劉洋

摘 要 隨著計算機、通信技術(shù)、地震勘探技術(shù)的日益完善和發(fā)展，地震勘探儀器也逐漸在地震數(shù)據(jù)采集工作中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，并且各種先進(jìn)的儀器設(shè)備中還集結(jié)了電子技術(shù)、傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機技術(shù)等高科技手段，有效促進(jìn)了我國地震勘探行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展?；诖?，本文簡要分析了地震勘探數(shù)據(jù)的格式及存儲介質(zhì)，為不同地震數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換提供了理論方面的參考，旨在為生產(chǎn)單位及工作人員的生命財產(chǎn)安全提供基本保障。

關(guān)鍵詞 地震勘探 SEG-Y數(shù)據(jù)格式 儲存介質(zhì)

中圖分類號：P315.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）01-0118-03

目前，我國正面臨著能源緊張的新局勢，使得我國石油勘探行業(yè)背負(fù)著沉重的壓力，特別是在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備基礎(chǔ)上，還需要完成大面積、大道數(shù)、高分辨率的地震勘探任務(wù)，然而我國現(xiàn)有的地震勘探方式、地震儀設(shè)備基本趨于完善和成熟，并且無法對現(xiàn)有地震勘探儀器進(jìn)行改變，只能針對地震勘探數(shù)據(jù)的格式和儲存介質(zhì)進(jìn)行研究和分析，以此在誤操作前提下為已改變數(shù)據(jù)格式的文件和丟失的數(shù)據(jù)恢復(fù)提供理論方面的參考。

1 地震勘探數(shù)據(jù)的格式

1.1 SEG-D數(shù)據(jù)格式

在SEG-D數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)中，將多種數(shù)據(jù)信息存儲在一個數(shù)據(jù)塊Block中，但數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)段字頭無法對記錄信息進(jìn)行合并。Block中合并的數(shù)據(jù)存儲大小基本相同，但將多個數(shù)據(jù)文件合并后的Block大小卻并不相同，其最大體積也控制在128千字節(jié)以內(nèi)。與此同時，SEG-D數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)還有著較高的靈活性與簡便性，但這種格式的靈活多變性又會導(dǎo)致數(shù)據(jù)格式混亂。究其根本原因在于SEG-D數(shù)據(jù)格式記錄塊有著大小不同的數(shù)據(jù)文件段頭，特別是在數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)記錄塊信心等方面也存在明顯差異，這在一定程度上降低了解編模塊的通用性，使得便捷模塊無法有效解析野外彩帶。此外，SEG-D數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)中已明確規(guī)定，在每個磁帶的起始位置設(shè)置一個儲存標(biāo)志，主要用于記錄磁帶參數(shù)信息或格式參數(shù)等。SEG-D數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)還對數(shù)據(jù)磁道段頭第十二個字節(jié)作出了明確規(guī)定，若字節(jié)內(nèi)容為03，則證明該磁道已重新進(jìn)行了編寫，且數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不只修改了該磁道中的一個數(shù)據(jù)值。對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時，若數(shù)據(jù)出現(xiàn)傳輸錯誤，那么該系統(tǒng)采樣值將會自動發(fā)出示警信號，而采集數(shù)據(jù)設(shè)備也會復(fù)制前一次采樣值，或者通過處理差值來獲得缺失的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)采集設(shè)備對地震設(shè)備噪聲進(jìn)行處理時，若參數(shù)配置相同，說明此數(shù)據(jù)信息已進(jìn)行過編輯或修改。

