可控震源技術(shù)在地震勘探中的應(yīng)用

可控震源技術(shù)在地震勘探中的應(yīng)用

可控源采集技術(shù)采用系統(tǒng)連接集成技術(shù)、dggs技術(shù)、源區(qū)、源驅(qū)動(dòng)技術(shù)、記錄切割分離技術(shù)等相應(yīng)的檢測(cè)參數(shù)和質(zhì)量控制方法，確保數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，并高效開展采集工作。通過多年勘探經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的可控震源采集技術(shù),可以大大提高可控震源的施工質(zhì)量及施工效率。本文介紹了428XL儀器新技術(shù)優(yōu)點(diǎn),并以某國(guó)沙漠工區(qū)為例,介紹428XL儀器系統(tǒng)在沙漠施工中出現(xiàn)的常見問題及解決辦法,以加強(qiáng)對(duì)儀器性能和可控震源使用方法的認(rèn)識(shí)。142xl儀器系統(tǒng)新技術(shù)優(yōu)點(diǎn)法國(guó)Sercel公司的428XL儀器最主要的功能設(shè)計(jì)目標(biāo)是:滿足未來新的勘探技術(shù)和方法下巨大道數(shù)的野外地震數(shù)據(jù)采集,為滿足地球物理行業(yè)對(duì)大道數(shù)、高性能數(shù)字地震檢波器和更靈活部署排列方面越來越高的需求而設(shè)計(jì)的。在對(duì)常規(guī)操作進(jìn)行改進(jìn)的同時(shí),通過軟件升級(jí)和打補(bǔ)丁方式解決野外生產(chǎn)需要,同時(shí)加快系統(tǒng)功能開發(fā),進(jìn)行系統(tǒng)更新(現(xiàn)已更新至第五版本),其功能也更加完善。隨著裝備技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,428XL儀器系統(tǒng)得到進(jìn)一步完善,其新技術(shù)優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在:(1)提高多束測(cè)線同時(shí)生產(chǎn)能力;(2)提升儀器系統(tǒng)帶道能力;(3)擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式;(4)完善高效可控震源采集技術(shù);(5)利用GPS時(shí)鐘同步技術(shù),加上數(shù)字電臺(tái)TDMA分時(shí)多址連接技術(shù),儀器采用不間斷記錄方式,使得交替掃描或者滑動(dòng)掃描技術(shù)具有更快的掃描速率。242主要施工系統(tǒng)改造中石化中標(biāo)的某國(guó)項(xiàng)目位于沙漠之中,沙丘連綿,落差巨大,風(fēng)沙大,氣候炎熱,最高氣溫40℃以上,是該國(guó)環(huán)境最惡劣的工區(qū)之一;而甲方又是公認(rèn)的進(jìn)入門檻最高、要求最嚴(yán)格的石油公司之一。結(jié)合428XL儀器新技術(shù)優(yōu)點(diǎn),按照甲方施工設(shè)計(jì)要求,工區(qū)采用WAS-1觀測(cè)系統(tǒng),如圖1所示。采用18線、5炮、3240道同時(shí)采集接收,4組震源交替線性掃描方式,東西最大炮點(diǎn)距離24.45km。由于工區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜,沙丘多,施工時(shí)間緊,如何有效發(fā)揮儀器系統(tǒng)功能成為提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。下面介紹428XL儀器在施工中遇到的部分常見問題及解決辦法。2.1儀器停點(diǎn)坐標(biāo)工區(qū)采用多束測(cè)線施工方式,如圖2所示。24h不間斷施工,平均每天完成3束測(cè)線任務(wù)。為了滿足儀器車和震源間信號(hào)傳輸及排列倒線的施工要求,儀器車一般選擇停在測(cè)線的中間,每到一個(gè)儀器停點(diǎn)都需輸入測(cè)量參考點(diǎn),即儀器停點(diǎn)坐標(biāo),如圖3所示。如果輸入的停點(diǎn)坐標(biāo)不正確,必然會(huì)因震源組合中心位置不準(zhǔn)而造成廢炮。(2)解決辦法1)按照甲方勘探程序文件要求,在操作員輸入停點(diǎn)坐標(biāo)時(shí),參照數(shù)據(jù)文本進(jìn)行核對(duì),兩個(gè)操作員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉檢查,如有疑問及時(shí)聯(lián)系測(cè)量組人員復(fù)測(cè),防止人為原因造成的輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤;2)認(rèn)真檢查生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的炮點(diǎn)日志文件,特別注意震源組合中心水平方向?qū)嶋H與理論上的距離差值、炮點(diǎn)高程等信息,從而判斷儀器停點(diǎn)坐標(biāo)是否準(zhǔn)確;3)按照甲方勘探程序文件要求,在儀器搬遷到達(dá)下一個(gè)停點(diǎn)后,進(jìn)行單道敲擊測(cè)試,以驗(yàn)證儀器停點(diǎn)的排列樁號(hào)是否正確,從而保證排列采集道的正確性和儀器停點(diǎn)坐標(biāo)的正確性。