Sercel 508XT采集系統(tǒng)在物探領(lǐng)域中的應(yīng)用

，，，，，，

(1.中國(guó)石油東方地球物理公司 河北 涿州 072750；2.河北賽舍爾俊峰物探裝備有限公司 河北 涿州 072750)

Sercel 508XT采集系統(tǒng)在物探領(lǐng)域中的應(yīng)用

張貝貝1，齊永飛1，鄂殿梁1，張建軍1，陳新陽1，劉鵬飛1，康藝2

(1.中國(guó)石油東方地球物理公司 河北 涿州 072750；2.河北賽舍爾俊峰物探裝備有限公司 河北 涿州 072750)

隨著油氣田的開采和勘探難度的加大，為了能獲得更深和更為復(fù)雜的儲(chǔ)層，地震勘探技術(shù)已逐漸向著高密度、大道數(shù)發(fā)展，地震采集道數(shù)需要由原來的幾千道擴(kuò)展到幾萬道，甚至幾十萬道，延長(zhǎng)了采集周期并加劇了采集成本的上升。508XT是Sercel最新設(shè)計(jì)的新一代高級(jí)陸地地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，旨在提高生產(chǎn)率、操作靈活性與數(shù)據(jù)品質(zhì)，理論上能夠?qū)崟r(shí)記錄百萬道地震信號(hào)，并將地震成像的分辨率提高到更高的水平。

508XT系統(tǒng)；地震儀器；高效采集；冗余技術(shù)

0 引 言

隨著地震勘探領(lǐng)域逐漸向人口密集的城區(qū)、人口稀少的叢林和復(fù)雜山地轉(zhuǎn)移，各種障礙物如居民小區(qū)、工廠設(shè)施、河流、山澗等地形障礙造成的常規(guī)地震采集問題：電臺(tái)通訊不暢、排列中斷、數(shù)據(jù)傳輸困難和質(zhì)量控制困難等，嚴(yán)重影響著地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量和作業(yè)效率。2013年Sercel公司發(fā)布了508XT地震采集系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)理念，這套系統(tǒng)將克服現(xiàn)有系統(tǒng)的限制，最大化提高采集效率，同時(shí)能夠保證數(shù)據(jù)的完整性。2015年508XT系統(tǒng)首次在某石油公司所部署的大道數(shù)可控震源高效采集項(xiàng)目得以應(yīng)用，這也是目前石油物探行業(yè)商業(yè)化使用該系統(tǒng)為數(shù)不多的典型項(xiàng)目，本文將以S項(xiàng)目為背景，講述508XT系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和不足，同時(shí)也根據(jù)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，展望系統(tǒng)未來進(jìn)一步優(yōu)化和完善后的表現(xiàn)前景。

1 項(xiàng)目介紹

S項(xiàng)目位于沙漠腹地，主要地貌為小沙丘，地表晝夜溫差在70℃之間，影響施工障礙較少，以碎石路和少數(shù)當(dāng)?shù)啬撩駧づ駷橹鳎鐖D1所示和表1。項(xiàng)目使用的采集系統(tǒng)是Sercel 508XT，地面電子接收設(shè)備是集數(shù)器CX-508、采集站FDU-508和檢波器SG-10，激發(fā)設(shè)備是大噸位可控震源。項(xiàng)目采用超大道數(shù)WAS-1寬方位 (Wide Azimuth Swath)和DS4(Distance Separated Slip-Sweep) 采集技術(shù)，2臺(tái)震源組合激發(fā)。項(xiàng)目在物探業(yè)界首次使用新一代508XT儀器系統(tǒng)，與以往成熟的采集系統(tǒng)相比，508XT系統(tǒng)的采集理念和模式都有了重大革新，對(duì)野外超級(jí)排列管理和室內(nèi)質(zhì)量控制來說，都是全新的挑戰(zhàn)。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)施工模型及施工參數(shù)

表1 施工參數(shù)

