拖纜地震數據采集實時質量控制系統的開發與應用

韋秀波，全海燕，羅敏學，邢筱君，昌松 （中石油東方地球物理勘探有限責任公司深海物探處，天津300457）

黃少卿，劉依依 （中石油東方地球物理勘探有限責任公司物探技術研究中心，河北 涿州072751）

深海拖纜地震資料采集的現場質量監控技術是確保深海拖纜地震資料質量和提高生產效率最重要的技術環節之一。拖纜地震資料采集質量控制模塊所需要實施的過程，是及時獲取地震數據采集過程中記錄在SEG－D數據中的各采集設備的工作狀態數據和地震數據，并以快速、靈活、直觀的方式展現出來，以達到實時監控地震數據采集設備工作狀態、環境因素和地震資料品質的目的。同時，為了滿足數據量大、施工連續的深海拖纜地震資料采集特點，采用實時監控技術，即當有新的采集數據道來時，通過信號觸發機制，自動地進行相關識別，并完成相關的質量監控分析，彌補導航系統、儀器記錄系統、氣槍控制系統所不能完成的在線實時質量控制功能。筆者主要闡述了拖纜地震數據采集實時質量控制系統的主要功能，以及該系統在實際生產中的應用效果。

1 系統的主要功能及特點

1.1 主要功能

拖纜地震數據采集實時質量控制系統可實現的功能主要包括實時自定義道頭讀取與分析、實時輔助道分析、實時近道排齊、實時共炮疊加、實時共纜疊加、實時共通道疊加、實時RMS（均方根）振幅計算與分析、數據庫操作管理和質控成果輸出等部分，采用多線程機制實現。其中，道頭實時讀取與分析以及RMS振幅實時計算分析將存儲為數據庫，可以隨時以二維或三維圖型模式展示質量控制結果；而地震數據屬性分析主要是以地震剖面形式實時顯示，顯示界面直觀，交互功能非常實用。

1.2 系統特點

系統界面繼承了GeoEast平臺的風格和特點，實現了功能模塊交互功能，集成化程度高，參數預設后，為所有功能提供了計算參數，用戶不需單獨再為各模塊設計參數，容錯能力也相對提高，為用戶實現實時交互質量控制提供了良好的平臺。

2 應用效果

該系統已經在多支拖纜船隊的多個拖纜地震采集項目中得到了廣泛應用，應用工作量約為36000km，合計144萬炮，取得了很好的應用效果，得到用戶以及甲方的高度認可。特別是對氣槍近場子波的實時質量控制為監控氣槍陣列漏氣提供了一個全新的方法和方式，能實時、準確、快速地檢測氣槍陣列的故障。

2.1 實時野外數據道頭讀取與監控

目前拖纜地震采集通常的野外記錄格式為SEG－D 8058格式，在地震數據頭塊，特別是外部頭塊記錄了氣槍、采集電纜、導航等各子系統的工作狀態數據，并存儲在特定位置，通過讀取上述信息可以對各采集子系統的工作狀態以及參數進行實時監控。如野外文件號、炮號、測線號、氣槍的激發同步、氣槍工作壓力、氣槍激發容量、陣列深度等重要設備狀態及參數信息。在對原始數據進行讀取的同時，提取道頭信息并以圖像化的方式來進行質量控制，可以快速排除設備故障導致的質量問題。常規采集規定的氣槍壓力為2000psi（1psi＝6.895kPa），上下浮動不能超10%，從圖1中顯示的散點值就可以監控道頭中的壓力值變化情況［1］，可以看出黑色箭頭所示的炮點號處壓力傳感器的壓力顯示異常起跳。

2.2 實時輔助道監控

拖纜地震數據的輔助道中通常記錄了各系統時鐘（TB）、水斷道、GPS授時以及近場子波信號。該系統可以實時監控系統時鐘信號，如圖2箭頭所示，TB信號重復，能監控采集與激發的時鐘信號，確保氣槍激發和儀器記錄同步。在進行現場質量監控時，往往需要抽查儀器的記錄參數是否正確，如查看文件號、輔助道數、地震記錄道數、炮點號、儀器使用的前放增益等信息［3］。特別是安裝在氣槍陣列上用來監控氣槍工作狀態的水聽器所記錄的震源激發的近場子波可以用來監控氣槍的激發狀態，諸如氣槍同步、氣管漏氣和氣槍壓力變化等狀態。圖3展示了實時近場子波監控界面在生產中出現氣槍氣管有漏氣現象（圖3中的橢圓框），監控人員可以根據實時監控的結果，及時采取措施排除故障。

