物探船地震調查系統的配置與設計

摘要：本文簡要介紹了物探穿地震調查系統的組成和功能，并梳理了系統設計思路。

關鍵詞：物探船 地震調查系統 配置 設計

1.綜述

物探船是高技術含量和高附加值的特種海工船舶，在海洋石油勘探領域起著至關重要的作用。

2. 地震調查系統

地震調查系統主要由電纜系統、氣槍槍陣系統、數據采集和處理系統、導航系統、空壓機系統、地震設備收放系統等組成。

2.1.電纜系統

電纜系統用于海洋區域地質調查及油氣資源調查中的地震勘探，電纜檢波器接收震源激發并通過海底及海底地層界面反射的地震波，地震道將采集到的反射信號濾波或合成處理后，傳輸到地震記錄系統。通過數據分析與處理，以獲得地下介質的結構構造等信息。

2.2. 氣槍槍陣系統

氣槍槍陣系統主要由氣槍浮筒、氣槍、炮纜、氣槍控制系統以及附屬設備等組成。氣槍槍陣用于海洋地震勘探，通過高壓氣體在氣槍腔中的瞬間釋放爆炸能量，產生地震波往海底傳播，獲得海底及海底各地層的結構構造等信息；槍控系統用于控制氣槍同步觸發、氣槍狀態監控，并與地震設備、導航定位系統進行通訊，收發數據。

2.3. 數據采集和處理系統

數據采集和處理系統主要用于在海洋地震勘探中，接收氣槍震源所激發傳播和反射的地震波，通過轉換形成單炮文件，傳輸至磁盤陣列存儲，并通過QC設備顯示單炮波形和單道剖面，實現海上地震勘探實時記錄和質量監控，以及現場實時指導地震資料的采集和處理，提高施工效率。在海上地震作業時，可以根據海上氣象、海域潮汐、海流、以及漁業活動情況結合工作目的，現場指導采集施工。對于工作中采集的地震資料數據導航數據進行處理。

2.4. 導航系統

導航系統主要用于物探調查船實時導航控制、海洋調查設備連接控制、調查設備資料采集和存儲。要求多專業同步作業，導航系統功能滿足各個調查專業的不同要求。導航系統主要由主機工作站等硬件部分以及軟件部分組成。

2.5. 空壓機系統

空壓機系統可為氣槍槍陣系統（即震源）提供連續不斷的穩定高壓空氣，

主要由空壓機及空壓機控制設備組成。

2.6. 地震設備收放系統

本系統主要用于采集電纜、氣槍陣列和槍纜姿態控制設備的布放、回收和海上維護等作業。主要包括以下配套設備。

2.6.1.炮纜絞車。用于收、放和拖帶炮纜及震源槍陣。炮纜絞車容繩量根據氣槍陣列需要布放的最大長度確定。

2.6.2.氣槍陣列儲存和收放裝置。軟式氣槍浮筒通常采用尾部弓型收放滑軌、尾部坡道及輔助絞車的方式收放，而硬式氣槍浮筒通常采用可伸縮懸臂粱式行吊收放。收放軟式氣槍浮筒需要震源甲板層高最好在3.5m～4m之間，當層高低于3m時，收放槍陣時容易損傷氣槍。收放硬式氣槍浮筒需要更高的震源甲板空間。甲板存放時，槍陣浮筒頭部與炮纜絞車的間距至少應保證在2m以上；槍陣尾部空間在2m以上為宜；兩列槍陣浮筒的橫向間距在1.5m以上時，具有較好的氣槍維修更換空間。弧形尾部坡道比斜直線尾部坡道更有利于在收放時保護氣槍。

2.6.3.輔助絞車。船艉地震調查設備作業區域內通常配備了大量的小型輔助絞車，輔助槍陣提升、拖曳、牽引操作。

2.6.4.電纜絞車及排纜器。用于采集電纜的收、放、拖帶及儲存。電纜絞車的容繩量按采集電纜和前導段的總長度考慮，其中前導段長度應略大于最大炮纜長度與最小炮檢距之和；而采集電纜長度與海水深度相當或更長。應盡量降低電纜絞車的垂向布置高度，提高船舶穩性。

2.6.5.備用電纜絞車。用于存儲備用電纜和更換故障電纜。絞車容繩量可按15%備用電纜考慮。

2.6.6.電纜拖點及收放裝置。電纜絞車通過拖點來拖帶采集電纜，拖點配有一個可垂向移動的支撐臂，兩個液壓缸使支撐臂上下移動。

2.6.7.電纜擴展繩絞車。電纜擴展繩絞車用于電纜擴展繩的收放、存儲。

2.6.8.尾標行吊。尾標行吊為可伸縮懸臂粱式行吊，用于尾標等設備的收放。

2.6.9.舷外擴展臂。擴展臂布置于調查船尾部舷側，可用于槍陣、擴展器或采集電纜的輔助擴展拖帶。

2.6.10.擴展器。用于三維作業時橫向擴展電纜和槍陣的拖帶，常采用甲板水平和舷側豎直兩種布置方式。根據電纜前導段長度和電纜橫向擴展距離，則需要選擇合適的擴展器型號，以提供足夠的橫向擴展力。

2.6.11.擴展器牽引絞車。用于擴展器的拖帶和收放。通常擴展器牽引?絞車的拖曳力遠遠大于電纜絞車和炮纜絞車，其基座需要特別加固。

2.6.12.擴展器牽引絞車排纜器。用于擴展器牽引繩排纜。

2.6.13.舷外擴展輪。用于擴展器牽引繩導向。

2.6.14.擴展器收放存儲裝置。用于擴展器的水平存放、翻轉及入水收放。

2.6.15.電纜裝卸架。用于備用電纜、電纜前導段和炮纜的更換。

2.6.16.物探維修艇。用于地震調查作業時電纜、水鳥等維護作業。布置在舷側或艉甲板，盡量布置在高度較低的位置。

3 .系統主要設計流程

地震調查系統設備組成龐大，內部接口關系復雜，且系統集成設計對調查船總體方案起著決定性的影響。物探船地震調查系統的設計流程可以梳理為以下幾個主要步驟：

3.1.根據物探船的使命任務，綜合考慮作業海區特點等因素，確定地震調查采集作業參數，如電纜數量、最小炮檢距范圍、最大炮檢距范圍和纜間距等。

3.2.地震調查系統集成設計，確定電纜系統、氣槍槍陣系統、數據采集和處理系統、導航系統、空壓機系統的主要技術指標，并據此完成各系統的設備選型及系統間的匹配性設計。

3.3.橫向擴展系統設計，確定電纜和氣槍陣列擴展方式、擴展系統受力分析計算、擴展器選型。

3.4.地震設備收放系統集成設計及設備選型，根據橫向擴展系統設計輸出，確定電纜絞車、炮纜絞車、擴展器牽引絞車的拖曳力、容繩量等主要技術指標，完成地震設備收放系統的匹配性設計及設備選型。

3.5.物探船動力負荷計算，船舶動力系統應滿足地震調查系統在額定航速下的拖曳力需求。

4. 結束語

我國物探船設計起步較晚，本文通過對地震調查系統的初步淺析和思考，以促進我國海洋地震調查技術發展，縮小與發達國家的差距。

參考文獻：

[1] 毛寧波，褚榮英.海洋石油地震勘探[M].2004.