2 508XT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念及設(shè)備功能

2.1 508XT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念

508XT系統(tǒng)是基于X-Tech新一代交叉技術(shù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，利用有線和無線系統(tǒng)的成熟技術(shù)，將其結(jié)合在一起，并增加新的技術(shù)，包括分布式存儲(chǔ)和新的通訊協(xié)議，該系統(tǒng)可以適應(yīng)所有地形、氣候和環(huán)境，其采集的靈活性與操作的可靠性提高到新的水平[1]。508XT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，可以連接多種類型采集設(shè)備，可管理多達(dá)百萬道采集站并能保證地震數(shù)據(jù)的完整性，避免以往的采集腳印，其實(shí)時(shí)質(zhì)控與自主采集功能和野外采集設(shè)備功耗低等特點(diǎn)，為野外地震數(shù)據(jù)安全采集提供了有力保障，如圖2所示。508XT系統(tǒng)具有快速數(shù)據(jù)交付、本地?cái)?shù)據(jù)儲(chǔ)存和多任務(wù)操作等特點(diǎn)，如果在野外采集設(shè)備數(shù)量充足的條件下，根據(jù)其最初設(shè)計(jì)構(gòu)架，會(huì)將野外采集額外耗費(fèi)時(shí)間降為零，508XT系統(tǒng)的成功應(yīng)用必將給石油物探的生產(chǎn)效率和數(shù)據(jù)資料品質(zhì)帶入新的跨越。

2.2 508XT系統(tǒng)設(shè)備及功能

圖2 508XT采集模式與設(shè)備配置

508XT系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分別把野外采集單元、儀器控制單元及處理單元和客戶端輸出單元有序的連接在一起。在數(shù)據(jù)控制單元中的SCI-508(SYS-TEM CONTROL INTERFACE)是安裝在儀器車內(nèi)部，與交換器相連，同時(shí)也是野外排列和508XT系統(tǒng)控制器的一個(gè)連接接口，它管理著CX-508(CONCENTRATER)網(wǎng)絡(luò)，有輔助道記錄功能，因?yàn)榈卣饠?shù)據(jù)不通過SCI-508，所以，無論配置大小，野外采集系統(tǒng)只需要一個(gè)SCI-508，這就是她能帶動(dòng)百萬道采集設(shè)備的基礎(chǔ)[2]。根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模大小，項(xiàng)目可以對(duì)儀器控制單元中的系統(tǒng)配置進(jìn)行最優(yōu)化選擇，從而能夠達(dá)到最大化節(jié)約設(shè)備資源，降低生產(chǎn)成本的目的。508XT系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)格化設(shè)計(jì)，為每個(gè)集數(shù)器CX-508都配置一個(gè)IP地址，該集數(shù)器相當(dāng)于地震采集網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，具有排列管理和交叉線管理功能，有很強(qiáng)的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征，通過專用光纜最終連接到儀器控制單元，從而實(shí)現(xiàn)508XT系統(tǒng)對(duì)野外地面采集設(shè)備的控制[3]。FDU-508具有循環(huán)緩沖內(nèi)存功能，其內(nèi)置芯片可以快速排列部署和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理特點(diǎn)為野外數(shù)據(jù)安全性提供了保障，如圖3所示。

3 508XT系統(tǒng)的項(xiàng)目應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)硬件表現(xiàn)