1.2 SEG-Y數(shù)據(jù)格式

SEG-Y數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)不僅是地震勘探數(shù)據(jù)格式，還是規(guī)范的地震數(shù)據(jù)交換格式。SEG-Y數(shù)據(jù)格式在數(shù)據(jù)處理、解編過程中，通常需要按照SEG-Y格式標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輸出。實際上SEG-Y數(shù)據(jù)格式可以在兩個系統(tǒng)設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和傳輸，而SEG-Y數(shù)據(jù)格式的文件頭數(shù)據(jù)與道頭數(shù)據(jù)又由2Byte、4Byte組成。但系統(tǒng)結(jié)合實際需求擴(kuò)展SEG-Y數(shù)據(jù)格式時，有些系統(tǒng)對1Byte數(shù)據(jù)進(jìn)行了定義，有些系統(tǒng)則定義了4Byte浮點數(shù)據(jù)，還有部分系統(tǒng)將位置正確的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)移到了其他位置，由此形成不規(guī)范的SEG-Y數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，SEG-Y數(shù)據(jù)信息的提取過程可視為數(shù)據(jù)解析過程，系統(tǒng)也有著一套特定的SEG-Y數(shù)據(jù)格式處理標(biāo)準(zhǔn)，如CCG格式、OMEAG等系統(tǒng)各自都有著不同的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)錄入模塊支持下，可以將SEG-Y數(shù)據(jù)格式過渡轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)內(nèi)部格式標(biāo)準(zhǔn)，或者借助程序?qū)?nèi)部格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為SEG-Y數(shù)據(jù)格式實現(xiàn)共享與傳輸，以此為其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、解析提供便利。這種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就是數(shù)據(jù)輸入、輸出以及SEG-Y數(shù)據(jù)格式與其他格式之間的轉(zhuǎn)換。實際上SEG-Y數(shù)據(jù)格式可以存儲到磁盤中，并以數(shù)據(jù)塊的形式存儲到磁帶上。磁帶中存儲的SEG-Y數(shù)據(jù)格式文件，前端由磁帶標(biāo)簽記錄信息Block塊組成，并且這種Block塊具有一定的可選擇性[1]。

1.3 道塊數(shù)據(jù)格式

地震生產(chǎn)施工普遍以SEG-D記錄格式為主，特別是磁帶上的記錄道主要通過間隔Gap來劃分出多個數(shù)據(jù)塊。在實踐過程中應(yīng)用道塊記錄模式，盡管可以有效縮短系統(tǒng)循環(huán)時間，但同樣會使得多個道塊被劃分到某個單獨的數(shù)據(jù)塊中，并且不是所有磁道Block的占據(jù)空間都相同。實際上道塊可以將不同磁道進(jìn)行聚集，而道塊記錄模式下的磁帶記錄也并非標(biāo)準(zhǔn)的SEG-D記錄格式，并且只有在408UL地震儀才能讀出。因此，在道塊數(shù)據(jù)格式使用過程中，無法在現(xiàn)場讀帶，后續(xù)數(shù)據(jù)掃描、處理工作也無法順利進(jìn)行。盡管3592磁帶機有較高的記帶速度和工作效率，其容量也相對較大，但在實施過程中仍然會面臨多個方面的問題，即便是廢炮補井也無法挽回這一損失，還會耗費龐大的經(jīng)濟(jì)成本，甚至引發(fā)嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，因此在地震勘探儀器系統(tǒng)使用期間，必須積極研發(fā)更為簡便、高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模式。

2 地震勘探數(shù)據(jù)的儲存介質(zhì)

