地震检波器行业分析报告.docx

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地震检波器行业分析报告

地震检波器行业汇报

一、行业背景

〔一〕地质勘探方法

石油、天然气是当今世界最关键能源，也是工业社会关键化工原料，被誉为工业血液。

现在，油气资源勘探方法关键有三类：

1地质法：

观察、研究裸露在地面地层、岩石，对地质资料进行分析综合；

2物探方法：

利用物理仪器观察到物理现象推断地下地质结构特点，寻求可能储油结构。

关键有：

重力勘探、磁法勘探，电法勘探，地震勘探；

3钻探法。

其中，地震勘探是其中开展历史最长，技术最成熟，相对其它物探方法相比含有高精度、高分辨率及探测深度大特点，是地下地质结构寻求油、气藏最行之有效一个勘探方法，现在儿乎全部井位全部是用这种方法测定。

〔二〕地震勘探关键原理

地震勘探方法是以研究岩石某种特征为根底，首先在所部署测线上某点，采取人工震源产生地震波。

地震波以地壳土壤、岩石等为介质从地面向地表传输，并在不一样地层中发生反射。

其传输路径、振动方向和波形将随所经过介质弹性性质及儿何形状不一样而改变。

这些反射地震波信息携带着丰富地层信息返回地面就引发地表振动，并被安置在地面专用传感器接收处理。

依据接收到波传输时间、速度等资料，可推断波传输路径和介质结构，而从波振幅等参数可推断岩石性质，从而反演地下地质结构、地质层边界、形状和地藏物质属性一一“地震剖面图〞。

经过在一个工区内部署多条测线，形成测线网，并在多条测线上进行这种观察以后，可得到地下地层起伏完整概念，再综合其它物探方法和地质、钻井等各方面资料，确定可能储存油气地质结构和钻探井位，从而达成勘探LI标。

〔三〕地震勘探所使用关键仪器

地震勘探根底丄作包含激发地震波、接收统讣地震波和处了解释地震资料三个方面。

激发地震波关键采取人工放炮方法。

地震勘探是现在最常见石油勘探方法之一，它根底原理是利用人工地震在地层中产生振动信号，依据设讣要求在距离激发点不一样地方部署传感器〔即地震检波器〕接收振动信号，然后对接收到振动信号进行处理、解释，依据信号频率、振幅、速度等信息分析不一样深度地层属性、结构形态等，从而初步判定是否有含有生油、储油条件，最终提供钻探井位。

地震数据采集系统关键山传感器〔乂称检波器〕和数字地震仪组成。

检波器是一个将地面振动转变为电信号传感器，或说是将机械能转化为电能能量转换装置。

工作时埋置于地面，把地震波引发地面震动转换成电讯号并经过电缆将电讯号送入地震仪；数字地震仪将接收到电讯号放大、经过模/数转换器转换成二进制数据、组织数据、存贮数据。

地震勘探仪中最关键步骤就是地震检波器。

地震勘探仪经过地震检波器拾取地震波，所以，地震检波器直接影响着地震仪分辨率、频带宽度等性能。

二、地震检波器介绍

〔一〕关键类别

现在物探行业所使用地震检波器种类繁多，从工作原理上，可分为动圈式、压电式、数字式及光纤检波器；从能量转换机制上，可分为速度型和加速度型检波器；按用途，可分为陆用、沼泽、海洋和水下检波器。