施工項(xiàng)目采用24 h作業(yè)模式，系統(tǒng)管理采集道數(shù)達(dá)20 000道以上，項(xiàng)目根據(jù)實(shí)際需求對(duì)采集數(shù)據(jù)控制單元中的接收與處理部分進(jìn)行了合理配置，節(jié)約了成本；集數(shù)器CX-508的冗余技術(shù)是一大亮點(diǎn):第一，它具有供電完全冗余，只要在一定數(shù)量的排列之間連接有集數(shù)器CX-508，就可同時(shí)向連接兩端的每個(gè)FDU-508供電(根據(jù)道距測(cè)算，CX-508的最大帶道能力可達(dá)80道)；第二，它具有同步排列冗余技術(shù)，可以對(duì)野外采集電子設(shè)備有測(cè)試、喚醒、采集等功能，同時(shí)承擔(dān)著地震數(shù)據(jù)同步起跳、采集和回收任務(wù)，如果一個(gè)或多個(gè)集數(shù)器在特定條件下無法接收GPS信號(hào)，排列仍可保持同步；第三，它具有數(shù)傳冗余技術(shù)，因?yàn)榧瘮?shù)器CX-508內(nèi)置有循環(huán)內(nèi)存，當(dāng)出現(xiàn)電纜斷裂等無法通過光纜傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，理論上排列數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)長(zhǎng)達(dá)數(shù)天，當(dāng)相鄰集數(shù)器發(fā)生故障時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行起跳同步和數(shù)據(jù)備份功能，與428XT系統(tǒng)下數(shù)據(jù)傳輸方式不同的是，508XT系統(tǒng)管理的地震數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)交叉線數(shù)據(jù)繞傳和傳輸，在二級(jí)交叉線熱連接條件下，可以實(shí)現(xiàn)額外數(shù)據(jù)傳輸冗余，增加了數(shù)據(jù)回收的通道，避免以往數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象[4]。FDU-508內(nèi)置有芯片，可以快速排列部署與庫存管理，正常生產(chǎn)條件下，地震數(shù)據(jù)首先會(huì)存儲(chǔ)到FDU-508中，該設(shè)備有長(zhǎng)達(dá)5 s的記憶內(nèi)存，數(shù)據(jù)經(jīng)過模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)郊瘮?shù)器CX-508中，為保證數(shù)據(jù)的正確性和完整性，集數(shù)器CX-508在收到FDU-508的數(shù)據(jù)后反饋一個(gè)確認(rèn)信號(hào)，如果FDU-508沒有收到該確認(rèn)信號(hào)，就會(huì)重新傳送直到收到確認(rèn)信號(hào)為止，如圖4所示。

圖3 集數(shù)器CX-508和FDU-508

圖4 CX-508冗余技術(shù)

3.2 系統(tǒng)軟件表現(xiàn)

基于新的X-TECH智能網(wǎng)絡(luò)，508XT具有多任務(wù)功能，即系統(tǒng)能夠在采集生產(chǎn)的同時(shí)進(jìn)行野外排列檢查和測(cè)試，從而最小化等待時(shí)間，節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，如圖5所示，在不影響正常生產(chǎn)的情況下，可以為震源做有線一致性測(cè)試，節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間。508XT儀器室內(nèi)的質(zhì)量控制軟件比較齊全，因?yàn)橛凶詭E464接口，可完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)QC功能，保證了野外數(shù)據(jù)的完整性。與以往其他儀器相比，508XT系統(tǒng)有新的自適應(yīng)界面，可實(shí)現(xiàn)單窗口多任務(wù)功能，減輕了儀器操作員的視覺疲勞[5]。

