领航深海勘查新时代:中心科学家首创分布式光纤海洋拖缆地震采集系统


传统的海洋地震勘探正面临着设备复杂、成本高昂、制造困难等瓶颈。近日,来自北京大学、中国地质调查局广州海洋地质调查局及中国电子科技集团公司第二十三研究所等单位的研究团队,在国际知名学术期刊《Engineering》上发表了最新研究成果。他们成功研发出一种基于分布式声波传感(DAS)技术的海洋光纤拖缆地震采集系统,并在南海完成了首次海试应用。

长期以来,海洋地震勘探依赖于内置压电水听器或光纤干涉水听器的拖缆,这些系统结构精密但极为复杂,不仅成本高昂,且大规模生产难度大。由北京大学何向阁助理研究员、张敏副研究员及卢海龙教授领衔的研究团队,打破常规,引入了分布式声波传感(DAS)技术。这项技术的巧妙之处在于,它将单根光纤直接作为传感单元,通过螺旋缠绕在连续的声敏材料上,形成了一根“全分布式”的感应拖缆。该系统的核心优势在于:架构极简,彻底去除了拖缆内部繁琐的光学组件(如耦合器、反射镜等),极大地简化了系统结构和制造流程;成本大幅降低,简洁的设计使大规模生产成为可能,显著降低了深海资源勘查的门槛。



1 全分布式光纤拖缆

为了验证这一创新系统的应用能力,研究团队在我国南海琼东南盆地的天然气水合物赋存区进行了一场海上试验,试验海域水深跨度达5002000米。无论是全分布式(HW-TSC)还是分立式(DS-TSC)光纤拖缆,均成功捕捉到了清晰的海底地层反射信号,并提供了该区域复杂沉积结构的详细图像。研究通过引入振动隔离光缆和优化拖曳速度,有效缓解了流噪声的影响,确保了信号的高信噪比。这是全球范围内首次成功将分布式光纤拖缆应用于海洋地震勘探,标志着该领域取得了里程碑式的进展。



2 分布式光纤拖缆的应用效果

海洋地震调查是勘探油气及天然气水合物等深海能源的关键手段,本次研究证明,分布式光纤拖缆在探测海底复杂沉积过程方面具有巨大潜力。该项成果不仅为海洋地球物理研究提供了更灵敏、更具成本效益的工具,也为未来大规模、高精度的海洋资源勘探铺平了道路。

论文信息:Xiangge He, Pengfei Wen, Qingqing Su, Hui Yang, Lijuan Gu, Min Zhang, Hailong Lu. Marine Seismic Exploration with Distributed Acoustic Sensing[J]. Engineering, 2026, 56: 284295.