李富貴 萬連順 楊玉蘭吳耀琴徐月梅

(1.長江大學(xué) 湖北 荊州 434023；2.東方地球物理公司裝備服務(wù)處吐哈作業(yè)部 新疆 哈密 839009)

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·經(jīng)驗交流·

中繼臺在炸藥震源和可控震源混合施工中的應(yīng)用

李富貴1萬連順2楊玉蘭2吳耀琴2徐月梅2

(1.長江大學(xué) 湖北 荊州 434023；2.東方地球物理公司裝備服務(wù)處吐哈作業(yè)部 新疆 哈密 839009)

中繼臺的主要作用是增大無線通訊距離，目前廣泛應(yīng)用于炸藥震源地震勘探施工作業(yè)中，技術(shù)比較成熟。文章主要描述中繼臺在吐哈探區(qū)火焰山區(qū)域地震勘探作業(yè)中首次用于可控震源施工作業(yè)的必要性和可行性，簡單介紹中繼臺在施工前應(yīng)做的改進及一致性調(diào)試方法和步驟。

地震勘探；中繼臺；可控震源；應(yīng)用

0 引 言

2012年底到2014年初，吐哈探區(qū)在火焰山玉北構(gòu)造帶陸續(xù)布置了360 km2的三維地震勘探任務(wù)。該區(qū)域工區(qū)地表主要有三種類型：山體區(qū)，戈壁區(qū)和農(nóng)田區(qū)，各種類型差不多各占1/3。施工設(shè)計中根據(jù)需要使用了不同的激發(fā)方式，即在山體區(qū)和農(nóng)田區(qū)大都使用炸藥激發(fā)，戈壁區(qū)使用可控震源。為了提高施工效率，地震隊希望可控震源和炸藥震源混合交替生產(chǎn)。但此工區(qū)地形復(fù)雜，在不頻繁移動儀器車停車位的情況下，儀器與爆炸機之間、儀器與可控震源之間通訊效果較差，它們之間的信號無法正常傳輸，導(dǎo)致儀器無法正常啟動爆炸機或可控震源。嚴(yán)重影響施工效率，耽誤生產(chǎn)。為此提出了架設(shè)中繼臺作為通訊擴距的解決方案。

1 項目介紹

為了圓滿完成地質(zhì)任務(wù)，火焰山橫穿此工區(qū)的中部，使得每束測線中部都跨過火焰山，而兩邊在比較平的戈壁或者農(nóng)田。這樣中部地區(qū)用炸藥激發(fā)，而兩邊用可控震源激發(fā)；為了保證排列接入，儀器車停放位置必須在測線的中部即火焰山上，火焰山寬大約7 km，交通狀況極差，只在中部推了一條簡易路，儀器車只能停在此路的邊上，工區(qū)地形起伏劇烈，高差大，最大高差達700 m，特別是火焰山山體陡峭，斷崖隨處可見。這樣，儀器車頻繁移動停車位是不可能的，在這種情況下儀器和兩端的可控震源無線信號就非常弱，經(jīng)常聯(lián)系不上，無法正常生產(chǎn)。炸藥震源施工作業(yè)中我們用比較成熟的中繼臺作為數(shù)據(jù)傳輸方式，那么用此中繼臺能否可靠地觸發(fā)可控震源，對我們來說是第一次嘗試，也是一個挑戰(zhàn)。

2 中繼臺的要求

我們采用的中繼臺是MOTOROLA CDR700型。炸藥震源和可控震源分別使用不同的編譯碼器。炸藥激發(fā)時我們用的是SHOTPRO-Ⅱ編、譯碼器；可控震源的編、譯碼器為VIBPRO Ⅲ；通訊電臺都用MOTOROLA GM338型。市面上購買的中繼臺都是以語音質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)的，但我們不但要求語音質(zhì)量要好，對數(shù)字傳輸要求更高。否則就不能正確遠距離啟動編譯碼器。所以，從市面上直接購買的中繼臺不能直接用于我們項目上， 必須經(jīng)過改造。