圖5 多任務(wù)采集模式與現(xiàn)場(chǎng)指控

3.3 508XT系統(tǒng)不足

由于是首次商業(yè)化使用508XT系統(tǒng)，自項(xiàng)目啟動(dòng)開始，該系統(tǒng)一直處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在之后的一系列系統(tǒng)補(bǔ)丁的改善下，系統(tǒng)運(yùn)行逐步得到完善，生產(chǎn)效率也趨于穩(wěn)定，主要問題有：第一，由于系統(tǒng)不是太穩(wěn)定，因?yàn)椴杉帕幸恢碧幱跐L動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)接入新排列后，客戶機(jī)容易與服務(wù)器連接斷開，只能通過重啟服務(wù)器才能解決連接問題，另外，長(zhǎng)時(shí)間使用也會(huì)出現(xiàn)死機(jī)或者運(yùn)行緩慢現(xiàn)象，只能通過重新啟動(dòng)系統(tǒng)解決，影響生產(chǎn)效率；第二，本地?cái)?shù)據(jù)儲(chǔ)存功能還沒有完全實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)不能按照設(shè)計(jì)目標(biāo)那樣可以對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存，當(dāng)遇到采集測(cè)線掛斷等影響時(shí)，目前系統(tǒng)版本下最多可以存儲(chǔ)20多炮的數(shù)據(jù)量，如果不能及時(shí)修復(fù)或更換大線，只能停止生產(chǎn)，因此它的自主采集功能也無法實(shí)現(xiàn)；第三，當(dāng)遇到刮風(fēng)等外在條件時(shí)，由于采集設(shè)備會(huì)產(chǎn)生靜電，使得FDU-508會(huì)自動(dòng)變成測(cè)試模式，采集無法進(jìn)行，影響生產(chǎn)。此外，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫媾紶栆矔?huì)遇到問題，對(duì)生產(chǎn)造成了一定的影響。(在這里需要說明的是，因?yàn)榧追胶贤螅杉帕凶鲎鋈諜z必須要求所有排列都參與測(cè)試，不能利用508XT系統(tǒng)的多任務(wù)功能，產(chǎn)生停工時(shí)間)本文統(tǒng)計(jì)了S項(xiàng)目開工以后部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如圖6所示。

圖6 生產(chǎn)停工時(shí)間統(tǒng)計(jì)及分布

4 結(jié) 論

盡管508XT系統(tǒng)目前還有一些有待完善的部分，但其超大記錄能力和采集模式特點(diǎn)已經(jīng)是目前行業(yè)內(nèi)所獨(dú)有的，新技術(shù)可以在提高地震采集施工效率和采集質(zhì)量的同時(shí)并且能夠?yàn)楹罄m(xù)的處理提供高信噪比、高分辨率、高保真度數(shù)據(jù)，同時(shí)，它也可在實(shí)現(xiàn)寬頻、高密度、寬方位采集中發(fā)揮關(guān)鍵作用，能夠用于優(yōu)化油田開發(fā)方案，提高采收率。隨著系統(tǒng)的不斷完善，508XT系統(tǒng)將來的靈活性必將完全實(shí)現(xiàn)無障礙、零耗時(shí)三維地震采集，相信她將成為推動(dòng)物探行業(yè)革命性進(jìn)展的助推器。

[1] Sercel 公司.508XT宣傳資料.2016.

[2] Sercel 公司.508XT 用戶手冊(cè).

[3] 王文良.428XL系統(tǒng)的軟件功能和地震區(qū)域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[J].物探裝備，2008.18(5):289-295.

[4] 楊繼春.508XT地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J].物探裝備，2015，25(1):66-69.

[5] Sercel 公司.428XL 用戶手冊(cè).

ApplicationofSercel508XTSysteminSeismicExploration

ZHANGBeibei1,QIYongfei1,EDianliang1,ZHANGJianjun1,CHENXinyang1,LIUPengfei1,KANGYi2

(1.BureauofGeophysicalProspectingINC.,CNPC,Zhuozhou，Hebei072750,China；2.HeBeiSercelJunfengGeophysicalProspectingEquipmentCo.Ltd.,Zhuozhou，Hebei072750,China)

With the increasing mining and exploration difficulty in the oil and gas fields, in order to obtain the deeper and more complex reservoirs, the technology has been gradually expanded toward the high density and large number of channels, the number of seismic acquisition required to extend from several thousands to more then ten thousands even millions which prolong the acquisition cycle but increase the cost of acquisition largely. The Sercel 508XT is the latest designed generation of advanced land seismic data acquisition system aimed at improving the productivity, flexibility of operation and data quality, which is capable of realizing the real-time recording millions of seismic signals, and improving the seismic imaging resolution to a high level.

508XT system; high channels; seismic equipment; redundancy theoretically

張貝貝，男，1985年生，工程師，2009年畢業(yè)于西安石油大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事地震勘探采集技術(shù)。E-mail:zhangbeibei0628@126.com

P631.4

A

2096-0077(2017)05-0079-04

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.05.020

2017-02-11編輯韓德林)