目前地震勘探設(shè)備的數(shù)據(jù)儲存介質(zhì)大多為IBM-3490磁帶機、3580磁帶機、3592磁帶機、NASS磁盤、磁盤陣列等。我國現(xiàn)有的技術(shù)規(guī)范中已明確提出需要將地震勘探數(shù)據(jù)信息存儲到IBM-3590磁帶機，究其根本原因在于ISM-3590磁帶機的抗震性能較差，在地震數(shù)據(jù)信息勘探、采集過程中將會面臨較高的難度，因此在地震勘探現(xiàn)場基本不選擇此類磁帶機進(jìn)行地震數(shù)據(jù)信息的勘探與采集。將采集到的數(shù)據(jù)信息上傳到數(shù)據(jù)處理中心后，還需要利用IBM-3590磁帶機進(jìn)行存儲。在地震三維數(shù)據(jù)采集過程中，由于現(xiàn)有的技術(shù)手段有限，使得大多線束數(shù)據(jù)信息被混亂記錄到同一磁帶中，并且在二維地震數(shù)據(jù)采集過程中，還需要將同一個線束地震數(shù)據(jù)記錄到相同的磁帶中。因此，地震勘探數(shù)據(jù)需要利用儀器每隔一日或數(shù)日在現(xiàn)場進(jìn)行處理，同時留下備份數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)記錄到磁帶中時，還需要待現(xiàn)場處理機讀取數(shù)據(jù)后，及時上交原始磁帶。當(dāng)數(shù)據(jù)處理中心接收到原始磁帶，就可以存儲到IBM-3590磁帶機。若選擇NAS盤、磁盤陣列等方式存儲地震勘探數(shù)據(jù)，則需要在地震隊現(xiàn)場處理過程中將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到磁帶上，待移交給數(shù)據(jù)處理中心后，再次完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲[2]。

2.1 地震勘探常用磁帶機

目前較為常見的地震勘探數(shù)據(jù)存儲磁帶機主要包括以下幾種類型：第一，IBM-3490E磁帶機。這種磁帶機運用了線性數(shù)據(jù)記錄技術(shù)，主要利用清洗帶來完成磁帶機磁頭的清潔與保養(yǎng)工作，整體呈現(xiàn)出了良好的可靠性與穩(wěn)定性。與此同時，IBM-3490E磁帶機還有著較低的數(shù)據(jù)傳輸率，在三維施工過程中需要花費20s以上的時間記錄一炮所需時間，在一定程度上阻礙了采集進(jìn)度，并且這種磁帶機的數(shù)據(jù)記錄密度小、磁帶存儲空間小，尚無法兼容IBM生產(chǎn)的其他磁帶機，因此這種IBM-3490E磁帶機目前已在市場中停產(chǎn);第二，IBM-3580磁帶機。這種磁帶機的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)15MB/s，數(shù)據(jù)記錄方式也與IBM-3592大體相同，均以線性蛇形的記錄技術(shù)為主。其數(shù)據(jù)記錄密度相比于IBM-3592磁帶機更小，主要通過清洗帶來清潔保養(yǎng)磁帶機的磁頭，在穩(wěn)定性、可靠性上比IBM-3590磁帶機更顯著，但卻無法兼容IBM-3590磁帶機。此外，這種IBM-3580磁帶機還具有重量小、體積輕的優(yōu)勢，因此在儀器車上還體現(xiàn)出了良好的抗震性能。目前我國部分區(qū)域的地震儀配備了IBM-3590磁帶機，經(jīng)現(xiàn)場試驗研究表明，這類磁帶機對野外環(huán)境及技術(shù)要求有著較高的適用性;第三，SONY-SAIT磁帶機。該型號磁帶機的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)30MB/s，其中第一代磁帶機產(chǎn)品容量大約為500GB左右，更新后的產(chǎn)品磁帶容量增大。這種磁帶機采用螺旋掃描方式完成數(shù)據(jù)記錄，主要通過內(nèi)部活性磁頭來清潔保養(yǎng)磁帶機，這類磁帶機在數(shù)據(jù)記錄、存儲的安全性與穩(wěn)定性上比IBM-3490與IBM-3592更顯著，但其磁帶空間過大，一旦數(shù)據(jù)存儲變滿，將會面臨較高的安全風(fēng)險。而SONY-SAIT磁帶機的優(yōu)勢在于其可以兼容不同類型的SQIT產(chǎn)品，目前尚未在主流地震勘探設(shè)備中得以廣泛應(yīng)用;第四，IBM-3592磁帶機。該磁帶機數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)40MB/s，磁帶容量規(guī)格以30GB、60GB為主，且出售成本較為高昂。該類磁帶機也采用了線性蛇形數(shù)據(jù)記錄方式，利用清洗帶對磁帶機磁頭進(jìn)行清潔保養(yǎng)。相比于IBM-3590有著較高的穩(wěn)定性與可靠性，但無法兼容IBM-3590。目前已有企業(yè)將這類IBM-3592磁帶機配備到了主流地震勘探設(shè)備上，在野外環(huán)境中也體現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性，還達(dá)到了基本的技術(shù)要求。但在實際使用過程中磁帶容量相對較大，且每盤磁帶中的數(shù)據(jù)存滿后還需要移交，整體需要面臨較高的風(fēng)險。最重要的是，在二維采集過程中每條線的數(shù)據(jù)量普遍不足10GB，若只在一盤磁帶上記錄數(shù)據(jù)將會造成不必要的成本浪費。