多种类型检波器工作原理以下：

•动圈式检波器

动圈式检波器根底工作原理是基于电磁感应。

利用上、下两个线圈绕制在铝制线圈架上，组成一个惯性体，由弹簧片悬挂在永久磁铁产生磁场中，永久磁铁和检波器外壳固定在一起。

当检波器外壳随地面震动时，引发线圈相对于永久磁铁运动，两线圈产生感应电动势，感应电动势大小随检波器外壳振动改变，振动幅度越大，感应电动势也大，反之亦然。

在输出端输出对应电信号，传输给地震仪。

•压电式检波器

压电检波器是以一些物质压电效应为根底一个有源传感器。

在外力作用下，一些物质变形后其外表会产生电荷；当外力去掉后，乂重新回到不带电状态。

野外使用时，检波器使用尾锥和大地耦合，当大地振动时，因为弹簧刚度较大，而质量块质量相对较小，能够认为质量块惯性较小。

所以质量块感受和检波器基座相同振动，并受到和加速度方向相反惯性力作用。

这么质量块就有一个正比于加速度交变力作用在压电片上。

因为压电片含有压电效应，所以在它两个表面就产生了交变电荷〔电压〕。

利用这种压电效应，检波器将地震波引发压变效应转变为电信号，传输给地震仪。

•数字检波器

所谓数字检波器是相对于常规检波器输出信号而定，常规检波器输出信号全部是模拟信号，信号数字化是在釆集站里完成，而数字检波器因为输出是直接数字化信号，所以称为数字检波器。

因为现在应用数字检波器全部釆取MEMS技术,所以也称为MEMS〔MICROELECTRONMECHANICSYSTEM〕检波器。

数字检波器关键由传感器、ASIC〔专用集成电路〕电路和DSP〔数字信号处理器〕和其它辅助电路组成。

传感器检测大地震动信号，ASIC电路实现对传感器反应控制，同时完成信号模数转换，DSP完成数字滤波。

其它辅助电路关键完成供电、提供测试信号、重力方向检测等成效。

•光栅检波器

光栅地震检波器利用光栅谐振子随大地震动产生莫尔条纹，并依据大地震动上下方向不一样对莫尔条纹进行分别计数，再转换为电能并以数字信号输出，是一个机-光-电耦合转换装置。

工作时将检波器和大地耦合，当地面振动时，固定于地面检波器随之运动,检波器中“弹簧一质量〞系统和外壳产生相对运动,在光电器件接收面上产生运动光栅莫尔条纹，经光电转换、信号处理并计数后，将大地震动信号以数字信号形式输出。

〔二〕关键技术指标

尽管各类检波器丄作原理不一样，但有局部通用技术指标，关键包含：

•工作频带

因为不一样频率反射波衰减速率不一样，地面深层高频反射波衰减要快于近地面浅层反射波，这就要求地震检波器工作频带要尽可能宽，以接收不一样形式反射波。

•动态范围

地震反射波接收是地震勘探最前端工序，现有地震仪动态范围已达120〜140dB,而现在最常见动圈检波器动态范圉仅为60dB左右，这大大降低了地震仪使用效率。

•失真度

失真度〔畸变〕是输出信号谐波分量有效值总和和基波分量有效值之比口分比，失真度是衡量检波器性能综合指标，它决定了检波器瞬时动态范围。

•灵敏度

指检波器对地面振动响应敬感程度。

检波器灵敬度越高其对弱小信号响应能力就越强，即有利于接收地震勘探中弱小信号。

•容差

容差表示同种型号个体检波器相互之间技术指标相对差异，通常见口分比表示。

即使它不是检波器本身技术参数，但在釆取组合检波时直接影响地震数据采集效果。

〔三〕各类检波器性能比拟

1、动圈式检波器

动圈式检波器是现在行业中使用最广泛地震检波器，经过多年研究和开展，其性能得到了很大提升，稳定性也很好。

但伴随物探技术开展对数据釆集质量要求越来越高，所以动圈式检波器暴露问题也越来越多，关键表现在以下儿方面：

1失真度高

现在常规检波器失真度为0.1%,最好超级检波器失真度为0.075%,远远低于地震仪0.0003%,产生失真关键原因在于弹簧、线路、阻尼等部件非线性问题。

2一致性差

现在常规检波器容差约在7.5%左右。

伴随地震采集技术开展，地震道所使用地震检波器个数越来越多，假设检波器之间一致性不强，不一样检波器接收同一信号结果就会有不一样输出，进行叠加就会产生失真，这将降低地震数据釆集质量和保真度。

