当地面伴随着轰隆隆的声响产生剧烈震动时,你的第一反应是什么?地震了?!其实,还有另一种普通人想不到的可能:震源车出街啦!
震源车?顾名思义,就是可以产生地震的车。听到这个名字,再联想它出现时的“阵仗”大家一定会充满疑问:地震充满了破坏性,对我们有弊无利,人类对它简直就是避之不及,可为什么要研发这种专门用来产生地震的设备呢?而且还是不惜成本、不惜代价地研发呢?

震源车与人工地震
首先我们要知道,研发制造一辆常规的震源车有多难?与其难度相比,或许动辄一辆车几百万的耗资都显得微不足道了许多。
震源车的核心是它的同步器系统,就如同人类的大脑一样,控制着设备的振动性能,“突突突”几下应该是多重到达多深的地层、重锤多少秒才是合适的频率都由它决定。
而震源车的驱动力就是它的心脏,心脏起搏跳动,支撑车辆的运转与行进。可是,无论是同步器系统还是车辆驱动系统,都不是70年代还依靠着人工埋炸药制造地震波的中国所拥有的。
可是中国不仅闷头研发出了最基础的落锤式震源车,甚至为了不被国外再卡脖子,努力突破了美国、法国等发达国家的技术封锁——目前全球使用的震源车大多都是由地面液压所驱动的。
这种技术极其复杂,放眼全球也只有这几个少少数家有能力研发生产,成为了活生生硬从壁垒中冲出来的“黑马”——中国不仅掌握了这项技术,甚至制造出的震源车已经在该领域领先于世界。
这一切都是因为国之重器,斥巨资费心力也不为过也。
震源车可以造成“人工地震”,而人工地震的存在正是为了帮助人类更好地了解地球。浅层的人工地震可以帮助探测在城市土地之下的活动断裂带,因为许多城市地震就是因为活断层造成的。
同时,人工地震也可以给地球“测龄”,探测出断层的走向、年龄和活动周期,是十分有助于帮助人类避免地震的。2000年,中国地震局和美国合作开展野外探测项目,在地震高发的川藏地区使用人工地震进行科考和论证,就是为了研究地震成因和矿藏情况。
除了研究自然地震外,震源车带来的人工地震还可以勘探地下岩浆情况,以便帮助更好地预测火山喷发。2013年日本就在火山活动频发的樱岛上,通过使用“震源车”加“构造勘探”双保险的方式进行了一波岩浆积压状态的勘探。
看到这里,估计大家又产生了新的疑问:那这要是震起来没完了怎么办?对人类造不成危害,也影响正常生活工作啊,而且对地貌多多少少有点影响的吧。这就要提到震源车前面通常被忽略掉的两个字了——“可控”。没错,这震源车造出的地震波是可以控制的!
可控震源车通常是通过对特种汽车进行改装而来,比如说最重要的就是在特种汽车上安装振动器。振动器在司机的操作下连续冲击地面产生地震波动,而又因为振动持续的时间和振动的频率与强度都可以由司机操作,所以才被称为“可控震源”,这种强度的地震波不会对地面造成任何影响。
可控震源车是集卫星、短波、移动通信、光纤四套通信方式于一体的车辆,它的地形适应力极强,地震波可控,随时随地能将方圆两里之内的地形图像传回指挥中心。
乍一看,可控震源车长得跟拖拉机不说是毫不相同吧,起码是一模一样的:前后各有两个几乎一米高的超大轮子。唯一不同的是,震源车的车身超长,个头贼大,整个车重量能达到数十吨,轮子中间的4个液压轴还连接了一个“地震锤”,属于是车子一开,按钮一按,液压轴一伸一缩开始上下运动,地震锤就可以“咣咣咣”拼命砸地制造地震波。
震源车是用来做什么的?
