李文靜，聶明濤，曹建明，丁冠東

(中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理公司 天津 300280)

428XL儀器微地震采集技術(shù)探討

李文靜，聶明濤，曹建明，丁冠東

(中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理公司 天津 300280)

在Sercel有線(xiàn)遙測(cè)儀和無(wú)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)聯(lián)合采集的地震勘探項(xiàng)目中，可控震源在城區(qū)施工時(shí)，電臺(tái)聯(lián)機(jī)困難導(dǎo)致無(wú)法正常施工。為了解決此問(wèn)題，將微地震采集技術(shù)應(yīng)用到地震勘采集中，通過(guò)428XL儀器微地震模式下的觸發(fā)試驗(yàn)、微地震采集和常規(guī)采集數(shù)據(jù)的對(duì)比試驗(yàn)，糾正了Sercel用戶(hù)手冊(cè)中微地震模式的觸發(fā)方式，證明了微地震采集和常規(guī)采集數(shù)據(jù)的一致性。

微地震采集；樣點(diǎn)；PPS；觸發(fā)的GPS時(shí)刻

0 引 言

Sercel 428XL儀器是目前地震勘探的主流遙測(cè)儀器，隨著節(jié)點(diǎn)儀器的發(fā)展和其在復(fù)雜地表勘探中的作業(yè)優(yōu)勢(shì)[1]，越來(lái)越多的地震勘探項(xiàng)目已經(jīng)采用有線(xiàn)系統(tǒng)和節(jié)點(diǎn)儀器聯(lián)合施工的作業(yè)模式，這樣可以發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短[2]。城區(qū)可控震源施工時(shí)，由于障礙物的遮擋，編碼器和譯碼器之間電臺(tái)通訊困難，無(wú)法正常激發(fā)。在這種情況下，428XL儀器的微地震采集模式可有效的解決這一問(wèn)題[3]。以往的微地震采集模式多用于油田壓裂監(jiān)測(cè)[4]，但是東方地球物理公司(BGP)沒(méi)有類(lèi)似模式的施工經(jīng)驗(yàn)，網(wǎng)上也沒(méi)有相關(guān)的文獻(xiàn)，所以生產(chǎn)應(yīng)用前需要驗(yàn)證該方案的可行性。

1 問(wèn)題的提出

2015年BGP承擔(dān)的中東某復(fù)雜城區(qū)過(guò)渡帶地震勘探項(xiàng)目中，節(jié)點(diǎn)布設(shè)在地形復(fù)雜高樓林立的城區(qū)，灘涂和淺水區(qū)域布設(shè)的是Sercel 408ULS設(shè)備。節(jié)點(diǎn)與有線(xiàn)聯(lián)合采集作業(yè)模式下，儀器車(chē)的停點(diǎn)受到限制，只能沿著海邊停放儀器車(chē)。震源在施工接收排列為純節(jié)點(diǎn)炮點(diǎn)時(shí)，震源采用自主激發(fā)無(wú)需儀器與震源之間的通訊；但是城區(qū)相當(dāng)一部分的可控震源炮點(diǎn)需要同時(shí)用到節(jié)點(diǎn)和428XL有線(xiàn)排列接收。受地表障礙物限制，儀器與震源之間無(wú)法完成電臺(tái)通訊。在這種情況下，428XL儀器的微地震模式可有效的解決這一問(wèn)題：一臺(tái)儀器連接有線(xiàn)排列做連續(xù)采集，用另一臺(tái)儀器激發(fā)觸發(fā)或是可控震源自主激發(fā)，如圖1所示，然后根據(jù)激發(fā)時(shí)間和記錄長(zhǎng)度進(jìn)行切分、相關(guān)、消除直流分量等后續(xù)處理。所以需要實(shí)際驗(yàn)證正常采集模式和微地震采集模式資料的一致性來(lái)說(shuō)服甲方在通訊受限時(shí)采用該方案進(jìn)行施工作業(yè)。

2 428XL微地震采集的工作原理及觸發(fā)方式

2.1 428XL儀器微地震采集的工作原理

428XL儀器微地震采集的工作原理為：LCI428 收到第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)(TB)后，428XL儀器開(kāi)始第一個(gè)記錄長(zhǎng)度的采集，在第一個(gè)記錄長(zhǎng)度的末尾收到第二個(gè)觸發(fā)信號(hào)，開(kāi)始第二個(gè)記錄長(zhǎng)度的采集，并以此類(lèi)推，如圖2所示；每完成一個(gè)記錄長(zhǎng)度的采集，輸出一個(gè)SEGD文件，并且兩個(gè)相鄰的記錄長(zhǎng)度之間沒(méi)有樣點(diǎn)丟失。

圖2 428XL微地震采集工作原理圖

2.2 428XL儀器微地震采集觸發(fā)方式

有線(xiàn)系統(tǒng)和無(wú)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)混合施工時(shí)，微地震采集的數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)儀器采集的數(shù)據(jù)都要進(jìn)行切分處理，其采集記錄是以GPS時(shí)間為時(shí)間軸，因此428XL儀器微地震采集的觸發(fā)方式有以下要求：

1)觸發(fā)時(shí)刻(TB GPS時(shí)間)必須為采樣率的整數(shù)倍，這樣才能保證樣點(diǎn)的GPS時(shí)間為為采樣率的整數(shù)倍。以2 ms采樣率為例，樣點(diǎn)的GPS時(shí)刻可以是15:27:18.000，15:27:18.002，15:27:18.004，15:27:18.006...。