3抗电磁干扰能力缺乏

动圈式检波器是基于电磁感应原理而制成，野外勘探时外界电磁干扰问题难以处理，这也制约了其测量精度提升。

2、压电式检波器

和常规动圈式检波器频响特征相比，压电加速度检波器低频和高频响应特征好，失真度低，动态测量范围大，工作频带宽，野外试验结果也证实了这点。

这种检波器缺乏之处有两点：

1因为是有源检波器，野外使用不方便；

2压电式检波器关键部件-压电晶片加工要求很高，中国在圧电晶体方面加工工艺原因，检波器一致性不好，而且使用寿命较短。

因为以上两种原因，圧电加速度检波器在陆地勘探中没有得到充足应用，但伴随物探技术开展，尤其是单点采集技术开展，和中国压电晶体工艺进步，压电检波器应用将有很好前景。

3、数字检波器

数字检波器和模拟检波器相比，有以下优点：

1谐波失真小，整个采集系统动态范围增大。

2抗电磁干扰能力强，在复杂地域施工十分有利。

3相位失真小，儿乎是零相位，所以接收到信号没有相位失真，所以真实反应大地振动状态。

这是常规模拟检波器所不能达成，对高分辨率勘探和岩性勘探更为有利。

但数字检波器无环境噪音衰减,环境噪音大时不适用，测量时要求道距更短,需要道数多，替换大面积组合全部检波器价格仍然太高。

4、光栅检波器

光栅检波器关键特点为：

1精度高，因为光栅刻划技术和电子细分技术开展，尤其是莫尔条纹对光栅栅距局部误差含有消差作用特征，现在通常认为光栅式测量装置在大量程测长方面精度是仅低于激光式测量一个高精度测量装置。

2兼有高分辨率和大量程两特征,这也是测量装置中一个很难得突出特点。

3含有较高抗干扰能力,对环境条件要求不高。

但其加工工艺难度大,稳定性也有待深入研究。

三、地震检波器行业开展概况

〔-〕国外地震检波器开展情况

从上世纪90年代早期至今，地震勘探仪器开展进入了新历史时期一一24位A/D遥测仪器阶段。

1993年，荷兰SENSOR企业率先推出了和24位遥测地震仪相配套超级检波器SM—4SH〔superphone〕,失真系数山0.2%降低为0.1%以下。

1994年，SENSOR企业乂推出了低失真SM—24超级地震检波器，失真小于0.1%,是国际物探市场最早推向市场真正满足24位数字地震仪超级检波器。

1993年后，美国西方地球物理企业〔WESTERGEOPHYSICAL〕推出1018型检波器，失真降低为0.12%。

日本0Y0企业推出了GS—30CT超级检波器，失真小于0.12%,随即，乂推出了GS—32CT超级检波器。

美国MAHK企业为满足国际物探市场需要，也主动开发超级检波器，1993年在SEG杂志上宣告推出了一个低失真MARK2超级检波器，开路涡流阻尼为68%±2.5%。

为降低失真，釆取了一个独特线架结构，磁钢选择航天航空工业常见高矫顽力、高剩磁、低温度系数锣钻磁钢，失真系数小于0.05%,是代表现在国际优异水平最新一代超级检波器。

在10多年开展过程中，国际地震勘探仪器装备制造厂商经过猛烈竞争、呑并、联合，根底形成了以法国Sercel企业和美国I/O企业占据世界关键市场格局，其它企业也在猛烈市场竞争中，依据本身优势和条件不停寻求生存空间和发展机遇。

