董秀勇

(東方地球物理勘探有限責(zé)任公司裝備服務(wù)處 河北 任丘 062552)

0 引 言

通訊差而放不響炮是熱帶雨林地區(qū)地震生產(chǎn)的瓶頸，嚴(yán)重地影響了地震生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)高效進(jìn)行。為了改善通訊，可以使用爆炸機(jī)Shot Pro 2的中繼(repeater)放炮方式，但該方法僅有限地?cái)U(kuò)展一下儀器的發(fā)射接收信號(hào)的距離,起不到根本改善的作用。使用428XL儀器的LSS有線放炮系統(tǒng)，需要額外購買LSI和HSU專用有線放炮設(shè)備，也不是可行方案。428XL儀器安裝手冊(cè)提到在通訊差的條件下，可以把儀器的編碼器連接到排列上距離炮點(diǎn)較近的428交叉站(Laux-428)上，以解決和爆炸機(jī)的通訊問題[1]。但是外設(shè)硬件如何進(jìn)行物理連接，儀器參數(shù)如何設(shè)置， TB延遲量如何，能否與無線放炮系統(tǒng)同時(shí)施工等問題安裝手冊(cè)中都沒有提及。

針對(duì)以上問題對(duì)428XL儀器有線放炮系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，開發(fā)出428XL儀器Laux-Encoder有線放炮系統(tǒng)。下面以巴布亞新幾內(nèi)亞熱帶雨林二維施工為例，介紹428XL儀器Laux-Encoder有線放炮系統(tǒng)的使用方法。

1 428XL儀器Laux-Encoder有線放炮系統(tǒng)原理分析

428XL儀器交叉站Laux-428在硬件結(jié)構(gòu)上與LCI-428相比僅少一塊晶振板，其它完全相同,通過軟件指令(lgsBootBoxSetI)可以使它們?cè)诠δ苌匣ハ噢D(zhuǎn)換。所以在428lite系統(tǒng)上Laux-428可以仿真成LCI428來使用，這也是編碼器可以直接接在排列Laux-428進(jìn)行428XL儀器Laux-Encoder有線放炮系統(tǒng)的理論依據(jù)。把原圖Shot Ppro 2-428XL儀器連線中的LCI-428替換成Laux-428，即變成428XL儀器Laux-Encoder有線放炮系統(tǒng)。信號(hào)流程框圖[2]如圖1所示。

圖1 有線放炮系統(tǒng)信號(hào)流程框圖

從 Shot Pro 2控制器出來的 RS232 連線連接到 Laux428 XDEV2 連接器的串行端口。Shot Pro 2控制器的輸出時(shí)斷信號(hào)送入記錄系統(tǒng)。詳細(xì)的放炮時(shí)序過程與無線放炮時(shí)序模式完全相同。(把LCI428換成Laux428)。具體如圖2所示。

圖2 LCI428無線及 Laux428有線放炮方式時(shí)序圖

當(dāng)排列準(zhǔn)備好后，操作員用鼠標(biāo)點(diǎn)擊operation菜單上“GO”命令，啟動(dòng) 428XL儀器 的采集程序。在完成建排之后，由排列Laux428的xdev2端口(G、A管腳)經(jīng)由(xdev2-blaster cable)連線，通過向編碼器發(fā)送爆炸機(jī)ID的信息，對(duì)編碼器進(jìn)行初始化。以同樣方式由Laux428的L、M管腳向編碼器發(fā)出點(diǎn)火FO信號(hào)，儀器同時(shí)開啟時(shí)斷窗口。檢測(cè)編碼器是否產(chǎn)生了CTB，如在TB窗口內(nèi)沒檢測(cè)到CTB，儀器自動(dòng)產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)斷(ITB)，啟動(dòng)采集記錄程序，此時(shí)，監(jiān)視器上 ITB燈點(diǎn)亮，表明所放炮為廢炮。如果在TB窗口內(nèi)檢測(cè)到編碼器經(jīng)由(xdev2-blaster)連線發(fā)給Laux428的CTB，在檢測(cè)到CTB的同時(shí)也開始采集地震數(shù)據(jù) ； 在此期間譯碼器通過電臺(tái)發(fā)送驗(yàn)證時(shí)斷、井口等PFS信號(hào)。編碼器收到PFS信號(hào)后，一方面通過xdev2-blaster 電纜中的 RS232串口連線(P、R管腳)，將爆炸信號(hào)、井口等數(shù)字信息以ASCII碼形式發(fā)到Laux428，經(jīng)電纜傳回主機(jī)；另一方面對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，并在1.0 s、1.5 s 、2.0 s(主從放炮方式時(shí)間間隔為2.5 s、3.0 s、3.5 s)時(shí)間處(由D、B管腳)順序輸出譯碼器鐘TB、驗(yàn)證TB、井口信號(hào)，編碼器CTB由J、K管腳輸出，它們分別由在排列上提前指定的兩個(gè)輔助道記錄下來。管腳詳細(xì)連接如圖3所示。

