沈月芳 尤桃如 趙長(zhǎng)寶 劉學(xué)勤

［摘要］文章敘述428XL數(shù)字地震儀在超多道高精度三維地震勘探中與408XL巧妙混用，既快又好地解決了地震數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)記錄問(wèn)題；打破常規(guī)采用橫向施工方法提高野外施工效率；磁盤(pán)巧妙分區(qū)解決3490磁帶機(jī)記錄速度慢的問(wèn)題；增加客戶(hù)端解決施工中查線速度慢的問(wèn)題；想方設(shè)法巧妙解決428XL儀器與VSP測(cè)井儀器精確同步的問(wèn)題。

［關(guān)鍵詞］428XL ； 超多道 ； 高精度 ； 三維地震勘探；應(yīng)用

［作者簡(jiǎn)介］沈月芳，中國(guó)石化華東石油局第六物探大隊(duì)工程師，研究方向：石油物探方法技術(shù)研究與應(yīng)用，江蘇南京，210009；尤桃如，華東石油局第六物探大隊(duì)高級(jí)工程師，江蘇南京，210009；趙長(zhǎng)寶，華東石油局第六物探大隊(duì)工程師，江蘇南京，210009；劉學(xué)勤，華東石油局第六物探大隊(duì)工程師，江蘇南京，210009

［中圖分類(lèi)號(hào)］ TP27 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1007-7723（2012）05-0037-0004

一、概述

某超多道高精度三維地震勘探項(xiàng)目，地處老油區(qū)，工區(qū)內(nèi)油管、氣管縱橫交錯(cuò)。在150多平方公里的范圍內(nèi)，村莊一百多個(gè)，魚(yú)塘幾十個(gè)。項(xiàng)目的特點(diǎn)是超多道、高精度、高密度，線多、點(diǎn)多、炮數(shù)多。工區(qū)內(nèi)共布設(shè)有28束線，48條測(cè)線為一束，總接收線數(shù)264條，每條測(cè)線的接收道數(shù)457道，線間距50m，道間距50m，束線間的滾動(dòng)距400m。每一炮的接收道數(shù)為108道×48條測(cè)線=5184道。炮線距90m，炮點(diǎn)距80m，總炮數(shù)28000多炮，滿(mǎn)覆蓋疊加面積150多平方公里。如此多的線數(shù)、道數(shù)、炮數(shù)，以及檢波器點(diǎn)的密度、炮點(diǎn)的密度，這在勘探史上是第一次，在三維地震勘探中也是起步階段。超多道高精度三維地震勘探也是地質(zhì)市場(chǎng)下一步的重點(diǎn)發(fā)展方向，所以這個(gè)項(xiàng)目意義重大，為后續(xù)的項(xiàng)目開(kāi)個(gè)好頭，同時(shí)提供了經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)該工區(qū)的具體情況，必須打破常規(guī)，采用新設(shè)備、新方法、新技術(shù)來(lái)解決超多道三維地震勘探的問(wèn)題。

二、混用428XL與408XL，解決地震數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)記錄問(wèn)題

所謂428XL與408XL的混用，是指兩個(gè)層面上的混用。一個(gè)層面是指采集站、電源站的混用。該層面的混用要做兩個(gè)方面的工作：一是要把408XL電源站的軟件版本升級(jí)至428XL軟件版本；二是在施工中布置測(cè)線的時(shí)候，盡量做到把428XL的采集站、電源站相對(duì)集中在一起，把408XL的采集站、電源站也相對(duì)集中在一起。第二個(gè)層面也是最為重要的是指交叉站的混用。除了必須將408XL交叉站的軟件版本升級(jí)到428XL軟件版本外，在具體使用中也很有講究：因?yàn)橥瑯拥脑O(shè)備配置，若組合得好野外施工效率就高，組合得不好野外施工效率就低，差別甚大。

