428XL儀器微地震采集技術(shù)探討

李文靜，聶明濤，曹建明，丁冠東

(中國石油集團東方地球物理公司 天津 300280)

428XL儀器微地震采集技術(shù)探討

李文靜，聶明濤，曹建明，丁冠東

(中國石油集團東方地球物理公司 天津 300280)

在Sercel有線遙測儀和無線節(jié)點聯(lián)合采集的地震勘探項目中，可控震源在城區(qū)施工時，電臺聯(lián)機困難導(dǎo)致無法正常施工。為了解決此問題，將微地震采集技術(shù)應(yīng)用到地震勘采集中，通過428XL儀器微地震模式下的觸發(fā)試驗、微地震采集和常規(guī)采集數(shù)據(jù)的對比試驗，糾正了Sercel用戶手冊中微地震模式的觸發(fā)方式，證明了微地震采集和常規(guī)采集數(shù)據(jù)的一致性。

微地震采集；樣點；PPS；觸發(fā)的GPS時刻

0 引 言

Sercel 428XL儀器是目前地震勘探的主流遙測儀器，隨著節(jié)點儀器的發(fā)展和其在復(fù)雜地表勘探中的作業(yè)優(yōu)勢[1]，越來越多的地震勘探項目已經(jīng)采用有線系統(tǒng)和節(jié)點儀器聯(lián)合施工的作業(yè)模式，這樣可以發(fā)揮各自優(yōu)勢，揚長避短[2]。城區(qū)可控震源施工時，由于障礙物的遮擋，編碼器和譯碼器之間電臺通訊困難，無法正常激發(fā)。在這種情況下，428XL儀器的微地震采集模式可有效的解決這一問題[3]。以往的微地震采集模式多用于油田壓裂監(jiān)測[4]，但是東方地球物理公司(BGP)沒有類似模式的施工經(jīng)驗，網(wǎng)上也沒有相關(guān)的文獻(xiàn)，所以生產(chǎn)應(yīng)用前需要驗證該方案的可行性。

1 問題的提出

2015年BGP承擔(dān)的中東某復(fù)雜城區(qū)過渡帶地震勘探項目中，節(jié)點布設(shè)在地形復(fù)雜高樓林立的城區(qū)，灘涂和淺水區(qū)域布設(shè)的是Sercel 408ULS設(shè)備。節(jié)點與有線聯(lián)合采集作業(yè)模式下，儀器車的停點受到限制，只能沿著海邊停放儀器車。震源在施工接收排列為純節(jié)點炮點時，震源采用自主激發(fā)無需儀器與震源之間的通訊；但是城區(qū)相當(dāng)一部分的可控震源炮點需要同時用到節(jié)點和428XL有線排列接收。受地表障礙物限制，儀器與震源之間無法完成電臺通訊。在這種情況下，428XL儀器的微地震模式可有效的解決這一問題：一臺儀器連接有線排列做連續(xù)采集，用另一臺儀器激發(fā)觸發(fā)或是可控震源自主激發(fā)，如圖1所示，然后根據(jù)激發(fā)時間和記錄長度進行切分、相關(guān)、消除直流分量等后續(xù)處理。所以需要實際驗證正常采集模式和微地震采集模式資料的一致性來說服甲方在通訊受限時采用該方案進行施工作業(yè)。

2 428XL微地震采集的工作原理及觸發(fā)方式

2.1 428XL儀器微地震采集的工作原理

428XL儀器微地震采集的工作原理為：LCI428 收到第一個觸發(fā)信號(TB)后，428XL儀器開始第一個記錄長度的采集，在第一個記錄長度的末尾收到第二個觸發(fā)信號，開始第二個記錄長度的采集，并以此類推，如圖2所示；每完成一個記錄長度的采集，輸出一個SEGD文件，并且兩個相鄰的記錄長度之間沒有樣點丟失。

圖2 428XL微地震采集工作原理圖

2.2 428XL儀器微地震采集觸發(fā)方式

有線系統(tǒng)和無線節(jié)點混合施工時，微地震采集的數(shù)據(jù)和節(jié)點儀器采集的數(shù)據(jù)都要進行切分處理，其采集記錄是以GPS時間為時間軸，因此428XL儀器微地震采集的觸發(fā)方式有以下要求：

1)觸發(fā)時刻(TB GPS時間)必須為采樣率的整數(shù)倍，這樣才能保證樣點的GPS時間為為采樣率的整數(shù)倍。以2 ms采樣率為例，樣點的GPS時刻可以是15:27:18.000，15:27:18.002，15:27:18.004，15:27:18.006...。

2)觸發(fā)源是高精度的信號發(fā)生器，輸出穩(wěn)定的脈沖信號。

2.2.1 428XL儀器點火指令FO觸發(fā)方式

點火指令觸發(fā)是428XL用戶手冊講到的觸發(fā)方式，在LCI428 Blaster口其連線方式為：FO信號的“T”針腳連接到TB信號的“K”針腳，TB信號的“L”針腳連接到接地“R”針腳[5]。428XL V5.0安裝第4號補丁后，F(xiàn)O輸出的時間都為最小采樣率4 ms的整數(shù)倍，這種觸發(fā)方式理論上可行，在試驗中發(fā)現(xiàn)這種觸發(fā)方式都有3.245 ms的延遲，已得到Sercel方面已得到確認(rèn)。