2.3 炮集屬性實時疊加

利用拖纜地震數據采集接收道固定不變的特點，開發了共炮點疊加、共接收點疊加、共纜疊加等實時疊加處理功能，用于放大顯示接收電纜設備固有缺陷或外界的固定干擾在地震資料上的表現，從而達到質量監控的目的。實時共炮集疊加技術通過對大量地震炮集數據進行非動校正疊加，因電纜存在的故障導致的疊加響應會得到成百上千倍的放大，因此可以有效識別，即使在單炮上體現出的電纜非常弱小的故障（肉眼無法識別），通過該方式都能有效地分辨。該技術可以在線監控電纜漏電、奇偶錯誤、尖脈沖干擾、掛漂浮物大野值噪聲等現象。圖4為實時共炮集疊加檢測電纜漏電等現象（圖4中小散點所示）。

2.4 RMS振幅實時計算與監控

RMS振幅分析技術是拖纜地震數據采集過程中主要的質量控制方法之一，其主要功能就是評估信號的能量以及噪聲的發育水平，也可以監控電纜的狀態，其方法是取地震資料某一時窗內采樣點的RMS振幅反映該時窗內采樣點的能量水平［2］。在現場質量控制過程中，RMS振幅分析技術能直觀地凸顯有故障的電纜（圖5、6中橢圓框所示即為異常）。

圖1 壓力傳感器工作狀態異常

圖2 系統TB信號實時監控

圖3 實時近場子波監控界面

2.5 近道排齊實時監控技術

近道初至排齊是在未加觀測系統的炮集上把每炮的某一相同的通道提取出來并排列在一起形成新的數據集，主要用來快速檢查原始數據近道噪聲情況以及地震記錄的正確性。通過對地震數據抽取近道數據，并實時顯示，可以大致了解數據采集過程中出現的異常噪聲。同樣，對輔助道的排齊可以實時監控采集系統記錄時間是否正確，也可以對進場子波進行實時快速檢查，可以排查氣槍自激的現象，從而達到對氣槍設備狀態的實時監控。圖7是采用實時近道排齊的方法對近場子波信號進行排齊，可以快速鎖定氣槍自激的炮集（圖7橢圓框中即為氣槍自激現象）。

圖4 共炮集疊加監控電纜狀態

圖5 實時RMS振幅計算與分析

圖6 RMS振幅分析三維圖

3 結論

圖7 氣槍自激現象實時質量控制

拖纜地震數據采集實時質量控制系統是在拖纜地震資料采集過程中針對數據采集設備系統工作狀態以及地震數據質量進行實時控制的技術，通過在多個拖纜地震數據采集項目中的應用，取得了非常好的效果。

1）根據拖纜地震數據采集特點，具備地震數據采集各要素實時質量控制的全新模式，改變了傳統作業下線后才能發現問題的方式，提高了施工效率，節約了地震數據采集成本，提高了地震資料的質量。

2）系統界面完全交互操作，界面簡潔，不需要用戶組織作業，參數預置，人工干預少。

感謝東方地球物理勘探有限責任公司深海物探處提供資料分析與應用，感謝東方地球物理勘探有限責任公司國際部和物探研究中心的專家與領導對本軟件系統研發與應用的大力支持。

［1］全海燕，韋秀波，郭毅，等 .利用地震道頭數據進行深海拖纜地震數據采集質量控制技術 ［J］.石油地球物理勘探，2009，44（6）：651～655.

［2］昌松，全海燕，羅敏學，等.RMS分析技術在拖纜地震資料采集質量控制中的應用 ［J］.石油地球物理勘探，2010，45（增刊）：13～17.

［3］郭毅，陳浩林.GeoRes儀器磁盤SEG－D文件的分析及其道頭查看軟件 ［J］.物探裝備，2008，18（4）：254～257.