Sercel 428XL采集儀器系統可控震源實時質控新方法

王秋成，門哲，任艷永，孫哲，王建鋒，程高明

中國石油東方地球物理公司（河北涿州072751）

Sercel 428XL采集儀器系統可控震源實時質控新方法

王秋成，門哲，任艷永，孫哲，王建鋒，程高明

中國石油東方地球物理公司（河北涿州072751）

可控震源高效激發保障了高密度采集技術的推廣和應用,但也給現場實時質量控制帶來了新的挑戰,Sercel 428XL采集儀器系統原有的震源質量控制方式已不能滿足高效采集的要求。針對Sercel 428XL采集儀器系統提出了一種可控震源狀態實時質量控制新方法，通過FTP客戶端實時獲取服務器中的震源信息文件，再對文件進行解析，從而實現對震源狀態的實時質量監控。通過在中東地區高效采集項目中的應用結果表明，這種方法能夠滿足高效采集中可控震源狀態實時監控的需求，提高了生產效率。

可控震源；高密度采集技術；實時質量控制

可控震源施工方式包括交替掃描、滑動掃描、距離分隔的同步掃描、獨立同步掃描以及動態掃描[1-4]。交替掃描是一種常規的采集方式，其余都屬于高效采集方式。在高效采集方式中，獨立同步掃描采集效率最高，但存在鄰炮干擾問題。動態掃描將交替、滑動和空間分離同步掃描3種高效采集技術綜合起來，在盡量降低諧波干擾的情況下，大大提高了采集效率。

在可控震源高效采集中，震源狀態的好壞直接影響地震數據的質量和采集效率。以中東地區的高效采集為例，平均時效600炮以上，參與施工的震源多達30臺，如此高的放炮速度，需要在數秒鐘之內來判斷一炮是否合格。如此多的震源，需要在整個施工過程中保證所有震源設備都正常，這給現場的質控帶來了很大的挑戰。目前的震源質控方式主要是儀器自帶的實時質控功能和QC數據返回室內后進行的事后質控，而這2種質控方式在高效采集中有很大的局限性。

儀器自帶的實時監控功能滿足常規采集的質控要求，但不能滿足高效采集的要求。Sercel 428XL采集儀器系統提供了圖形和數值統計2種方式供操作員監控震源的相位誤差、畸變和出力等參數。使用圖形方式時，操作員可以很直觀地查看到每臺震源的指標狀態。使用數值窗口進行監控時，能夠清楚看到指標的大小，但窗口每次只能顯示一項指標，需要切換操作。在可控震源常規采集施工中，由于效率不是很高，儀器自帶的質控功能完全能夠滿足要求。但是在高效采集中，如果采用圖形方式質控，在排列上同時工作的震源可能有幾十臺，各種顏色的柱狀圖排列在一起很容易讓操作員產生視覺疲勞，并且該窗口容易陷入假死狀態。如果采用數值方式質控，操作員需要在觀測窗口中進行反復的切換才能完全的查看到震源的多項生產數值。在一些地形比較復雜的地區，震源狀態中的多項指標都會受到影響，操作員需要頻繁地切換才能完成對多項指標數值的全面監控，難免會顧此失彼。

室內進行的事后質控方法很成熟，可以做到監控到位,但具有滯后性,由于不能及時發現問題而進行補炮，在很大程度上影響了生產效率,造成不必要的經濟損失。

針對現有質控方式的局限性，對Sercel公司的428XL系統的震源狀態信息的存儲方式進行了研究[5]，最終采用FTP機制通過客戶端去實時獲取存儲在428XL服務器中的震源數據庫文件，再對獲取的信息文件進行解析，從而實現可控震源狀態實時質量控制。通過該方法，野外儀器操作員能夠方便、快捷的實現對各種施工方式的震源狀態實時質量監控。通過在中東地區高效采集項目中的應用結果表明，這種方法能夠滿足高效采集中可控震源狀態的實時質控需求，有助于保障采集數據質量，提高野外生產效率。