2.2 NAS技術(shù)

NAS技術(shù)又稱為網(wǎng)絡(luò)附加存儲技術(shù)，站在儲存結(jié)構(gòu)這一角度，NAS可以視為功能單一、簡便的計算機，其在結(jié)構(gòu)上遠(yuǎn)比計算機更簡化，外觀上與家電產(chǎn)品設(shè)備有著較高的相似性，都需要電源及控制鈕來完成相關(guān)操作。NAS本質(zhì)上屬于一種網(wǎng)路數(shù)據(jù)儲存、文件備份設(shè)備，按照TCP/IP協(xié)議在局域網(wǎng)中完成通信，并以文件輸入、輸出的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與傳輸。

2.2.1 NAS分類

目前現(xiàn)有的NAS主要包括以下幾種類型：第一，電器型服務(wù)器。電器型服務(wù)器是NAS系統(tǒng)中最低端的一種產(chǎn)品設(shè)備，其并不需要附件存儲設(shè)備，主要用于提供網(wǎng)絡(luò)存儲空間。由于這種產(chǎn)品設(shè)備不具有高性能組件及相關(guān)管理機制，因此需要花費的成本也相對較少，在安裝、管理、維護(hù)等方面也有著良好的漸變性，對IT資源有限的中小型企業(yè)或需要遠(yuǎn)程辦公的企業(yè)有著較高的適用性。這種電器型服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)工作組環(huán)境中起到了決定性作用，可以充分滿足中小型企業(yè)與有著遠(yuǎn)程辦公需求的企業(yè)所需的所有局域網(wǎng)絡(luò)功能，真正意義上達(dá)到了用戶提出的所有要求;第二，工作組NAS。對于存儲需求相對較小的中小型企業(yè)而言，其可以將工作組NAS作為首要選擇。工作組NAS可以滿足數(shù)百GB到1TB左右的存儲需求，而某些以商務(wù)辦公軟件、大型數(shù)據(jù)庫為主的企業(yè)大體需要10TB左右的存儲空間，因此只能選擇中型工作組NAS。經(jīng)調(diào)查研究表明，有60%以上的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器是作為文件中轉(zhuǎn)服務(wù)器使用的，但這種方式并非最佳的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)解決方案。NAS才是解決資本投資、簡化專業(yè)人士管理問題的最佳技術(shù)手段，并且NAS系統(tǒng)的組裝也較為簡便，也無需停止正在運行的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，甚至只需要幾天時間就能組裝一個完整的多功能NAS服務(wù)器;第三，中型NAS。通常情況下，中型NAS技術(shù)方案有著良好的可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性，還兼具了低端NAS服務(wù)器的優(yōu)勢，同時系統(tǒng)安裝簡便、提供了專門的網(wǎng)絡(luò)儲存空間、管理維護(hù)具有一定的便利性。中型NAS相比于電器型服務(wù)器、工作組NAS的售價更加昂貴;第四，大型NAS。對于高端產(chǎn)品而言，NAS系統(tǒng)的可擴(kuò)展與實用性功能將會發(fā)揮至關(guān)重要的作用。如FC4500以及FC/IP4700這兩種型號的產(chǎn)品設(shè)備，分別提供了兩種不同規(guī)格、不同型號的機架，兼容熱插拔功能，最高可支持7.3TB大小的空間。最新發(fā)布的4700系列Clarion型號產(chǎn)品還采用了變色龍技術(shù)架構(gòu)，在NAS系統(tǒng)中即可對其中的組件服務(wù)進(jìn)行定義。該產(chǎn)品與前一代產(chǎn)品在其他方面也有著較高的相似性，都具備高性能中央處理器、四個前端及后端光纖通道。最重要的是，該產(chǎn)品可以提供良好的可靠服務(wù)及技術(shù)支持服務(wù)，各種不同網(wǎng)絡(luò)類型的管理軟件還能實現(xiàn)互聯(lián)[3]。