2.1 音頻輸入通道的改進

MOTOROLA CDR700型中繼臺是由兩部GM388車載電臺和雙功器所組成。兩臺GM338電臺的連接是由電臺后部的擴展口J0501來完成的，一部做接收臺，一部做發(fā)射臺。擴展口音頻輸入口有兩個，即J0501-2腳和J0501-5腳，這兩個腳輸入電路是不一樣的。J0501-2音頻輸入通道為了改善語音質(zhì)量將信號輸入到一個音頻信號濾波器IC U221的濾波預(yù)加重電路、限幅電路、求和電路和濾波電路。而J0501-5音頻輸入信號跨過上述電路輸入到衰減器直接進入調(diào)制電路，如圖1所示，這樣保證被發(fā)射的信號最大限度地不失真。雖然語音質(zhì)量不太好，但數(shù)據(jù)傳輸效果較好。為了保證可控震源和炸藥震源的編、譯碼器數(shù)字信號的可靠傳輸，就要選擇發(fā)射臺的J0501-5腳作為輸入信號通道。

圖1 GM388電臺輸入通道

2.2 音頻輸出通道的設(shè)置

GM338電臺音頻輸出通道如圖2所示。GM338電臺音頻輸出通道有三路：擴展口的J0501的16、1腳為外接喇叭輸出。11腳輸出有兩層含義，接U0221的39腳為FLT RX AUDIO(濾波音頻)，接U0221的10腳為FLAT RX AUDIO(平滑音頻)。從圖2可以看出，F(xiàn)LT RX AUDIO經(jīng)過濾波、預(yù)加重等，這和接收語音時J0501-2的處理相對應(yīng)。FLAT RX AUDIO沒有經(jīng)過上述處理，和接收語音時J0501-5的處理相對應(yīng)。為了較好地接收數(shù)據(jù)信號，就要通過用戶編程軟件把附件配置的接收音頻類型設(shè)置成平滑音頻[1]。

圖2 GM388電臺輸出通道

從上面分析可看出，為了可靠的數(shù)字傳輸，可控震源和炸藥震源的通訊電臺都按此進行改進和設(shè)置。另外，由于中繼臺在工區(qū)通訊起中樞作用，所以對其技術(shù)參數(shù)要求就比其它通訊設(shè)備要高，除發(fā)射功率、頻率穩(wěn)定度、調(diào)制特性、接收機靈敏度、音頻輸出功率和失真、調(diào)制接收帶寬等技術(shù)參數(shù)與對講機、車載臺相同或較高外，根本的區(qū)別在于全雙工工作，即在接收信號的同時又要發(fā)射信號。其關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)是雙工工作時的接收靈敏度，合格的中繼臺發(fā)射時應(yīng)不影響接收機的靈敏度。中繼臺若存在收發(fā)干擾，意味著接收機靈敏度的下降，在系統(tǒng)工作時，直接影響到對講機和車載臺的通訊距離，所以，中繼臺的電臺各項指標(biāo)要求比較高，每次檢修和維護都要對其進行指標(biāo)測試，以便達到最佳狀態(tài)。

3 施工前一致性調(diào)試

由于在無線通訊電臺之間加了一個中繼臺，勢必增加了儀器采集系統(tǒng)的啟動延遲時間。在正式施工前，我們要分別對此兩套編、譯碼器進行一致性調(diào)校。炸藥震源(Shot ProⅡ)可以用專用設(shè)備或用數(shù)字示波器(100 MHz以上)進行調(diào)試。在野外沒有專用設(shè)備或示波器的情況下，也可用本項目的地震儀進行調(diào)試。此方法主要是利用地震儀的輔助道1產(chǎn)生編碼器鐘TB信號(Clock TB)和輔助道2或者某一地震道由譯碼器產(chǎn)生并通過無線電臺回傳到編碼器，再由編碼器解碼、轉(zhuǎn)換得來的譯碼器鐘TB信號(Decoded Clock TB)、還有譯碼器驗證TB信號(Confirmation TB)，利用時間標(biāo)志信號(Mark)通過繪圖儀繪出紙記錄。將譯碼器的鐘TB與編碼器的鐘TB進行對比，調(diào)整編碼器Start Dly和Rad Ref Dly參數(shù)，使兩個信號起跳沿一致。做此工作一般將地震儀調(diào)到比較高的采樣率(0.25 ms)，繪圖儀調(diào)到較高的比例(1:16)、變面積繪圖。最后還要送到現(xiàn)場處理機打印其真值，進行觀察對比[2]。