圖3 具體管腳連接圖

圖3中，Laux-428的Xdev2端口經(jīng)轉(zhuǎn)換連線(XDEV2—BLASTER CABLE)轉(zhuǎn)成blaster接口后與shot pro 2 編碼器連接[3]。

2 428XL儀器Laux-Encoder有線放炮系統(tǒng)野外設(shè)備連接方法

為區(qū)別于LSS有線放炮方式和LCI428無線放炮方式，該放炮方式稱為428XL儀器Laux-Encoder有線放炮系統(tǒng)。它主要由Laux428、爆炸機(jī)控制器和輔助道組成，Laux428與爆炸機(jī)控制器共用12 V電源。Xdev2-blaster專用電纜接在Laux428的xdev2插口上，另一端連接爆炸機(jī)控制器的blaster端口。此電纜作用等同于遙爆系統(tǒng)與主機(jī)的接口電纜，負(fù)責(zé)傳輸FO、CTB及井口ASCII碼信息。詳細(xì)結(jié)構(gòu)見表1[4]。

表1 Xdev2-blaster內(nèi)部連線結(jié)構(gòu)圖

爆炸機(jī)控制器由Shot Pro 2編碼器和GM338電臺(tái)組成，電臺(tái)使用高增益天線，編碼器通過Shot Pro 2—428XL 電纜與其它部件連接，連接方式與無線放炮方式相同。Laux428與兩個(gè)FDU輔助道串接進(jìn)排列里，但不一定非要置于排列上。為尋找與炮點(diǎn)和儀器停點(diǎn)之間的最佳通訊位置，也可使用排列加長線，如停在地形較高skyhole或helipad直升機(jī)作業(yè)點(diǎn)。注意使用加長線后，該系統(tǒng)離排列上最近的fdu電纜總長度要小于110 m。為提高生產(chǎn)效率，428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)可以與無線放炮方式以及無線中繼模式同時(shí)進(jìn)行；也可以在排列上同時(shí)接入多套428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng),接入點(diǎn)位置不受限制。具體連接如圖4[5]所示。

圖4 有線系統(tǒng)接入排列示意圖

3 428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)儀器參數(shù)設(shè)置

3.1 輔助道設(shè)置

由于每套放炮系統(tǒng)都需要配備各自的輔助道，分別記錄各自系統(tǒng)編碼器輸出的模擬信號(hào)道和數(shù)字信號(hào)道信息。故使用幾套放炮系統(tǒng)，在layout菜單中就需定義幾對(duì)輔助道。如圖5所示。

圖5 輔助道設(shè)置

3.2 處理類型設(shè)置

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，往往同時(shí)使用兩套(有線無線相結(jié)合)以上放炮系統(tǒng)，根據(jù)野外通訊變化，靈活選用不同放炮系統(tǒng)。所以需要設(shè)置不同的放炮處理類型與之相匹配，428XL儀器有線放炮系統(tǒng)僅有三個(gè)參數(shù)不同于無線放炮，其它參數(shù)設(shè)置與無線方式相同。如圖6所示。

1)firing order 參數(shù),僅LCI無線放炮方式才根據(jù)blaster端口實(shí)際連接情況，選擇正確的plug 1 或plug 2。有線方式此項(xiàng)參數(shù)無意義，保留缺省值即可。

2)box type參數(shù),無線方式選擇LCI428，有線方式選擇Laux428，并分別輸入各自的序列號(hào)。

3)每組輔助道與各自放炮系統(tǒng)的LCI或laux配合使用，在各自的處理類型頁面分別設(shè)置。

圖6 處理類型設(shè)置

3.3 更改炮表中的處理類型

根據(jù)野外實(shí)際情況，在source shot setup中把process type就近分配給炮點(diǎn)[6]。

當(dāng)野外設(shè)備連接完畢，交叉站的數(shù)據(jù)燈正常閃爍后，炮手用爆炸機(jī)電臺(tái)與儀器進(jìn)行通訊測(cè)試，通訊通暢后，設(shè)置編碼器為正常工作狀態(tài)即可開始放炮生產(chǎn)。在生產(chǎn)期間，如果不使用無線中繼輔助模式，則不需要炮手更改編碼器任何參數(shù)，僅需要手持一部電臺(tái)，在儀器和爆炸工之間做語音聯(lián)絡(luò)即可。

4 428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)延遲對(duì)比測(cè)試

428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)與無線放炮屬于兩種不同的放炮方式，在開工前必須對(duì)其系統(tǒng)延遲做對(duì)比測(cè)試。為了做到測(cè)試的可對(duì)比性，應(yīng)采用相同的地面設(shè)備和遙爆系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。為保證測(cè)試精度，應(yīng)使用儀器最高0.25 ms采樣率、最小相位濾波采集數(shù)據(jù)。測(cè)試結(jié)果主要比對(duì)鐘TB、譯碼器高壓信號(hào)和零時(shí)計(jì)時(shí)線三者之間的關(guān)系，具體連接方式如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)延遲測(cè)試連接