2.2.2 NAS備份的特點

NAS備份的特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，相比于其他存儲設(shè)備，NAS備份有著工業(yè)級生產(chǎn)工藝水平，特別是在穩(wěn)定性、可靠性以及安全性等方面更是有著明顯優(yōu)勢;第二，NAS備份中應(yīng)用了精準(zhǔn)的磁軌備份技術(shù)、增量化技術(shù)以及差異化技術(shù)，切實保障了數(shù)據(jù)備份的完整性以及數(shù)據(jù)恢復(fù)的可行性，某些型號的NAS產(chǎn)品還有著完善的自動化、規(guī)范化備份管理機制;第三，NAS備份的操作系統(tǒng)簡便，其IE瀏覽器的訪問模式更是能有效預(yù)防黑客、木馬病毒的侵襲，極大地提高了NAS產(chǎn)品的安全性與可靠性;第四，NAS備份的賬號管理機制可以有效減輕數(shù)據(jù)管理的工作負(fù)擔(dān)，使得相關(guān)工作人員獲得一定的數(shù)據(jù)操作權(quán)限，從源頭上避免了服務(wù)器內(nèi)部出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂或數(shù)據(jù)泄露等情況;第五，NAS備份保留了傳統(tǒng)磁盤陣列技術(shù)，通過RAID組技術(shù)與磁盤熱插拔技術(shù)對備份數(shù)據(jù)進(jìn)行自動還原，以此達(dá)到節(jié)約NAS產(chǎn)品維護(hù)成本的目的;第六，NAS技術(shù)還有著遠(yuǎn)程訪問、備份等功能優(yōu)勢，有效突破了地域上的局限性，整個安裝流程也較為簡便，面對數(shù)據(jù)故障問題時更是能發(fā)揮更高效的作用;第七，NAS備份有著優(yōu)越的異構(gòu)平臺兼容性，可以實現(xiàn)跨平臺數(shù)據(jù)備份操作，并為IT資源設(shè)備的高效化、科學(xué)化提供基本保障，同時有效避免IT資源設(shè)備出現(xiàn)重復(fù)投資或閑置浪費等不良現(xiàn)象。

3 結(jié)語

目前我國地震勘探儀器愈發(fā)趨于完善和成熟，在工作原理和技術(shù)要求上短時間也不會發(fā)生明顯變動，并且地震勘探工作在日后開展過程中仍然以SEG-D數(shù)據(jù)格式為主。由于一線工作人員在地震勘探過程中，仍然會面對面積大、炮數(shù)多、強度高等方面的問題，而操作不當(dāng)也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)格式發(fā)生不同程度的改變，因此在實踐過程中還需要將道塊模式轉(zhuǎn)變?yōu)镾EG-D數(shù)據(jù)格式。在地震勘探未來發(fā)展趨勢中，將會以NAS為主要存儲方式，這也是推動地震勘探工作實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 王華忠.“兩寬一高”油氣地震勘探中的關(guān)鍵問題分析[J].石油物探，2019，58（03）：313-324.