无线节点仪在复杂山地三维地震数据采集中的应用.pdf
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1、天 然 气 勘 探 与 开 发 NATURAL GAS EXPLORATION AND DEVELOPMENT 30 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期无线节点仪在复杂山地三维地震数据采集中的应用杨小龙中国石化华东油气分公司勘探开发研究院摘要常规地震数据采集,采用检波线排列接收,排列滚动及大线的搬运、更替难度大,在山地复杂地表情况下施工,会严重制约勘探进度和时效性。而节点仪作为一种新型的地震采集仪器,集合了计算、通信、存储和电池技术的优势,促进了陆地大道数、高效率、高密度地震采集技术的发展。为了安全有效地获得高质量的地震资料,四川盆地道真三维地震数据采集采用了节点仪和常规检波器混采
2、的方法。在地震数据采集过程中开展了:节点仪震前属性检测;观测系统分析;采集质量控制;节点仪适用性研究。应用结果表明:采用节点仪采集技术很大程度提高了放炮效率;节点仪全排列接收改善了资料深层反射信息品质;降低了高山施工安全风险。关键词道真三维复杂山地节点仪采集技术适应性分析DOI:10.12055/gaskk.issn.1673-3177.2023.02.004Wireless node instrument and its application to 3D seismic-data acquisition in complex mountainsYANG Xiaolong(Research
3、Institute of Exploration and Development,Sinopec East China Oil&Gas Company,Nanjing,Jiangsu 210007,China)Abstract:To receive conventional seismic-data acquisition is from geophone lines in raw.It is very difficult to move,replace,rear-range and roll large lines especially in complex mountains,which
4、may severely affect the exploration progress and effectiveness.As a new acquisition tool,node instrument not only integrates technological merits in computing,communication,storage and batteries but promotes the evolvement of high-efficiency and high-density seismic acquisition with numerous traces
5、used for dryland.Combined with conventional geophone,this instrument has been applied to one 3D seismic acquisition project in Daozhen of Sichuan Basin in an effort to obtain the best seismic data safely and effectively.During this acquisition,the conducted procedures include to detect the instrumen
6、ts properties before seismic acquisition,to analyze the geometry system,to dominate acquisition quality and to analyze the instruments applicability.Its application results show that,(i)the node instrument can greatly increase a shooting efficiency;(ii)its full arrangement improves data quality of d
7、eep reflection information;and(iii)the node instrument reduces security risks in mountain-ous acquisition.Key words:Daozhen 3D;Complex mountains;Seismic acquisition from node instrument;Adaptability analysis基金项目:中国石化科技开发部项目“常压页岩气地球物理评价技术研究”(编号:P21087-3)资助。作者简介:杨小龙,男,1986 年生,助理研究员,学士;主要从事地震数据采集处理工作。地