2.2排列倒線導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益多束線同時(shí)施工過程中,對(duì)于每束線炮點(diǎn)完成情況的監(jiān)控顯得尤為重要,特別是對(duì)于地形、天氣原因造成的偏移炮的監(jiān)控。如果因?yàn)槁┡诙斐烧鹪椿爻萄a(bǔ)炮,將費(fèi)時(shí)費(fèi)力,并且還會(huì)影響第二天的排列倒線,造成經(jīng)濟(jì)損失。(2)解決辦法1)利用儀器對(duì)可控震源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,防止震源組漏炮;2)及時(shí)核對(duì)放炮后產(chǎn)生的日志文件并進(jìn)行束線炮點(diǎn)分析,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格的單炮和漏炮及時(shí)補(bǔ)炮,盡量減少震源行進(jìn)回程距離;3)對(duì)于因刮風(fēng)等自然現(xiàn)象造成的無路可進(jìn)的炮點(diǎn),提前讓經(jīng)驗(yàn)豐富的震源小組長(zhǎng)根據(jù)GPS提供的炮點(diǎn)進(jìn)行踏勘,及時(shí)通知測(cè)量復(fù)測(cè)組進(jìn)行炮點(diǎn)偏移,并將偏移點(diǎn)樁號(hào)及時(shí)通知儀器組。這樣不但可以減少因偏移炮浪費(fèi)的生產(chǎn)時(shí)間,而且可有效防止空炮現(xiàn)象產(chǎn)生。2.3震源組相互干擾的現(xiàn)象按照施工設(shè)計(jì)要求,兩臺(tái)震源為一組進(jìn)行單次掃描,共四組震源同時(shí)生產(chǎn),配備了三臺(tái)震源服務(wù)車對(duì)可控震源進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)工作。施工過程中不可避免地存在震源組相互干擾的現(xiàn)象,如圖4所示。因兩臺(tái)震源單次掃描地震波能量相對(duì)較弱,加之存在油罐車、服務(wù)車及放線車等重型車輛干擾,造成單炮背景噪音很大。(2)解決辦法1)在施工過程中特別注意合理安排震源組放炮位置,盡量避免四個(gè)震源組同在較近炮點(diǎn)距離內(nèi)施工,減少震源服務(wù)車在采集排列內(nèi)移動(dòng)距離;2)實(shí)時(shí)監(jiān)視噪音窗口,必要時(shí)停止震源組自動(dòng)交替掃描方式,將震源組激發(fā)順序改為手動(dòng)控制,減少因前炮地震波能量未完全衰減而造成的對(duì)下一炮的背景干擾。2.4廢炮處理的對(duì)策在保存單炮日志文件過程中,存在操作員電子班報(bào)數(shù)據(jù)內(nèi)容空缺和格式改變現(xiàn)象,而甲方對(duì)于日志文件不完整的單炮按照廢炮處理。(2)解決辦法1)注重地震數(shù)據(jù)的檢查,儀器系統(tǒng)關(guān)機(jī)前注意數(shù)據(jù)保存并核對(duì)日志文件數(shù)據(jù)保存格式,加強(qiáng)數(shù)據(jù)備份保存工作,防止因存儲(chǔ)設(shè)備物理損傷造成的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象;2)保存數(shù)據(jù)格式參數(shù)文件,如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)體格式改變,應(yīng)及時(shí)調(diào)整保存。2.5窗口體制調(diào)整(1)故障現(xiàn)象施工過程中由于系統(tǒng)錯(cuò)誤信息累加,應(yīng)用程序數(shù)據(jù)處理緩存不足或者得不到釋放,致使e-428中的某些應(yīng)用窗口時(shí)常出現(xiàn)刷屏堵死現(xiàn)象,無法重新打開應(yīng)用窗口,甚至引起死機(jī)而不得不重啟服務(wù)器。(2)解決辦法1)查看各窗口緩存大小,合理修改窗口緩存值(如Jline窗口)后,窗口刷屏堵死現(xiàn)象有所改觀;2)窗口無法重新打開時(shí),刪除或者重命名e-428應(yīng)用程序相應(yīng)窗口根目錄下的Geometry.observer.en_us.xml文件。這時(shí)打開窗口,428XL系統(tǒng)將在根目錄下重新創(chuàng)建該文件;3)如果428XL系統(tǒng)客戶端死機(jī),只需重啟客戶端;如果服務(wù)器系統(tǒng)死機(jī),盡量登錄到服務(wù)器系統(tǒng)界面,保證服務(wù)器正常重啟。正常重啟后,需要重新檢查系統(tǒng)參數(shù),特別是施工參數(shù),如文件號(hào)、儀器停點(diǎn)等,確認(rèn)無誤后才能施工;4)更換硬件配置更高的服務(wù)器和客戶機(jī),擴(kuò)大Linux系統(tǒng)內(nèi)存,增加系統(tǒng)緩存,擴(kuò)大硬盤容量,從而提高運(yùn)算速度,減少由于數(shù)據(jù)冗余造成的死機(jī);5)平時(shí)注重儀器系統(tǒng)參數(shù)的保存,如遇到意外情況服務(wù)器死機(jī),則僅需要在儀器正常啟動(dòng)完成后調(diào)入采集參數(shù),不用重新設(shè)置施工參數(shù),節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間。