〔二〕中国地震检波器行业开展历程

中国地震检波器行业大致经历了三个开展阶段：

1、1978年前，地震检波器以窄频带〔14-60Hz〕、低灵敬度30dB为主动圈式检波器，五、六十年代关键仿制原苏联产品，如：

西安石油勘探仪器总厂生产和DJ-591型地震检波器，而六十年代生产DJ-631、DJ-641、DJ-651型地震检波器为仿美产品。

七十年代开始自行研制生产，研制数字〔级〕地震检波器，这一阶段奠定了中国地震检波器生产根底。

2、上世纪80年代中期，伴随地震仪器数字化提升，出现了三维地震、高分辨率地震，VSP地震测井技术，曲此扩大了地震勘探领域〔山地、戈壁、沙漠、滩海及海洋〕，地震检波器在性能和适用范圉上也随之开展，检波器灵敬度、频带、失真度等技术指标得到了较大改善。

八十年代后期，前后引进荷兰SENSOR企业SM-4系列和美国GEOSPACEGS-20DX系列数字地震检波器技术和设备，经过消化吸收及改善，推出了SN4和JF-20DX系列检波器，推进了中国地震检波器发展。

3、上世纪90年代，三维地震日益成熟，出现了四维地震、多波多分量勘探、井间地震等新技术，和之相配置地震检波器在使用多样性方面得到提升，如三分量检波器、四分量检波器、涡流检波器等，但在性能上还没有得到大幅度提升。

〔三〕检波器行业开展趋势

经过多年勘探丄作以后，局部埋藏较浅、表层地质条件简单结构油田大多已被觉察，现在等候大家去寻求全部是局部埋藏较深、地质条件较复杂小结构油田，这就要求增大勘探深度和提升勘探精度和分辨率。

伴随高精度油气勘探技术要求提升和油气勘探复杂程度增加，物探技术要为油气勘探和油田开发提供更高精度和更正确地下油藏信息，这就要求在地震数据采集过程中使用地震检波器含有检测更微弱地下信息能力。

地震检波器正在朝着低失真、高假频、高有效输出〔低电阻高灵敬度〕方向发展。

伴随科学技术快速开展，应用不一样新技术、新材料多种检波器开始走上舞台，如微机械检波器、压电陶瓷检波器、压阻检波器、光纤检波器等，还有局部新技术将会出现在未来检波器产品中。

地层勘探技术开展，造成对地质结构描述向更深、更小、更薄方向延伸，随之而来便是对地震仪器要求越来越高：

信号测量高分辨率、良好动态范围、强抗干扰能力和更多信道和高采样率。

进而达成高分辨率地震勘探领域，尤其是在浅层地震勘探和工程地震中，伴随新一代地层信号源一一可控震源出现，给常规地震观察系统提出了难题：

高频信息获取、微弱信号检测和扫描信号长时间统计等。

四、地震检波器行业分析

〔-〕中国石油资源短缺，油气勘探任务加重

中国石油资源最终可采储量约为130^150亿吨，仅占世界石油可采储量〔4563亿吨〕3%左右。

到底，中国石油剩下可采储量为24.6亿吨，仅占世界剩下可采储量亿吨〕1.8%.按每平方公里国土平均资源比拟，中国石油可采资源量丰度值约为世界平均值57%.剩下可釆储量丰度值仅为世界平均值37%.和世界石油资源量相比，中国含有技术和经济意义石油资源量相对缺乏。

