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新型海上地震勘探設備 為海豚摘下“噪音耳塞”

逆水行舟 不進則退:海洋地震勘探迎來新機遇

地震勘探是一種利用爆炸產生的地震波對地下巖層進行勘探的地球物理勘探方法。業界將發生地震波的爆炸聲稱為“海洋聲響”,但在外界看來這只是一種海洋噪音。

針對震源噪音污染問題,研究人員召開了專題討論會,希望通過技術的創新改進海上使用的勘探震源,在提高成像質量的同時解決科學界和海洋監管部門共同關心的問題——震源噪音對環境的影響。石油圈原創www.h29736.cn

由于三大石油公司-殼牌、BP和道達爾-的加入,這次的研討會不再是紙上談兵,很可能會催生出新型的海上地震勘探設備。三大石油公司聯合發起了研發新一代地震勘探設備的JIP項目,期望在本質上改變現有地震源帶來的噪音問題,同時改善地震信號質量。

JIP項目由德克薩斯A&M大學主持,目標是降低震源的危害、找到能夠保持信號穩定并支持較弱聲音信號的可控震源技術。

可控震源與現有的空氣槍震源最主要的區別是產生的聲音信號強弱不同??諝鈽屝枰尫糯罅康母邏嚎諝鈦懋a生聲波,同時也會發出巨大噪音,對海洋生物造成危害。隨著海洋部門對于海洋生物保護措施的增強,針對海洋勘探作業的要求也變得日益嚴苛,而目前使用空氣槍進行海洋勘探的成本已經非常高了,震源問題急需解決。

以美國為例,美國最早的管制海洋噪音的法律是在幾十年前通過的,當時的主要目的是為了保護海豚?,F在,噪音管制法律保護的海洋生物種類在不斷增加,甚至可能上升到整個海洋生態系統的保護。石油圈原創www.h29736.cn

針對法律帶來的壓力,研發人員也進行了不斷的嘗試。BP公司的“爆米花理論”能夠顯著降低空氣槍產生聲波時的能量峰值,Dolphin Geophysical公司的新型空氣槍發射頻率顯著降低,但這都沒有從根本上改變震源噪音對海洋生物造成的噪音危害。

美國海洋能源管理屬(BOEM)目前起草了一份環境影響聲明,其中就點名批評了墨西哥灣的海洋地震勘探活動,同時他們向美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)提出建議,要求根據上述報告改變現行法律。相關專家表示,這很可能改變墨西哥灣的現行法律,其嚴格程度很可能會上調至北極和大西洋海域的標準。

針對震源革新問題,研發人員并不是一籌莫展,如果能夠證明采用可控震源后受到影響的海洋生物數量較少,那么開發商們還是有希望獲得開發許可的。

多種選擇石油圈原創www.h29736.cn

可控震源技術的出現可以追溯到幾十年前,這次三大石油公司看中的可控震源技術來自三家公司:Applied Physical Sciences(APS)、PGS和Teledyne Webb Research。

其中APS和PGS的裝置都是通過移動金屬部件產生電磁能。APS的儀器是通過激發活塞而振動金屬端帽,PGS的儀器通過振動彈簧來激發外殼。與前兩者不同,Teledyne的儀器是通過壓縮圓柱體內的空氣泡來產生可控的聲源。

盡管這些裝置在專利技術上各不相同,但是他們都采用了精確的電控系統來產生連續聲波??煽卣鹪摧敵龅男盘柨梢院唵蔚乜醋鍪且粋€低音揚聲器,可以削減能量峰值,而空氣槍就像一個大空氣泡的破裂。石油圈原創www.h29736.cn

Teledyne公司首席科學家Andrey morozov說:“確實,改變的動力是來自環保的壓力,但是我不認為環境保護的壓力是可控震源的最大優勢?!痹谝淮沃v座中他還表示:連續聲波可以極大地改善數據的質量,而空氣槍是無論如何也不會產生連續聲波的。

這種公司之間技術的競賽并不是為了選出一個勝利者。JIP項目希望通過各方的努力,可以形成多樣化、具有競爭力的海上可控震源,競爭只是為了在相對便宜和可靠的空氣槍面前,從業人員能擁有更多的選擇。

目前這些技術的測試正在進行中,在美國水域測試新技術需要取得新技術和非常規技術(new and unusual technology)測試許可證,該許可證的申請非常困難,業界稱其為“A NUT(瘋子)” 。但是地質學家表示,如果政府機構非常支持,那么申請許可證的難度應該跟申請傳統勘探測試的難度差不多。

更小的環境影響石油圈原創www.h29736.cn

在海上可控震源項目啟動之前,JIP項目組織了一次外部環境評審,目的是評價可控震源是否更環保。該評審在2011年啟動,根據當時能夠獲得的信息,得到的結論是:“相比于空氣槍,可控震源產生的信號峰值較低、并具可控,對環境的影響更小?!钡且灿腥苏J為這次評估數據不夠充分,缺少現場試驗數據。石油圈原創www.h29736.cn

可控震源可以大量地減少超過100Hz聲音的強度,這對于那些在該頻段進行交流的動物來說,可以大大減少噪音的影響。這一類的動物包括齒鯨(如抹香鯨)、海豚以及許多魚類和無脊椎動物。

但是可控震源仍可能存在一些問題。Delft技術大學的Gerrit Blacquiere表示,可控震源是可以在更長的時間段內減少釋放信號時的峰值能量,但是對那些可能會受到釋放總能量影響的動物來說也許并沒有什么用。所以現在急需該技術的測試成果為其替代空氣槍提供科學依據。

在陸上勘探中,可控震源已經是一種常規的標準勘探震源,所用到的可控震源車的數量也非常多,通過此方法可以在更短的時間內取得更多的勘探數據。

“一旦海上可控震源研發成功,當我們使用成千上萬的震源時,這也可能會加劇所帶來的環境問題?!眮碜訠P的地球物理高級研究員Ray Abma 表示。

環境保護和工業需求之間如何平衡還需要行業繼續探索,法律法規在完善,科學技術也在不斷進步,石油行業也必須順應潮流,推陳出新,才可獲得可持續的發展。

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