由于記錄因素為：采樣間隔1毫秒，記錄長(zhǎng)度7秒，每記錄一炮的地震數(shù)據(jù)則為5184道×7000毫秒=36288000個(gè)樣點(diǎn)。每個(gè)樣點(diǎn)又由24個(gè)位即3個(gè)字節(jié)組成，因此每記錄一炮的地震數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)就多達(dá)108864000字節(jié)數(shù)，近似為110MB。而如此多的數(shù)據(jù)又要在極短的時(shí)間內(nèi)完成采集、傳輸與存儲(chǔ)記錄，就得采用新設(shè)備、新方法、新技術(shù)。完成這一任務(wù)的新設(shè)備是428XL儀器。但由于目前428XL采集站只有3000道，只占投入總道數(shù)的30%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，而其余的70%是配備的408XL采集站，總道數(shù)將近一萬(wàn)道。而最為難的是，由于每束線有48條測(cè)線，每條測(cè)線就得用一個(gè)交叉站，因此就必須有48個(gè)428XL交叉站。然而現(xiàn)有的428XL交叉站只有15個(gè)，無(wú)法滿(mǎn)足野外生產(chǎn)排列之需要。交叉站數(shù)量嚴(yán)重不足，通常的做法就是做蛇形排列。由于48條測(cè)線只有15個(gè)428XL交叉站，還需要留一個(gè)做備用，一般情況下只能使用14個(gè)，這樣算下來(lái)就要做14個(gè)蛇形排列，每個(gè)交叉站就要將四條測(cè)線做成蛇形排列。由于每條測(cè)線除正式道外，還要有足夠量的備用道，這樣每個(gè)蛇形排列就達(dá)600道以上。在道數(shù)少時(shí)還可以，但在道數(shù)多的情況下做蛇形排列費(fèi)時(shí)、費(fèi)事，影響數(shù)據(jù)傳輸速度，影響野外生產(chǎn)效率,并且最為棘手的是蛇形排列是一個(gè)串連排列，只要某一處一斷，就查不了線，更放不了炮，造成全線癱瘓，顯然此法并非上策。

面對(duì)這種情況，開(kāi)發(fā)研究出了采用428XL交叉站和408XL交叉站混合使用的方法，即采用二級(jí)站傳輸?shù)霓k法來(lái)解決這一難題。由于428XL交叉站的傳輸速度快且高達(dá)100MB，而408XL交叉站傳輸速度僅為16MB，因此將428XL交叉站用在主干線上，而把408XL交叉站用在支干線上。打個(gè)比方說(shuō)，大宗貨物就走高速公路，小宗貨物就走普通公路，這種創(chuàng)新的使用方法，既滿(mǎn)足了地震數(shù)據(jù)傳輸速度上的要求，又避免了做蛇形排列帶來(lái)的低效率。實(shí)踐證明，其結(jié)果又快又好(見(jiàn)圖1)。

三、打破常規(guī)，采用橫向施工方法來(lái)提高野外施工效率

所謂縱向施工方法，就是施工沿測(cè)線方向滾動(dòng)，這是一般情況下通常采用的施工方案。但就該工區(qū)的具體情況而言，既不經(jīng)濟(jì)又不高效，因?yàn)橐啻沃貜?fù)鋪的道數(shù)多，施工效率低。分析如下：縱向施工方法能徹底搬掉的道數(shù)僅為8條測(cè)線中的60道，共480道，480道/5184道=0.1，即徹底搬掉的只占10%，而需要多次重復(fù)鋪的則有（5184道-480道）/5184道=0.9，即有90%的要多次重復(fù)鋪。不僅如此，縱向施工的搬家距離為50m×（108道-1道）=5350m，施工中由于還要多鋪適量備用道，因此實(shí)際距離還要長(zhǎng)于此數(shù)。由此看來(lái)，縱向施工搬家距離長(zhǎng)，并且48條測(cè)線全搬，需要多次重復(fù)鋪的道數(shù)多，工作量大，效率低。