可控震源的系統(tǒng)啟動時間調(diào)整一般將震源開到儀器車旁做有線一致性測試，也可用專用設(shè)備和數(shù)字示波器的X-Y軸進行調(diào)試，在沒有專用設(shè)備和示波器的情況下，也可用筆記本電腦運用Vpkop 、VIBQC32軟件程序，通過Cable(有線)和Radio(無線)將可控震源Vib Pro箱體的信號分別傳輸給編碼器，通過VIBQC32軟件檢查平板相位繪圖確定編碼器來的電臺參考信號和從箱體由電臺返回的真參考信號是否同時啟動，調(diào)節(jié)Encoder delay time(編碼器延遲時間)和Radio Similarity delay time (電臺一致性延遲時間)兩個參數(shù)。如果相位呈現(xiàn)出負(fù)的趨勢，則需要增加編碼器電臺一致性延遲，否則將減少電臺一致性延遲。通過幾次掃描，調(diào)節(jié)編碼器的電臺延遲，達到最小相位差，以達到一致性的目的[3]。

4 施工效果的驗證

我們分別對可控震源編、譯碼器在有無中繼的情況下進行多次對比，進行系統(tǒng)啟動時間的調(diào)整，并進行上百次的試震，將試震的啟動時間數(shù)據(jù)進行真值處理，驗證其TB信號的可靠性和穩(wěn)定性。另外，我們還選擇兩條測線進行了有無差轉(zhuǎn)的試生產(chǎn)，并進行現(xiàn)場處理，觀察其有無變化，最后確定可控震源用中繼臺進行通訊中繼是可行的，完全滿足了施工的要求。

由于中繼臺成功應(yīng)用于可控震源，大大提高了儀器與爆炸機和可控震源之間通訊質(zhì)量，滿足了炸藥震源和可控震源交替施工的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，極大地提高了施工效率。在今年的玉北西三維地震勘探項目中，運用了中繼臺，平均每天完成600多炮，最多時達到1 220多炮。創(chuàng)下了火焰山工區(qū)最高生產(chǎn)記錄。

5 結(jié)束語

吐哈盆地玉北構(gòu)造帶三維地震勘探項目可控震源與炸藥震源用同一個中繼臺作通訊中繼的成功運用，很好地解決了復(fù)雜地表的通訊問題，同時也解決了由于距離遠或穿越障礙通訊信號弱而不能啟動可控震源問題，滿足了大排列、長距離和復(fù)雜地形炸藥震源和可控震源交替施工的需要，提高了生產(chǎn)效率。

[1] MOTOROLA.GM338/GM398 Detailed Service Manual，2002(資料)

[2] Pelton公司.Shot ProⅡ manual.2003(資料)

[3] 董 功，劉國華，宋海濤，等.Shot proⅡ遙爆系統(tǒng)TB延遲測試及參數(shù)調(diào)試方法[J].物探裝備，2013，23(1)：50-53.

Application of Repeaters in the Hybrid Seismic Source construction with explosive source and vibroseis

LI Fugui1WAN Lianshun2YANG Yulan2WU Yaoqin2XU Yuemei2

(1.YangtzeUniversity,Jingzhou,Hubei434023,China2.BGPEquipmentServiceDepartment,CNPC,Hami,Xinjiang839009,China)

Repeaters can increase wireless communication distance, so they are widely used in the seismic exploration construction with explosive source. It is the first time for them to be used in the seismic construction with vibroseis.This paper first introduces the necessity and feasibility of their application in the Flaming Mountains regional seismic exploration in Tuha exploration area, then gives the improvement and the consistency debugging methods and procedures for the repeaters before taken into use.

seismic exploration， repeater， vibroseis， application

李富貴，男，1974年生，工程師，1998年畢業(yè)于西安石油大學(xué)電子儀器及測量技術(shù)專業(yè)，目前在東方地球物理公司裝備服務(wù)處吐哈作業(yè)部從事地震儀器技術(shù)管理工作。E-mail:1084655342@qq.com

P631.4

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2096-0077(2015)01-0098-03

2014-08-05 編輯：姜婷)