来自中国石油新闻中心的几则配发有新闻图片的消息悄悄地揭开了可低频地震勘探技术的神秘面纱，被业内称为石油勘探工程利器的低频可控震源逐渐出现在人们的视野中。当人们还在为低频可控震源解决复杂地质问题的能力而欢呼的时候，国家石油勘探工程的“高大上”产品——高精度可控震源也已经悄然而至。
其实，低频可控震源就是在国家863项目高精度可控震源研究过程中，为解决目前油气勘探中复杂地质问题而由提前释放的部分成熟技术形成的一个过渡产品，也是考察低频地震技术能否解决复杂地质问题的探路石。
从2013年开始，中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司（以下简称东方物探）先后在哈萨克斯坦环里海地区、新疆准噶尔盆地腹部滴南8井区、青海柴达木盆地的牛东地区、宁夏苏里格南以及内蒙二连等多个地区使用东方物探自主研发的低频可控震源作业，最低使用的激发频率达到1.5赫兹，激发信号频带宽度达到6个倍频程（倍频程是指使用频率f与基准频率f0 之比等于2的n次方，即f/f0=2n次方，则f称是f0的n次倍频程），是目前全球唯一进行规模化低频地震勘探的先行者。初步分析表明，地震资料中有2赫兹的低频有效信号，地质效果改善非常明显。用甲方的话讲：未来的地震采集项目只能由低频可控震源来实施。
低频地震技术在这几个地区开展低频地震采集实践都有特殊的针对性目的：盐下成像的改善、储层分辨率的提高、深部成像改善的可能性以及火成岩地表下地质目标成像的改善。一系列的实践结果表明：低频地震信号的特殊性对上述问题的解决和改善无疑起到了重要的作用，低频可控震源的成功应用一一验证了上述试验的明显地质效果。
国外很多专家团队在研究低频地震信号对油气勘探开发的作用时一致认为：低频震源信号有利于提高储层垂向分辨率，有利于全波形地震反演（FWI）和油气（烃类）直接检测（DHI），对改善深部成像质量十分有利，且有助于在火成岩等特殊地区获得更好的地下地质成像效果，这也是低频地震技术最吸引地球物理学家与勘探家们的地方。
在没有低频可控震源前，国内外研究低频信号对油气检测的影响基本靠被动观测方式，即采集天然地震活动或一些工业震动信号，但被动观测方式影响因素众多，处理分析十分困难，所以，一些科学家团队也致力于人工激发地震波的研究，特别是采用常规可控震源激发低频地震信号，但效果甚微，甚至有可能对常规可控震源系统造成严重损坏，无形中增加了应用成本。
东方物探的可控震源研究团队最早的低频可控震源低频地震信号激发的试验性研究始于2009年，低频地震信号的激发效果得到荷兰皇家壳牌公司的技术认可。随后，壳牌公司与东方物探在内蒙二连地区合作开展了全球第一次高密度、大偏移距低频可控震源地震激发采集技术试验——最大单炮记录达12.8万道，最大炮检距30千米，排列长度20千米。
后续的信号稳定性研究在2012年初得到了国家863计划资源与环境领域办公室以及中国石油集团公司科技部的大力支持，继续就这一课题开展深入研究，并将已经成熟的技术集成后形成先期产品，向市场投放了最新一代低频可控震源LFV3。目前全球只有东方物探研制出的低频可控震源成功地进行了规模化低频地震数据采集，并且得到了非常突出的地质效果。
低频可控震源的主要技术指标与常规可控震源基本相同，关键性的区别在于全行程或全流量下最低激发频率：常规震源一般在5赫兹或6赫兹左右，而东方物探释放的最新一代低频震源LFV3在全流量下的最低频率可以实现3赫兹，最低可以实现有效激发的低频地震信号可以达到1.5赫兹并能被常规地震检波器（自然频率10Hz）接收到。国外长期研究油气直接检测（DHI）的专家指出：低于3赫兹的低频地震信号的一些属性可以用来研究直接油气检测，而高于3赫兹的激发信号检测成功的可能性则很低。
在看到主要技术指标只差2赫兹时，很多人不解这样的技术指标能说明可控震源的什么技术能力，从事项目研究的863首席技术专家解释说：低频地震信号接收的每0.1赫兹的延拓都是研究团队综合研究实力的体现，特别是3赫兹以下的频率延拓，更是一个研究团队技术能力的标志，3赫兹延伸到1.5赫兹是一个倍频程的跨域，而不仅仅是1.5赫兹信号的改善。目前除东方物探的低频可控震源LFV3外，业内还没有其他能提供工业应用的3赫兹低频震源的供应商，东方物探的这一创新性研究成果走在了业界的前列。项目研究团队在地震激发信号设计、激发信号的检测与畸变控制等方面都提出了创造性的研究思路并取得了成功的成果。
在完成可控震源低频地震信号的激发与工业性应用后，研究团队按照国际通行的萨拉斯（SALLAS）的理论模型，重新设计了新的可控震源系统架构，使低频地震信号的激发更稳定，同时拓展了高频信号的激发，使高频地震信号的实际应用可以达到160Hz，实现了宽频地震信号的激发。宽频激发的突破，使高精度可控震源在地震信号激发时，可以充分发挥频宽的优势。