從譯碼器高壓起爆柱上引出高壓信號(hào)，經(jīng)過10 Ω電阻衰減后短路，纏繞到檢波器外殼上。檢波器把感應(yīng)到的高壓脈沖信號(hào)送到FDU，由儀器記錄下來，同輔助道上的CTB信號(hào)比對(duì)。經(jīng)過現(xiàn)場處理機(jī)處理分析，Laux428有線放炮與LCI無線放炮方式均無延遲，可以正常生產(chǎn)。信號(hào)比對(duì)如圖8[7]所示。

圖8 TB、高壓信號(hào)對(duì)比

5 428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)在巴新PRL21區(qū)塊實(shí)際使用方法和效果

巴新PRL21二維地震區(qū)塊,雨林茂密，遍布深溝陡坎，整個(gè)工區(qū)，沒有一個(gè)合適的制高點(diǎn)做放炮中繼。按以往的生產(chǎn)模式，主要依靠儀器每3 km搬一次家的方式推進(jìn)。雨林作業(yè)，生產(chǎn)全部依賴直升機(jī)支持。儀器每挪一次點(diǎn)，需花費(fèi)至少3個(gè)小時(shí)，生產(chǎn)效率低下。為了提高生產(chǎn)效率，使用428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)、輔以無線放炮另加無線中繼相結(jié)合的方式施工，解決了放炮困難的問題。

以EK-02測(cè)線為例來介紹生產(chǎn)的流程。EK-02測(cè)線，全長27.5 km，共計(jì)551炮。儀器選擇兩個(gè)停點(diǎn)2C和1D，由于信號(hào)受到山脊的阻擋，這兩個(gè)停點(diǎn)前后約80炮使用的是LCI無線放炮，其余470炮使用428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)加無線中繼的方式生產(chǎn)。當(dāng)儀器停在2C(樁號(hào)1265附近)時(shí)，距離2A端點(diǎn)5 km以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出無線直接放炮的能力，即使架設(shè)一個(gè)無線中繼也不能滿足要求。必須在中間采取有428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)。由于2S12位置海拔相對(duì)較高，又是直升機(jī)作業(yè)點(diǎn)，上空無密林阻擋爆炸機(jī)信號(hào)，所以選為有線系統(tǒng)停點(diǎn)，1 081～1 177樁號(hào)之間的炮點(diǎn)使用428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)直接放炮。1 081小號(hào)邊由于地勢(shì)相對(duì)較低，又受到山脊的阻擋，需要在1 029附近高點(diǎn)上設(shè)置無線放炮中繼，使用428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)加中繼組合解決1 081低端放炮困難問題。在2s19 skyhole附近的高點(diǎn)上，又同時(shí)設(shè)置了第2個(gè)無線放炮中繼，從1 129有線放炮接入點(diǎn)到2C儀器停點(diǎn)之間，雖然深溝縱橫，處處是信號(hào)盲區(qū)，但采取428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)、無線和中繼的組合模式，輕松放完了2C儀器停點(diǎn)小號(hào)邊的炮點(diǎn)。然后儀器繼續(xù)停在2C位置不動(dòng)，用直升機(jī)把有線設(shè)備和放炮人員運(yùn)到大號(hào)邊，同理進(jìn)行大號(hào)邊生產(chǎn)，如圖9所示。

圖9 EK-02測(cè)線小號(hào)邊放炮部署方法

使用428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)，在PRL21區(qū)塊的7條測(cè)線上，儀器選了5個(gè)停點(diǎn)(5G-→5E-→2C-→1D-→2F)，就完成了過去放炮模式需要22個(gè)停點(diǎn)才能完成的工作量。節(jié)省了大量直升機(jī)飛行時(shí)間和儀器搬家的的時(shí)間。日放炮數(shù)同不使用有線放炮相比，提高一倍以上。詳細(xì)如圖10和圖11所示。

圖10 無線加中繼方式作業(yè)

圖11 有線放炮方式作業(yè)

6 結(jié)束語

428XL儀器Laux—Encoder有線放炮系統(tǒng)，在不增加額外設(shè)備投資的情況下，有效解決了雨林、山地、溝壑等復(fù)雜地區(qū)由于通訊不暢而放炮困難的問題。它比428XL的LSS有線放炮系統(tǒng)適應(yīng)性更強(qiáng)，更符合野外采集技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，連接結(jié)構(gòu)更簡單、可靠。428XL儀器Laux-Ecoder有線放炮系統(tǒng)在巴新熱帶雨林的實(shí)際運(yùn)用表明，該有線放炮系統(tǒng)是地震隊(duì)在熱帶雨林作業(yè)的首選方式，值得在國內(nèi)外石油物探生產(chǎn)中大力推廣應(yīng)用。