依据国家计委宏观经济研究院估计，即使按比拟慢消费增加速度估计，至0、中国石油供应缺口仍将依次为1.26和2.05亿吨。

到时中国对外石油依存度将分别达成约42%、和54%。

中国经济快速开展迫使中国大量进口石油。

依据全国能源工作会议透露数据，中国累汁进口石油〔含燃料油〕21833万吨，比增加2156万吨，同比增加10.9%,石油对外依存度深入上升，达成51.3%o

〔二〕石油资源开发本钱增加，精细化勘探迫在眉睫

中国石油资源赋存条件差。

陆上有35.8%石油资源分布在高原、黄土嫄、山地、沙漠、沼泽和滩海等较恶劣环境中；56%石油资源量埋藏在"3500m之间；西部埋深那么以大于3500m为主。

中国很规石油资源量占白•分比拟大，陆上重稠油占16.4%〔113.5亿吨〕。

海上重油资源比率更高,占33.3%.就中国石油剩下探明可采储量而言，低渗或特低渗油、重油、稠油和埋深大于3500米占50%以上。

而待探明可采资源量中大全部是埋深更大、质量更差、边际性更强难动用资源。

石油资源赋存特点决定了中国石油资源增储难度加大，勘探本钱会深入提升。

当今中国陆上大多数主力油田已经进入中后期开发阶段。

东部油田产量逐年递减，最近已累积减产1000万吨以上，以后年减产幅度将会更大，“稳定东部〞变得越来越困难。

“开展西部〞已有余，但西部后备资源数量显著缺乏，未能形成产区战略接替。

海域油田原油产量所占比重逐步加大，但份额仍较低，假设勘探再无重大觉察，可采储量也不会出现大增加。

多年来，中国石油新建生产能力难以填补老油田产量递减，老油田挖潜成为原油产量关键组成局部，石油稳产难度加大。

〔三〕市场容量

地震检波器在石油勘探中应用最为广泛，另外在地裂缝探测、煤气层开发、泥石流预警和VSP测井等方面有着广泛用途。

1、石油勘探市场

石油勘探中，地震检波器属于易耗品，产品使用寿命在2〜3年。

现在中国地震仪数量在160部以上，用于一般二维勘探时，每部地震仪有1200个通道，每个通道最少接2串〔1串二10只〕检波器，现在局部油田开始釆取三维勘探，检波器数量增加5倍。

为适应寻求新油田和老油田二次开发需要，现在石油物探部门采取高密度勘探方案，就是将接口和检波器量扩大5倍，也就意味着检波器需求数量在根底配置根底上增加5倍，现在有勘探每道间距已经达成了5米，相当传统勘探间距1/10,也就是检波器数量要增加10倍。

保守估量，中国每十二个月对地震检波器需求在1000万只以上，估计每十二个月将以20%左右速度增加，石油勘探市场地震检波器市场规模在10亿元以上。

2、地裂缝探测

发生在城市范围内直下型大地震可能产生巨大灾难，包含高振动破坏和强断裂地表错动。

所以，城市范圉内直下型活动断裂和隐伏活动断裂探测及地震危险性和危害性评价是十分关键，汶川大地震彰显其正确探测和监测紧迫性。

以每个省十二个月用量只计算，每十二个月全国用于地裂缝勘测检波器用量在6万只以上，市场容量在3亿元以上。

3、VSP测井、钻井

VSP即三分量微测井技术，是物探技术用于测井方面经典产品，但因其高昂本钱限制了此项技术推广使用，加之技术能力制约，长久以来一直为国外企业所垄断。

国外企业给中国油田，每测一口井其费用约在600万元以上。

以现在各大油田井位数量估算，VSP测井市场极大。

每口井测试费用按300万计算，全国每十二个月需要测试井数量在上万口以上，仅以每十二个月测试1000口井计算，每十二个月VSP测井市场容量在10亿以上。

4、煤层气开发

中国煤炭资源丰富，但地质条件复朵，成为制约煤炭工业连续开展关键原因。

煤层气乂名瓦斯，对釆煤平安影响极大。

但瓦斯作为易燃气体，其应用价值极大，瓦斯发电以成为实用技术正在得到广泛重视和试点。

预防瓦斯侵害和利用瓦斯发电前提条件就是正确探测地表下瓦斯含量和位置。

地震勘探首当其冲，地震勘探是一项系统工程，对煤层气含量正确定位一样需要高精度高分辨率地震传感器，市场容量估计：

如以每进行一次测试需要费用20万元计算，因为中国煤层气特点，每十二个月市场容量在3亿元以上。

总而言之，地震检波器在石油勘探及其它衍生市场市场容量在30亿元以上。

〔四〕市场竞争

国际市场上，经过多年开展，国际地震勘探仪器装备制造厂商经过猛烈竞争、乔并、联合，根底形成了以法国Sercel企业和美国I/O企业占据世界关键市场格局，其它企业也在猛烈市场竞争中，依据本身优势和条件不停寻求生存空间和开展机遇。