1 方法原理

可控震源狀態實時質控流程如圖1所示。首先利用FTP客戶端獲取震源狀態信息文件，解析文件存儲的信息，再對震源狀態進行實時質控。質控的內容主要包括：①震源振動屬性（平均相位誤差、峰值相位誤差、平均畸變、峰值畸變、平均出力、峰值出力），以及震源屬性的連續超標和連續變差的實時質控；②震源狀態碼實時質控；③動態掃描滑動時間與距離規則（TD規則）檢查；④震源停工時間檢查；⑤震源效率實時統計。對有問題的震次進行報警，提示儀器操作員進行處理。

圖1 可控震源狀態實時質控流程

1.1 FTP機制實時獲取震源狀態信息方法

FTP數據傳輸機制的傳輸協議是TCP，需要建立控制連接和數據連接，控制連接是用來建立客戶端和服務器之間用于交換命令與應答的通信鏈路。數據連接是傳輸數據的連接。FTP客戶端和服務器之間的連接是可靠的，為數據的傳輸提供可靠的保證。

FTP是一個交互式會話系統，客戶端每次調用FTP，便與服務器建立一次會話，會話以控制連接來維持。客戶端每提出一個請求，服務器與客戶端建立一個數據連接，進行實際的數據傳輸，一旦數據傳輸結束，數據連接相繼撤銷，但控制連接依然存在，客戶端可以繼續發出命令。

Sercel 428XL采集儀器系統主機為服務器，通過FTP客戶端可對428XL采集儀器系統主機進行訪問（圖2），實時對服務器中震源狀態信息存儲目錄按文件存儲時間進行掃描，獲取最新存儲的震源狀態信息文件。文件內容主要包括采集時間、線號、點號、坐標、震源號、震源狀態碼、平均相位誤差、峰值相位誤差、平均畸變、峰值畸變、平均出力、峰值出力等。獲取文件后，對其進行解析，開始進行各項內容的監控。

圖2 FTP客戶端界面

1.2 震源屬性實時質控

震源屬性實時質控包括震源的6種屬性（平均相位誤差、峰值相位誤差、平均畸變、峰值畸變、平均出力、峰值出力）、狀態碼、震源屬性連續超限和屬性連續變差等。震源屬性連續超限質控是指某臺震源的6個屬性中的某個屬性，在連續N次掃描中（N一般選擇為5），該屬性都超過設定的閾值，并及時發出警告消息，讓儀器操作人員及時關注并分析震源屬性超限的原因，如果是震源本身的機械原因就需要及時對其進行檢修維護。

震源屬性連續變差質控是指某臺震源的6個屬性中的某個屬性，在連續M次掃描中（M一般選擇30），該屬性都超過所有震源的平均值。

1.3 狀態碼實時質控方法

對于VE464箱體，狀態碼表示了震源的掃描狀態結果是否合格，共定義了17種狀態碼，不同的狀態碼代表不同的含義，合格的狀態碼有5個，分別是1、11、12、19、29，其含義如表1所示。不合格的狀態碼有12個，分別是2、10、13、14、21、22、23、26、27、28、98、99，其含義如表2所示，如果某個振次的狀態碼是不合格的，則需要重振補炮。

首先設定要對哪些狀態碼進行警告提示，如果實時獲取某臺震源的狀態碼在我們設定警告列表中，就及時發出警告，需要震源重新掃描，及時補炮，降低補炮成本。

表1 合格的震源狀態碼及含義

表2 不合格的震源狀態碼及含義

1.4 TD規則實時質控

TD規則實時質控是在可控震源動態掃描施工時，對相鄰振次震源的起振時間、距離進行監控，看是否滿足預先定義的時間與距離規則，對于不符合時間距離規則的振次，需要重振補炮。

在交替掃描施工中，相鄰2個振次的起振時間間隔必須大于掃描時間與聽時間之和，而空間距離沒有要求。

滑動掃描施工TD規則質控要點在于相鄰2個震動間隔要大于記錄時間，空間距離一般要求大于6 km。

空間分離同步掃描施工，多組可控震源采用同樣的參數同時激發，這就要求不同震源組激發間距要大于規定的距離，一般約為12 km，時間上沒有要求，可以同時起振。

由于動態掃描施工綜合了多種可控震源施工方式，TD規則較為復雜。如圖3所示，橫坐標是2個振次之間的距離，縱坐標為激發的時間間隔。根據TD規則畫出多邊形區域A，如果任意2個振次之間的TD關系落到A區域內，這2個振次中后激發的振次為不合格振次，B區域為交替掃描區域，C區為滑動掃描區域，D區域為交替和滑動掃描共享區域，E區域為空間分離同步掃描施工區域。