【1】可控震源车的优势
可控震源车多用于物理勘探以及油气勘探领域,尤其适用于适应于平原、戈壁、沙漠、山前带等复杂地表区地震勘探作业。因此,对于发掘石油天然气资源而言,可控震源车那就是“如虎添翼”的那个翼。
世界上第一辆可控震源车诞生于1952年,由美国大陆石油公司注册的专利。其实与其说是车,不如说那会儿的可控震源设备还只是一套较机械的、低精准度的连续振动系统。但是,对当时刚成立的中华人民共和国而言,对于当时还靠着最原始的人工深埋炸药进行人工地震的我们,这样的设备已经属于可望而不可即的奢侈装备了。
中国的油气勘探行业急需这样的可控震源车。因为中国最有可能蕴含着石油和天然气资源的区域正是在西部地区,西部人少地多、广袤无垠,但都是戈壁滩和山前带。
这里油气丰富,但是使用常规的地震钻井方式探测的话就很难作业,如果有了震源车的话那就不一样了。这样大吨位级别的可控震源在人烟稀少的、埋藏较深的矿藏地区作激发能量尤其高效,夸张点说那简直就是上天入地无所不能了。
【2】中国的可控震源车
出于可控震源车带来的优势,在寻找石油之初我国为了更加方便和精准,选择了勒紧裤腰带购买进口的高价震源车。但这样下去也不是办法,所以同时开始了我国的可控震源车研发制造之路。
我国的可控震源车制造由专业研发野外勘探设备的保定北奥石油物探特种车辆制造有限公司(BASV)以及中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司(“东方物探”)主要负责。
常规的可控震源车除了一米来高的专用设计轮子以外,还会有开了大窗户设计、带有一定倾斜度的驾驶室。这是为了方便坐在驾驶室的司机能够一边观察路况和环境,确定行进路线是否踩实在了原定的标定轨迹上。而且通常驾驶室会有两位司机坐镇。
而2020年,北京奥腾岩石科技有限公司与“东方物探”公司一起合作研发出了“自动驾驶的可控震源车”,这意味着车辆可以自行完成振动作业,不管是液压轴的伸缩还是振动锤的下落都可以通过事先的设置而完成。保证了驾驶员可以安心开车向前,不再需要分神注意行进轨迹和操作“振动锤”了。而且同时,这一车型在原来的基础上还新增了节能提效的技术,省油。
第一辆自动驾驶的可控震源车实验品问世以后,“北奥”公司和岩石科技就马不停蹄地开始进行模拟测试,在确定转向、加减速、液压轴运动、振动锤振动等自动化程序和操作都没问题,可以如期执行后,国内地理勘测四大巨头——东方物探牵头,北奥特车、岩石科技、南方测绘共同参与打造的项目组也开始正式动工。
“东方物探”和“北奥特车”提供成熟的特种车和震源车技术,而“岩石科技”提供自动化控制技术,“东方测绘”则负责提供地理信息测量系统、精准位置定位与数据服务。在几方配合之下,首批大批量的自动驾驶可控震源车终于在2020年开进了内蒙古巴彦淖尔的石油勘探现场。
【3】可控震源车功不可没
因为振动锤产生的地震波动轻重对于达到层级所获得的地质信息影响也不同,所以震源车因“吨位”而有所区别,常见的5吨、8吨、12吨、15吨、18吨级都属于正常,而最大的震源车是法国赛赛尔(Sercel)公司出产的NOMAD 90W系列,重达40吨。
其实震源车无论吨位再大,造成的震动也不会太大,振动锤每次冲击地面产生的振动频率通常是在3-100赫兹左右,能够精准地探测反应出地层结构,又不会对地质或者地貌造成不可挽回的损害。开往内蒙古巴彦临河区的可控震源车振动频率保持在每40米秒振动15秒左右,当地的居民在勘测结束后接受采访时表示:“很轻,会让人疑惑,但没有到大惊小怪的程度”。
震源车勘测的过程非常简单——开到探测点,振动锤贴近地面振上15秒,地震纵波向B超一样扫过勘测区,遇到不同的岩层分界面把它们的信息记录上,然后返回到信号接收器上,传到实验室内进行分析处理。
看起来简单的操作中,可控震源车实属功不可没。如果没有可控震源车的话,光是产生振动波这一项就需要人工进行爆破产生,才能进行后续作业。
而有了可控震源车之后,中国的地质勘探才能做到上至没有人烟的帕米尔高原,下到人迹罕至的塔里木盆地,都能“闯上一闯”,中国的油气勘探事业也正是因此迈向了更高的台阶。
参考资料:
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