法国Sercel企业成立于1956年，是世界最为著名地震勘探仪器生产企业之一，作为世界地震数据釆集行业50多年领先者，产品包含陆上及过渡带采集系统、海上釆集系统、海底采集系统、软件采集系统、检波器等，销售额达5.63亿欧元。

美国I/O企业是一家面向全球石油和天然气行业提供地球物理行业技术、服务和处理方案供应商，更名为10\地球物理集团企业〔以下简称I0N〕。

中国市场上，西安石油机械厂检波器分厂长久处于行业领先地位。

主导产品有S\4系列检波器、SN7C系列超级检波器、SN7G系列高灵敬度检波器、SWJ2涡流加速度检波器、ZJ3沼泽检波器、DFJ3三分量检波器和压电检波器等。

〔五〕局部关键企业介绍

★西安石油仪器总厂

西安石油勘探仪器总厂始建于1954年，前身是由北京地球物理试验室和西北地球物理修造所合并组建。

1964年，原石油工业部决定从北京石油研究院和大庆等油田抽调科技人员充实科研队伍，成立了西安石油仪器厂。

70年代初，胜利油田地球物理攻关队和西安石油学院合并成立了西安石油仪器二厂。

1978年石油仪器厂和二厂合并，组建成立了西安石油勘探仪器总厂。

西安石油仪器总厂检波器分厂长久处于物探行业领先地位，1957年研制成功“57型地震仪〞，1958年研制成功"jd-581型自动多线电测仪〞，当初这些仪器技术和制造工艺全部达成或超出了世界上优异勘探仪器技术水平，满足了石油部华北会战、松辽会战和大庆会战需要。

上世纪80年代，西安石油仪器厂检波器分厂前后引进荷兰和美国技术，消化吸收后推出了SN4和JF-20DX系列检波器，推进了中国地震检波器开展。

九十年代后，为了适应高分辨率勘探要求，乂推出了20DX系列超级检波器、SN7C系列超级检波器、SWJ2系列涡流型加速度检波器。

检波器分厂在前后产值达1亿元左右，以后因为体制、管理等多方面原因，市场份额逐步下降，重组入中国石油东方地球物理企业。

★河北俊峰赛舍尔股份企业

河北俊峰企业是一家有着40年历史物探装备专业制造企业，其前身是中国石油集团地球物理勘探局仪器企业，企业进行重组，成立了山法国Sercel企业控股，东方地球物理企业、河北俊峰企业、西安石油勘探仪器总厂参股河北俊峰赛舍尔股份企业。

企业产品包含SG-10检波器、JF-20DX系列地震检波器芯体、JSF-沼泽检波器、JSX-水下检波器、JJX-井下检波器等类型，含有年生产地震检波器200万只能力，地震检波器年销售额在3亿元左右，是中国同行业最具实力制造商之一。

★威海双丰物探设备股份

威海双丰物探设备股份注册成立于12月26日，是由威海双丰电子集团以其主导产业石油地震勘探检波器资产投资设置股份企业，是拥有自营进出口权科技型股份制企业。

企业主导产品地震勘探检波器现有五大系列、五十余个品种，关键产品包含超级检波器、陆用检波器、水下检波器、井下检波器等，已申请和取得授权国家专利36项，其中创造专利5项，取得省级科技结果判定十余种，取得国家、省部级和市级科技奖二十余项；产品被广泛应用于石油、地矿地质勘探，路桥、大坝及隧道建设，大型机械测振、地震监测等领域。

企业含有年产检波器200万只能力，年产值达1亿元左右。