1.5 震源待工時間實時質控

震源待工時間監控是指某臺震源距上次掃描時間超過設定值，設定值一般為30min。如果震源30min內沒有施工，將發出警告，以便及時查找原因。

1.6 震源施工效率實時統計

震源每掃描一次，就計數一次，結果實時顯示在窗口中，通過各臺震源的對比，可以看出各臺震源的效率高低，便于分析查找影響效率的原因。

2 應用效果

中東某項目采用動態掃描可控震源高效采集施工，采集投入的可控震源數量多，24h施工，給震源質控帶來了很大的挑戰。

可控震源實時質控界面如圖4所示，柱狀圖顯示的是震源的6種屬性，柱狀圖下面是震源當前震次的狀態碼信息和每臺震源的累計振次，如果某一臺震源屬性或狀態碼異常，則采用不同顏色顯示進行報警，同時將報警詳細信息顯示在圖4下面2個窗口內。

圖5是一段時間內參與施工的各臺震源TD規則檢查統計結果，可以清楚的看到不符合規則的無效炮和有效炮的數量及分布及情況。

通過采用這種方式，解決了當前高效采集中所存在的野外現場質量控制的難題，能夠實時監控到生產中的廢炮并報警提示。儀器操作員通過監控主機的報警提示來通知震源對廢炮重放，縮短補炮時間，提高工作效率。另外，儀器操作員還可以通過查看各臺震源的施工效率，實時掌握震源的工作狀態，及時通知震源工作人員對有問題的震源進行保養，保證震源及時恢復到正常狀態。

圖4 可控震源狀態屬性實時質控圖

圖5 震源TD規則檢查統計圖

3 結論

在可控震源高效采集中，傳統的質量控制方式具有極大的局限性。根據Sercel 428XL和VE464震源控制系統的特點，研究了震源狀態屬性信息的實時獲取方法和震源狀態屬性實時監控方法。實際應用效果表明，這種技術方法原理正確，研發軟件操作便捷、顯示美觀、問題發現及時。這項技術滿足了可控震源高效采集現場實時質控需求，確保震源處于良好狀態下激發，保障了資料品質，提高了采集效率，減少了補炮成本。

[1]HOWE D,FOSTER M,ALLEN T,et al.Independent Simultaneous Sweeping-a method to increase the productivity of land seismic crews[J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,2008,27：2826-2830.

[2]倪宇東,王井富,馬濤,等.可控震源地震采集技術的進展[J].石油地球物理勘探,2011,46(3)：349-356.

[3]魏鐵,張慕剛,汪長輝,等.可控震源高效采集技術及在國際項目中的應用[J].石油科技論壇,2012,31(2)：7-10.

[4]丁偉,胡立新,何京國,等.可控震源高效地震采集技術研究及應用[J].石油物探,2014,,53(3)：338-343.

[5]梁曉峰,肖虎,賀立勇,等.FTP實時質量監控技術[J].石油地球物理勘探,2008(s2)：101-103.

High efficiency excitation of vibroseis ensures the popularization and application of high-density acquisition technology,but it also brings new challenges to real-time quality control in field.The original source quality control form of Sercel 428XL acquisition instrument system can not meet the requirements of high efficiency acquisition.In this paper,a new real-time quality control method of vibroseis state is proposed for Sercel 428XL acquisition instrument system,that is,the vibroseis information file is obtained in real time from the server through the FTP client,and then the file is parsed,so as to realize the real-time quality monitoring of the vibroseis state. The application results in high efficiency acquisition projects in Middle East show that the method can meet the needs of real-time monitoring of vibroseis in high efficiency acquisition and improve production efficiency.

vibroseis;high density acquisition technology;real-time quality control

賈強

2017-02-15

王秋成（1975-），男，高級工程師，現從事地震采集方法研究工作。