2.6dgps數(shù)據(jù)堵死工區(qū)配備了數(shù)字電臺(tái),為了避免通訊盲區(qū),增加儀器通訊傳輸距離,提高施工效率,在施工區(qū)域采用多個(gè)數(shù)字電臺(tái)中繼站工作方式。然而,如果數(shù)字電臺(tái)中繼站的參數(shù)設(shè)置得不合理,將會(huì)影響儀器與震源間的信號(hào)傳輸,放炮時(shí)造成DPGS數(shù)據(jù)處理堵死現(xiàn)象。(2)解決辦法1)檢查儀器數(shù)字電臺(tái)外部信號(hào)饋線連接是否完好;2)查看數(shù)字電臺(tái)基站和流動(dòng)站所使用的信號(hào)頻率,確保中繼站參數(shù)設(shè)置正確(可使用的頻率范圍為136~174MHz,基站和流動(dòng)站兩個(gè)頻道間的頻率至少相差4MHz);3)多臺(tái)數(shù)字中繼站不可使用同一頻道,否則工作方式相互沖突。當(dāng)兩組震源同時(shí)通過中繼站傳送信號(hào)時(shí),DGPS內(nèi)部時(shí)鐘將紊亂,盡管儀器系統(tǒng)能收到可控震源發(fā)出的Ready信號(hào),但儀器系統(tǒng)發(fā)出的激發(fā)指令無法執(zhí)行。修改中繼站頻道,生產(chǎn)得以正常進(jìn)行。2.7檢查差分信號(hào)施工過程中可控震源差分信號(hào)丟失、狀態(tài)數(shù)據(jù)(如組合中心高程、水平方向偏移值)計(jì)算延遲。(2)解決辦法1)由于地形、惡劣天氣、儀器車與震源距離遠(yuǎn)等因素造成差分信號(hào)的丟失,首先震源操作手應(yīng)檢查差分天線饋線與DSD的連接情況,保證差分天線及饋線工作連接;2)檢查GPS信號(hào)強(qiáng)度,如果GPS信號(hào)不穩(wěn)定或信號(hào)弱,則切換震源DSD工作頻道,使儀器與震源數(shù)據(jù)通信采用中繼站工作方式,保證信號(hào)強(qiáng)度,從而解決單臺(tái)可控震源差分信號(hào)丟失的問題;3)對(duì)于可控震源返回?cái)?shù)據(jù)計(jì)算延遲問題,可通過震源重啟network或重新向儀器發(fā)送ready信號(hào),實(shí)現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)重傳,儀器系統(tǒng)重新計(jì)算返回?cái)?shù)據(jù)。2.8束線文件號(hào)的跳線在修改日檢文件號(hào)或者加載SPS觀測(cè)系統(tǒng)文件過程中,特別是對(duì)Jexport和Jcongfig窗口的參數(shù)進(jìn)行修改操作時(shí),容易造成束線文件號(hào)的跳轉(zhuǎn),造成廢炮。(2)解決辦法1)在日常施工生產(chǎn)中注意總結(jié),養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣,防止類似的錯(cuò)誤操作;2)通過儀器系統(tǒng)升級(jí)和打補(bǔ)丁來完善和解決428XL系統(tǒng)的問題,提高儀器系統(tǒng)的穩(wěn)定性;3)通過地震勘探技術(shù)論壇及網(wǎng)絡(luò),加強(qiáng)儀器操作人員之間的技術(shù)交流,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問題及時(shí)與Sercel公司的技術(shù)服務(wù)人員溝通,尋求解決問題的辦法。3解決了經(jīng)驗(yàn)難題通過對(duì)以上常見問題的分析和研究,使生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題得到了有效地解決,克服了沙漠沙塵暴惡劣天氣對(duì)施工的影響,解決了如何保證可控震源施工質(zhì)量等系列技術(shù)難題。通過地震隊(duì)各個(gè)班組的緊密配合,圓滿地完成了合同任務(wù),并實(shí)現(xiàn)了最高3400炮/日,月均3000炮/日的紀(jì)錄。4地震勘探中可控震源的必要性實(shí)踐證明,以上解決實(shí)際問題的辦法是行之有效的,對(duì)生產(chǎn)起到了積極的作用。通過實(shí)踐,我們得到了以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。(1)428XL儀器系統(tǒng)的應(yīng)用必須與生產(chǎn)觀測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合,因地制宜,積極發(fā)現(xiàn)并找到適合的生產(chǎn)方式,才能更加有效地提高生產(chǎn)效率,保證施工質(zhì)量,得到優(yōu)良品質(zhì)的地震勘探資料;(2)采用可控震源進(jìn)行地震勘探,可以有效地降低施工成本,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,尤其在沙漠工區(qū),采