橫向施工方法則按線束來(lái)滾動(dòng)，工作方法決定了束線間的滾動(dòng)距離為400m，即8條測(cè)線。橫向施工的搬家距離為50m（48道-1道）=2350m，搬家距離還不到縱向施工的一半。不僅如此，只需搬8條測(cè)線即可，（108道×8條線）/5184道=0.17。即有17%的徹底搬掉，而不搬的可多次重復(fù)利用的則有40條測(cè)線，108道×40測(cè)線=4320道，4320道/5184道=0.83，即有83%的道數(shù)不搬，可多次重復(fù)利用。由此可見(jiàn)，縱向施工需要多次重復(fù)鋪的道數(shù)多，約90%，而橫向施工需要重復(fù)鋪的道數(shù)少，而可多次重復(fù)利用的道數(shù)多，達(dá)到83%。因此，橫向施工要比縱向施工合算得多，可大大提高野外生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

四、巧妙分區(qū)，解決3490磁帶機(jī)記錄速度慢的問(wèn)題

如前所說(shuō)，由于記錄的道數(shù)多，每記錄一炮的地震道數(shù)據(jù)就達(dá)108864000字節(jié)數(shù)，近似為110MB，再加上其他輔助信息，因此每記錄一炮的數(shù)據(jù)就多達(dá)120MB，一盤(pán)3490磁帶只能記6炮，不僅更換磁帶頻繁，更要緊的是3490磁帶機(jī)記錄速度慢，記錄一炮要一分多鐘，嚴(yán)重制約了野外放炮速度。解決的辦法是，先將數(shù)據(jù)存放在工作站的硬盤(pán)中，但這樣做隨之所帶來(lái)的問(wèn)題是：連續(xù)2束線一起放，也就是說(shuō)放完第一束線后緊接著就要放第二束線，中間并無(wú)等待的間隙時(shí)間，由于第一束線和第二束線的文件號(hào)相同，這就存在著相鄰二束線文件號(hào)的重號(hào)問(wèn)題。而工作站硬盤(pán)管理是不允許兩個(gè)性質(zhì)完全相同的文件號(hào)出現(xiàn)在同一個(gè)區(qū)域中的，因此只能等前一束線的文件記錄從硬盤(pán)輸出到磁帶記錄完畢后再放下一束線，這無(wú)形之中又增加了在工地上的等待時(shí)間，顯然此法并未徹底解決問(wèn)題，并非最佳方案。于是又另想辦法，在工作站的硬盤(pán)中開(kāi)出2個(gè)專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，SWATH1和SWATH2。將第一束線的文件數(shù)據(jù)暫存在SWATH1中，將第二束線的文件數(shù)據(jù)暫存在SWATH2中，這樣一來(lái)，前一束線的文件數(shù)據(jù)雖然和后一束的文件數(shù)據(jù)文件號(hào)相同，但由于分別放在2個(gè)不同的區(qū)域中，就不會(huì)混淆了，可二束線一起放，也不會(huì)因此而等待了。在第二束線放炮完畢后就要等技工班搬家，在此間隙時(shí)間中正好將硬盤(pán)中的文件數(shù)據(jù)分別按束線號(hào)輸出，記錄到磁帶上。由于減少了二束線之間等待輸出記帶的時(shí)間，故大大提高了野外的施工效率。當(dāng)然最終的解決辦法還是采用記錄速度更快的3592磁帶機(jī)。實(shí)踐證明，3592磁帶機(jī)性能更加優(yōu)越，在記錄相同數(shù)據(jù)的前提下尤其是在數(shù)據(jù)量大的情況下幾乎沒(méi)有等待時(shí)間，絲毫不耽誤下一炮放炮，并且在記錄數(shù)據(jù)量相同的情況下，3592磁帶的費(fèi)用遠(yuǎn)比3490低。

五、增加客戶(hù)端解決工地上查線速度慢的問(wèn)題

工地上正式接收的排列是48條側(cè)線，每條測(cè)線是108道，則為5184道。而施工中還必須鋪有足夠量的備用道，實(shí)際施工鋪56條測(cè)線，每條測(cè)線164道，將近9000道。這么多的測(cè)線，這么多的道數(shù)，一個(gè)人查線排除故障就很慢，增加了查線時(shí)間，降低了施工效率。為解決此問(wèn)題，通過(guò)努力又設(shè)法增加了一個(gè)客戶(hù)端，由一人查線變?yōu)閮扇送瑫r(shí)查線，提高了查線速度一倍，減少了一半的查線等待時(shí)間，也就提高了野外生產(chǎn)速度和施工效率。另外，此客戶(hù)端的另一個(gè)作用是再備份一份數(shù)據(jù)，存放在專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，假如因某種偶然因素，記錄在磁帶上的文件數(shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，再將客戶(hù)端的備份數(shù)據(jù)倒回到工作站的硬盤(pán)中，再重新輸出記錄到磁帶上，以確保所采集的地震數(shù)據(jù)安全可靠，萬(wàn)無(wú)一失。