2)觸發(fā)源是高精度的信號(hào)發(fā)生器，輸出穩(wěn)定的脈沖信號(hào)。

2.2.1 428XL儀器點(diǎn)火指令FO觸發(fā)方式

點(diǎn)火指令觸發(fā)是428XL用戶(hù)手冊(cè)講到的觸發(fā)方式，在LCI428 Blaster口其連線(xiàn)方式為：FO信號(hào)的“T”針腳連接到TB信號(hào)的“K”針腳，TB信號(hào)的“L”針腳連接到接地“R”針腳[5]。428XL V5.0安裝第4號(hào)補(bǔ)丁后，F(xiàn)O輸出的時(shí)間都為最小采樣率4 ms的整數(shù)倍，這種觸發(fā)方式理論上可行，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)這種觸發(fā)方式都有3.245 ms的延遲，已得到Sercel方面已得到確認(rèn)。

2.2.2 PPS觸發(fā)方式

PPS即每秒一個(gè)脈沖，由GPS接收機(jī)輸出，用來(lái)指示整秒的時(shí)刻，通常用PPS秒脈沖的上升沿來(lái)標(biāo)示，其精度可以到納秒級(jí)，而且沒(méi)有累積誤差。PPS秒脈沖產(chǎn)生在整秒時(shí)刻，為采樣率的整數(shù)倍，且428XL為上升沿觸發(fā)，用PPS秒脈沖作為觸發(fā)信號(hào)，是非常理想的選擇。如圖3所示是用高精度示波器捕獲的Trimble GPS接收機(jī)SPS855的PPS脈沖信號(hào)，其脈沖寬度為8 μs，且上升沿坡度很陡。

圖3 Trimble SPS855 GPS接收機(jī)輸出的PPS信號(hào)抓圖

為了驗(yàn)證PPS秒脈沖整秒觸發(fā)的精準(zhǔn)性，用PPS脈沖信號(hào)同時(shí)觸發(fā)428XL儀器和Verif-i GPS同步器，428XL儀器記錄長(zhǎng)度為6 s，發(fā)現(xiàn)兩者的觸發(fā)時(shí)間差在2 μs以?xún)?nèi)，見(jiàn)表1，結(jié)果符合要求。

表1 Verif-i GPS同步器和428XL儀器觸發(fā)時(shí)間對(duì)比表

續(xù)表

3 微地震采集和常規(guī)采集的一致性測(cè)試及對(duì)比分析

為了驗(yàn)證微地震采集與常規(guī)數(shù)據(jù)采集的一致性，設(shè)計(jì)了如圖4所示的實(shí)驗(yàn)方案：通過(guò)三通接頭，將同一串檢波器的輸出信號(hào)輸入到兩個(gè)采集站，保證了微地震采集和常規(guī)采集為同源輸入。

圖4 微地震和常規(guī)采集一致性對(duì)比試驗(yàn)方案

對(duì)微地震采集的數(shù)據(jù)用SeisPro軟件進(jìn)行處理后，與常規(guī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值和相位對(duì)比，以其中一道數(shù)據(jù)為例，分別提取常規(guī)采集和微地震采集的樣點(diǎn)真值，鑒于篇幅，表2列出部分樣點(diǎn)的真值對(duì)比，真值差別可以忽略。將真值繪圖對(duì)比，相位沒(méi)有差別，如圖5所示。通過(guò)對(duì)比分析，微地震數(shù)據(jù)采集和常規(guī)采集的數(shù)據(jù)保持一致。

表2 常規(guī)采集和微地震采集樣點(diǎn)真值對(duì)照表

圖5 常規(guī)采集和微地震采集樣點(diǎn)真值繪圖對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

微地震采集時(shí)，還需要注意以下兩點(diǎn)。

1)為了保證樣點(diǎn)的連續(xù)性，428XL儀器微地震采集的原始數(shù)據(jù)保留了直流分量，需要在后續(xù)處理中去除。

2)與常規(guī)采集相比，同樣的記錄長(zhǎng)度，微地震采集會(huì)少一個(gè)樣點(diǎn)，即將前一個(gè)SEGD文件的最后一個(gè)樣點(diǎn)作為下一個(gè)SEGD文件的第一個(gè)樣點(diǎn)，但是這并不影響數(shù)據(jù)處理。

[1] 封召鵬. 節(jié)點(diǎn)技術(shù)在新一代地震勘探采集儀器中的應(yīng)用[J]. 石油管材與儀器,2015,1(3):84-86+89.

[2] 聶明濤，張慕剛，丁冠東. GSR無(wú)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)采集技術(shù)在地震勘探中的應(yīng)用[J]. 石油管材與儀器,2016,2(4)：68-71.

[3] 劉百紅,秦緒英,鄭四連.微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)及其在油田中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].勘探地球物理進(jìn)展，2005，28(5)：326-330.

[4] 趙亞軍,馬建堂,董 功.428XL儀器在微地震采集中的應(yīng)用探討[J].物探裝備,2013,23(6)：376-378.

[5] Sercel公司．428XL V5.0.25 user′s manual[Z]．2014，(1)：374-375.

428XL Micro Seismic Mode Data Acquisition Discussion

LI Wenjing， NIE Mingtao， CAO Jianming， DING Guandong

(BGPInc.，CNPC，Tianjin300280，China)

Because the radio link is very difficult between vibrator and 428XL recorder, the normal acquisition does not work in the seismic exploration project which use both Sercel cable system and node system. One solution to the problem is to adopt the micro seismic acquisition. Based on trigger test of 428XL in the micro seismic mode, and the similarity test between micro seismic acquisition and normal acquisition, the trigger method is corrected, which is described in Sercel user manual. It is proved that the micro seismic acquisition is the same as the normal acquisition.

micro seismic acquisition; samples; PPS; TB GPS time

李文靜，男，1982年生，工程師，2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在從事儀器操作工作。E-mail：liwenjing1997@126.com

P631.4

A

2096-0077(2017)04-0082-03

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.04.021

2016-09-07 編輯：韓德林)