2.2.2 PPS觸發(fā)方式

PPS即每秒一個脈沖，由GPS接收機輸出，用來指示整秒的時刻，通常用PPS秒脈沖的上升沿來標(biāo)示，其精度可以到納秒級，而且沒有累積誤差。PPS秒脈沖產(chǎn)生在整秒時刻，為采樣率的整數(shù)倍，且428XL為上升沿觸發(fā)，用PPS秒脈沖作為觸發(fā)信號，是非常理想的選擇。如圖3所示是用高精度示波器捕獲的Trimble GPS接收機SPS855的PPS脈沖信號，其脈沖寬度為8 μs，且上升沿坡度很陡。

圖3 Trimble SPS855 GPS接收機輸出的PPS信號抓圖

為了驗證PPS秒脈沖整秒觸發(fā)的精準(zhǔn)性，用PPS脈沖信號同時觸發(fā)428XL儀器和Verif-i GPS同步器，428XL儀器記錄長度為6 s，發(fā)現(xiàn)兩者的觸發(fā)時間差在2 μs以內(nèi)，見表1，結(jié)果符合要求。

表1 Verif-i GPS同步器和428XL儀器觸發(fā)時間對比表

續(xù)表

3 微地震采集和常規(guī)采集的一致性測試及對比分析

為了驗證微地震采集與常規(guī)數(shù)據(jù)采集的一致性，設(shè)計了如圖4所示的實驗方案：通過三通接頭，將同一串檢波器的輸出信號輸入到兩個采集站，保證了微地震采集和常規(guī)采集為同源輸入。

圖4 微地震和常規(guī)采集一致性對比試驗方案

對微地震采集的數(shù)據(jù)用SeisPro軟件進行處理后，與常規(guī)采集的數(shù)據(jù)進行幅值和相位對比，以其中一道數(shù)據(jù)為例，分別提取常規(guī)采集和微地震采集的樣點真值，鑒于篇幅，表2列出部分樣點的真值對比，真值差別可以忽略。將真值繪圖對比，相位沒有差別，如圖5所示。通過對比分析，微地震數(shù)據(jù)采集和常規(guī)采集的數(shù)據(jù)保持一致。

表2 常規(guī)采集和微地震采集樣點真值對照表

圖5 常規(guī)采集和微地震采集樣點真值繪圖對比

4 結(jié)束語

微地震采集時，還需要注意以下兩點。

1)為了保證樣點的連續(xù)性，428XL儀器微地震采集的原始數(shù)據(jù)保留了直流分量，需要在后續(xù)處理中去除。

2)與常規(guī)采集相比，同樣的記錄長度，微地震采集會少一個樣點，即將前一個SEGD文件的最后一個樣點作為下一個SEGD文件的第一個樣點，但是這并不影響數(shù)據(jù)處理。

[1] 封召鵬. 節(jié)點技術(shù)在新一代地震勘探采集儀器中的應(yīng)用[J]. 石油管材與儀器,2015,1(3):84-86+89.

[2] 聶明濤，張慕剛，丁冠東. GSR無線節(jié)點采集技術(shù)在地震勘探中的應(yīng)用[J]. 石油管材與儀器,2016,2(4)：68-71.

[3] 劉百紅,秦緒英,鄭四連.微地震監(jiān)測技術(shù)及其在油田中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].勘探地球物理進展，2005，28(5)：326-330.

[4] 趙亞軍,馬建堂,董 功.428XL儀器在微地震采集中的應(yīng)用探討[J].物探裝備,2013,23(6)：376-378.

[5] Sercel公司．428XL V5.0.25 user′s manual[Z]．2014，(1)：374-375.

428XL Micro Seismic Mode Data Acquisition Discussion

LI Wenjing， NIE Mingtao， CAO Jianming， DING Guandong

(BGPInc.，CNPC，Tianjin300280，China)

Because the radio link is very difficult between vibrator and 428XL recorder, the normal acquisition does not work in the seismic exploration project which use both Sercel cable system and node system. One solution to the problem is to adopt the micro seismic acquisition. Based on trigger test of 428XL in the micro seismic mode, and the similarity test between micro seismic acquisition and normal acquisition, the trigger method is corrected, which is described in Sercel user manual. It is proved that the micro seismic acquisition is the same as the normal acquisition.

micro seismic acquisition; samples; PPS; TB GPS time

李文靜，男，1982年生，工程師，2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)，現(xiàn)在從事儀器操作工作。E-mail：liwenjing1997@126.com

P631.4

A

2096-0077(2017)04-0082-03

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.04.021

2016-09-07 編輯：韓德林)