可攜式數字地震儀在OBN地震採集技術中的應用

OBC與OBN

隨著海域油氣勘探程度的不斷提高,勘探精度要求越來越高,勘探的難度也在不斷加大,還面臨著一系列重大的技術挑戰｡例如近海陸相沉積儲層薄､橫向變化快､水深變化劇烈,深水區域由於受到複雜海底地形的影響,中深層地震資料信噪比低､解析度低､成像效果差等,儲層評價及流體檢測可靠性差等難題｡傳統的海上拖纜技術以及海底電纜(Ocean Button Cable,簡稱OBC)技術已經不能滿足複雜水域環境的勘探要求｡

Ocean Button Cable

隨著科技的進步以及電子工業的發展,節點地震數據採集系統應運而生,海底節點(Ocean Button Node,簡稱OBN)技術的應用打破了傳統OBC使用維護成本高､觀測系統設計受限以及系統結構成為發展瓶頸的限制｡OBN技術帶來巨大優勢的同時也存在一些不足，與OBC工作模式相比，缺少了實時進行質量控制功能｡

Ocean Button Node

下面介紹一種基於DAQlink4，針對常見氣槍自激設計的實時質量監控輔助方法｡

海上氣槍震源

DAQlink4可攜式數字地震儀

DAQlink4可攜式數字地震儀是由Seismic Source公司研發的第四代可攜式數字地震採集系統｡該系統可以分別設置為獨立工作狀態､折射儀系統以及分布式地震反射儀系統｡DAQlink4地震採集系統採用高速24位ADC採樣｡每一DAQlink4單元支持6~24道模擬信號輸入｡DAQlink4系統使用標準的乙太網連接以及標準的TCP/IP網絡協議｡

→DAQlink4地震儀

DAQlink4系統由以下六部分組成：

DAQlink4單元､電纜､電源､GPS模塊､計算機和上位機軟體｡

DAQlink4可攜式數字地震儀在氣槍實時質控中是如何設置的？

01 設備連接與基本設置

1. DAQLink4可攜式數字地震儀是基於標準乙太網設計的地震儀,由計算機通過標準乙太網雙絞線進行參數設置｡DAQLink4默認IP位址是10.0.0.*,子網掩碼是255.255.255.0,因此將計算機與DAQLink4相連接之前,需要將計算機的IP位址設置不同於DAQLink4的IP位址10.0.0.*,子網掩碼設置為255.255.255.0;
2. 安裝上位機軟體Vscope,VScope用來管理DAQLink4單元,並以圖形化界面實時顯示地震道數據;
3. 通過標準乙太網雙絞線將DAQLink4連接到計算機,使用4針接頭將GPS模塊連接到DAQLink4;使用55針接頭將模擬檢波器電纜接入到DAQLink4;使用3針接頭將觸發線連接到DAQLink4;最後將12V電源通過2針接頭連接到DAQLink4單元;
4. 打開VScope上位機軟體,選擇Options菜單下的Device菜單項,進入DAQSetup對話框｡

經過上述三個步驟之後,DAQ Setup對話框會顯示連接到計算機的DAQLink4單元｡如圖1所示｡

圖1 Vscope主機連接界面

02 DAQLink4可攜式數字地震儀設置

DAQLink4可攜式數字地震儀與計算機連接完成以後,需要對DAQLink4進行針對性設置｡

選擇Options菜單下的Preferences菜單項,進入Preferences界面,在General選項卡下勾選Advanced Mode,如圖2所示,此時DAQ Settings設置界面如圖3所示，否則如圖4所示。

圖2 Vscope軟體通用界面設置

圖3 Vscope高級模式下DAQ Setting界面

圖4 Vscope非高級模式下DAQ Setting界面

採集設置

見圖3，DAQLink4可攜式數字地震儀是24道數字地震儀器,因此Acquisition選項卡下顯示的道數為24道,在施工工程中根據施工設計勾選需要的地震道數｡類型(Type)選擇Generic,增益(Gain)選擇1或者16(16能夠很好地匹配各種地震信號,因此建議選擇16),輸入(Input)首先選擇LoopBack進行儀器測試,測試結束之後選擇Normal｡根據施工參數選擇採樣率和記錄長度｡由於在施工工程中是通過DAQLink4與計算機連接進行實時質控,因此在此選項卡下面不要勾選Standalone Mode｡

觸發採集設置

DAQLink4可攜式數字地震儀提供多種觸發方式,分別有Auto､TimeBreak､InputChannel､GPSTime(PPS)､AuxInput和Event六種類型｡因氣槍每激發一次的同時,DAQLink4就要同步開始採集壓電檢波器的信號,氣槍控制器能夠產生閉合信號也可以產生TTL信號,因此DAQLink4選擇觸發源為TTL電平或者閉合信號的TimeBreak觸發類型,根據TTL電平或閉合信號特徵選擇下降沿觸發還是上升沿觸發｡然後自動開始(AutoStart)選項,選擇Disable,如圖5所示｡

圖5 Vscope觸發模式設置界面

GPS設置

目前,勘探使用的可攜式數字地震儀都不具有SPS導入功能,因此如何實現地震儀記錄的每一個地震記錄與炮點進行一一對應是將可攜式地震儀器應用到氣槍實時質控中的關鍵。DAQLink4提供了GPS模塊,DAQLink4使用GPS模塊進行授時並對內部時鐘進行校正｡當GPS模塊處於可用狀態時,DAQLink4將GPS接收到的UTC時間存儲到SEG-Y格式的地震記錄中｡在GPS選項卡下選擇GPS埠波特率19200,點擊Get Position按鈕獲取地理位置信息和時間信息,然後點擊Apply GPS Config應用GPS,如圖6所示｡經過上述三個步驟,DAQLink4單元設置完成｡

圖6 Vscope GPS設置界面

自動保存(Auto Save)設置

在使用DAQLink4進行實時氣槍質控時選擇自動採集選項,在Auto Save選項卡下面勾選Auto Save Single Records To Database和Auto Export Single Records to File,如圖7所示｡最後選擇單炮記錄輸出格式及輸出路徑｡

圖7 數據自動保存界面

03 DAQLink4在氣槍實時質控中的應用效果

通過設置不同容量的氣槍延遲､不同的時間激發來模擬氣槍自激,在試驗過程中,設置讓30cu.in單槍延遲1100ms激發,DAQLink4採集到的單炮記錄如圖8所示｡通過圖12可以清楚地看到單炮記錄中有明顯的雙初至｡

總結

OBN地震數據採集技術的應用改變了傳統的地震數據採集模式,使複雜水域環境的施工成為可能｡OBN技術的應用彌補了OBC技術的某些弊端,但不可否認的是OBN在實時質量控制方面缺少了OBC在這方面的優勢｡在OBN施工過程中,氣槍狀態的好壞直接影響著地震記錄的品質,因此如何全面監控氣槍狀態成為高效､高質完成採集任務的關鍵｡

本文通過使用DAQLink4輔助實現氣槍自激或漏氣的實時監測｡通過試驗,DAQLink4可攜式數字地震儀聯合使用小漂攬及第三方資料處理軟體能夠很好地實時監測氣槍自激和漏氣｡

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