎn)品有SN4系列檢波器、SN7C系列超級檢波器、SN7G系列高靈敏度檢波器、SWJ2渦流加速度檢波器、ZJ3沼澤檢波器、DFJ3三分量檢波器和壓電檢波器等。（五）部分重點企業(yè)介紹★西安石油儀器總廠西安石油勘探儀器總廠始建于1954年，前身是由北京地球物理實驗室和西北地球物理修造所合并組建的。1964年，原石油工業(yè)部決定從北京石油研究院和大慶等油田抽調(diào)科技人員充實科研隊伍，成立了西安石油儀器廠。70年代初，勝利油田地球物理攻關(guān)隊與西安石油學(xué)院合并成立了西安石油儀器二廠。1978年石油儀器廠與二廠合并，組建成立了西安石油勘探儀器總廠。西安石油儀器總廠檢波器分廠長期處于物探行業(yè)領(lǐng)先地位，1957年研制成功“57型地震儀”，1958年研制成功“jd-581型自動多線電測儀”，當(dāng)時這些儀器的技術(shù)和制造工藝都達(dá)到或超過了世界上先進(jìn)的勘探儀器技術(shù)水平，滿足了石油部華北會戰(zhàn)、松遼會戰(zhàn)和大慶會戰(zhàn)的需要。上世紀(jì)80年代，西安石油儀器廠檢波器分廠先后引進(jìn)荷蘭和美國技術(shù)，消化吸收后推出了SN4和JF-20DX系列檢波器，推進(jìn)了我國