东方物探的863高精度可控震源项目研究团队为解决宽频激发信号下传问题付出了巨大努力——理论模型论证，并通过多次反复的试验测试修正模型，最终在延拓低频与保持高频方面达到了相对平衡，可以实现稳定的激发信号频宽达到6个以上的倍频程，新的宽频高精度震源被命名为EV-56。目前最新的研究表明：未来还可能有更大的提升。
EV-56高精度可控震源的研究并非一帆风顺，大地本身对低频信号激发的响应非常差，且受近地表物性变化影响严重，因此，国内外前期的多次试验表明：低于5赫兹的激发信号在地表激发不困难，困难的是如何使有效信号下传到目的层，前期研究不能成功的主要原因就是无法解决这样的挑战；在解决完低频能量下传的同时，又面临高频受到严重影响的挑战，石油勘探不仅要求低频有效信号，同时也要求具有足够的信号带宽，以提高地震信号对地下复杂地质目标的分辨能力和油气藏边界的识别能力。
尽管目前低频可控震源得到了业界的普遍认可，但低频可控震源实际上是国家863计划高精度可控震源项目前期释放验证技术的一种附属产品，是国家研究项目对低频地震勘探市场的试金石，而EV-56高精度可控震源在低频地震信号激发、输出信号畸变控制以及地震波场均匀性与激发频带宽度都超过现在的LFV3低频可控震源，同时，高精度可控震源在设计之初就考虑到了（加工、组装）实现工艺的简单化、与目前主流震源在关键部件的通用性、标准化及系统冗余，核心系统的控制采用工业化计算机，极大地提高了系统控制的可靠性，是目前低频震源的换代产品。
参与研究团队的不仅有东方物探的研究人员，还有西南石油大学和天津科技大学的师生以及北奥特车的制造团队，形成了产学研一体化的团队模式。
最近，研究团队与沙特阿美、美孚、壳牌、康菲、雪佛龙等国际油公司进行了广泛的技术交流。在交流的过程中，国外技术专家对东方物探在低频可控震源技术研究与数据采集方面的案例非常感兴趣，面对全球唯一的工业化低频可控震源所带来的地质效果大为赞叹，并主动提出合作进行技术示范试验，期待共同发掘低频地震技术对油田勘探开发的价值，这意味着未来一个高端的市场即将纳入规划。
2014年10月，国家863计划资源与环境领域办公室、中国石油集团公司科技部国家项目处、国家科技部影视资料库及东方物探863项目组一行8人到访东方物探吐哈物探处某地震勘探项目，考察低频震源生产情况。吐哈探区从2014年初开始依托低频可控震源与低频地震技术进行勘探，获得的剖面实现了前侏罗系资料的从无到有，为前侏罗系地层分布研究及区域构造格局特征分析提供了资料基础，为推动新一轮的勘探部署发挥了主要作用。吐哈物探处对低频可控震源的使用效果给出了高度评价，认为该设备性能良好、适应环境温度范围广、各项质量指标稳定、越野行驶能力及野外连续工作能力强、机械故障率低，满足复杂地表条件下地震勘探需要。
除了吐哈地区，在克拉玛依、青海、长庆、华北等地的低频地震作业都得到了油公司好地球物理服务公司的高度肯定与积极评价，研究团队对低频可控震源能够得到这么好的地质效果与如此快速地得到甲方及油公司的认可也没有心理准备，使得低频可控震源资源准备远远达不到市场需求，低频可控震源一时“洛阳纸贵”。原本平淡的2014年国内地球物理市场异军突起，初步估计的价值工作量超过8亿元人民币，特别是在2014年终提交的地质成果显示了低频地震技术具有非常强的能力，有人认为这就是技术拉动市场的典型案例，其实机会总是留给有准备的人。
目前，EV-56高精度可控震源已经完成了全部的野外可靠性考核工作，试验效果完全能够满足野外实际作业的要求，地质效果突出，与之前大受欢迎的LFV3低频可控震源相比，在低频地震信号的能量及频带宽度，输出信号的畸变等指标方面有明显改善，特别在解决某地区浅表层火成岩的问题上表现出了更强的技术优势，在之前多次应用常规震源几炸药激发攻关未果的地区出现了突破性进展。
2016年，EV-56高精度可控震源项目顺利通过了国家大考，国际业内知名专家丹尼斯（Mr. Dennis Ruest）在测试EV-56高精度可控震源后发出这样的感慨：在可控震源地震信号激发的频带与保真度指标上，东方公司（BGP）的EV-56可控震源构建了新的国际技术标准——激发信号的频带从低频到高频都得到扩展，并具备异常低的激发信号谐波畸变水平。
梅花香自苦寒来，国家油气勘探工程的“高大上”产品：EV-56高精度可控震源，经历了两次严苛的野外考验试验后已经准备展翅高飞了，这正是：长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。
陶知非：东方地球物理勘探有限责任公司装备服务处总工程师，教授级高工，中油集团公司高级技术专家，国家863计划资源与环境领域高精度可控震源技术专题项目首席专家。
(编辑：小智)