六、想方設(shè)法解決428XL儀器與VSP測(cè)井儀器精確同步的問(wèn)題

根據(jù)部署，本工區(qū)在做超多道高精度三維地震勘探的同時(shí)還要做三維VSP測(cè)井。以往在做類(lèi)似的工作時(shí)是各做各的，地震數(shù)據(jù)采集歸地震數(shù)據(jù)采集，VSP測(cè)井歸VSP測(cè)井，工作性質(zhì)單一，互不牽扯，但不經(jīng)濟(jì)，地震放炮和VSP測(cè)井放炮要重復(fù)放炮，增加了一倍的野外工作量，以本工區(qū)為例，就將近8000炮。本次設(shè)計(jì)開(kāi)創(chuàng)性地采用了更為經(jīng)濟(jì)的辦法，即地震放炮和VSP測(cè)井放炮同時(shí)進(jìn)行，共用炮點(diǎn)震源，也就是說(shuō)利用地震放炮的同時(shí)VSP也做井中接收，優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，避免了重復(fù)放炮，但隨之帶來(lái)的一個(gè)難題是如何確保428儀器與VSP測(cè)井儀器精確同步接收(見(jiàn)圖2)。

428XL儀器與VSP測(cè)井儀器同步接收在單位還是頭一回，外單位也不多見(jiàn)。必須解決兩個(gè)方面的難題：其一是滿(mǎn)足雙方能夠同步接收，其二是同步精度必須符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備情況，經(jīng)過(guò)再三斟酌反復(fù)推敲，決定對(duì)震源同步器加以適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造，以滿(mǎn)足428XL儀器與VSP測(cè)井儀器能夠同步接收，并且使其同步精度符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在具體實(shí)施時(shí)，必須同時(shí)解決3個(gè)技術(shù)難題：一是解決震源同步器與428XL儀器的同步問(wèn)題；二是解決震源同步器與VSP測(cè)井儀器的同步問(wèn)題，并且要使雙方使用方便、操作簡(jiǎn)單、不易出錯(cuò)；三是同步精度必須符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

時(shí)序控制如圖3所示。

同步精度實(shí)測(cè)時(shí)差如表1所示。

從實(shí)測(cè)情況看，428XL儀器與VSP測(cè)井儀器同步時(shí)差極小，同步精度極高，完全符合《中華人民共和國(guó)石油天然氣SY/T5314-2004行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，并且操作簡(jiǎn)單、使用方便、不易出錯(cuò)。無(wú)論是428XL儀器還是VSP測(cè)井儀器，雙方只要各打開(kāi)一個(gè)開(kāi)關(guān)、發(fā)一條指令即可。實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)8千炮同步接收野外施工，效果極佳，獲得了甲方、VSP測(cè)井施工方等諸多方面專(zhuān)家的一致好評(píng)。

七、結(jié)語(yǔ)

428XL儀器在超多道高精度三維地震勘探中首次投入使用，遇到了多個(gè)以前從未遇到過(guò)的技術(shù)難題，經(jīng)過(guò)探索與創(chuàng)新，圓滿(mǎn)地完成了超多道三維地震勘探項(xiàng)目，也為以后進(jìn)一步用好、用活428XL儀器摸索了一些經(jīng)驗(yàn)，打下了一些良好的基礎(chǔ)，但只是個(gè)剛剛起步的階段。今后要更加注重充分發(fā)揮428XL儀器的潛力，進(jìn)一步用好、用活428XL儀器，使其發(fā)揮出更加重要的作用。