8、址:(210019)江苏省南京市建邺区嘉陵江东街金融城 9 号楼。E-mail:杨小龙:无线节点仪在复杂山地三维地震数据采集中的应用 31 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期0引言 南方山地由于地质原因,地表高山悬崖林立,横向起伏变化巨大,城镇工业的发展使得地表障碍物增多,且雨季时间长,采用常规检波器接收,检波器排列滚动及大线的搬运和更替交换难度大,费时费力,工期时间长,严重制约着勘探进度和时效性1。近年来,随着计算机技术、通信技术、存储技术、电池技术的发展,节点仪作为一种新型的地震采集仪器,在陆上高密度采集的优势日渐显现,促进了陆上大道数、高效率、高密度的地震采集技术的发展2。因
9、此在道真三维地震数据采集中,引入了无线节点仪采集技术,进行节点仪和有线检波器混采。根据地形复杂程度和干扰展布综合分析:在干扰较大、地形平缓地区,节点与有线用量比为3:1;在干扰少、断崖发育等复杂地形,采用 4:1或 5:1 的比例施工,节点共计 86 815 道,有线共计 20 014 道。节点与有线比例 3:1 的数量为 23 处,4:1 的数量为 8 处,5:1 的数量为 7 处。无线节点仪体积小、重量轻、便于布置,具有独立采集存储,节约了数据实时传输时间,没有大线,节约了排列布设时间,使得放炮速度加快,缩短了施工周期,加快了勘探进度,通过资料处理获得了很好的地震反射信息3。1节点仪的震前
10、属性检测目前无线节点仪主要分为集成式和外挂检波器式,道真三维采用的 I-Nodal 节点仪。为确定无线节点仪器的性能可靠性,在施工混采前要对节点仪器和有线检波器进行了同源对比试验,测试无线节点仪自身性能以及与有线仪器的一致性4,下面以其中一种为例进行分析。1.1无线节点仪自身属性检测无线节点仪器自身性能测试主要包括:极性一致性、电池续航能力测试、GPS 搜星测试等5。1.1.1极性一致性对无线节点仪器采集的数据进行对比分析,极性一致,可以查出异常道和死道,进行检查维修(图 1)。1.1.2 电池续航能力测试I-Nodal 节点仪工作时长,节点单元的续航能力是关系到野外数据是否能够稳定正常采集的
11、关键因素。因此测试了内置检波器和外挂检波器串 2 种方式,其中内置检波器测试 24 道,外挂检波器串测试 75 道。测试的方法为:将摆在室外空地接收的满电节点单元采取同时开机不间断运行测试一段时间,每天 2 次监测剩余电压值并记录,当同批次测试节点单元关机达到 3%,停止测试并测算该批次设备安全续航时间天数。从 I-Nodal 内置检波器节点仪电压衰减曲线上看,24 道内置检波器节点仪电压衰减幅度相对较为平缓,每一天的电压衰减 0.1 0.2 V,当电压衰减至 13.8 V 后(约 17 d)节点仪陆续开始关机,关机时最低电压 11.1 V,最高 13.8 V(图 2)。从 I-Nodal 外
12、挂检波器串节点仪电压衰减曲线来看,75 道外挂检波器串节点仪电压衰减有 2 个突变点,9 月 24 日晚 20:25 时,8 道突降近 1 V,10月 1 日晚 7:30 时,6 道突降 0.9 V,表明外接检波器串小线后电池续航能力降低。整体上,电池一天衰减约 0.2 V,较内置耗电大。10 月 3 号早 09:25关机 6 道,最高电压 13.1 V,最低电压 11.7 V,仍开机的节点仪最低电压 11.7 V,最高电压 14.7 V,平均 14.4 V。整体上,外挂检波器串节点仪至少可以续航 10 d(图 3)。从测试的统计数据来看,总体上内置检波器的节点仪续航时间较长(其续航最短为 1
13、7.45 d),而外挂检波器串的节点仪续航时间相对较短(其续航最短为 10.44 d)。之所以会出现这样的差异,原因在于外挂的检波器串(12 个检波器)节点仪耗电比内置检波器(1 个检波器)的节点仪要多一些,相应的其续航时长有所缩短。图 1节点仪极性一致性记录图杨小龙:无线节点仪在复杂山地三维地震数据采集中的应用 32 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期1.1.3搜星锁星测试为了检查 I-Nodal 节点仪搜星时长,了解其节点单元的锁星能力,进一步弄清楚 I-Nodal 节点仪在山地的适应性,选择不同地形如高楼(四层建筑)边、山谷(或深沟)、密林、悬崖附近进行搜星和锁星测试,每种地
14、形均采用 12 道节点仪外挂检波器串进行同点接收,并连续监测 24 h,记录每个节点仪开机时间和进入采集状态时间,每隔 1 h 进行一次巡线工作,导出巡线 log,从 GPS 可见卫星数和GPS 定位卫星数来判断节点的锁星和稳定性,以此为野外项目采集生产部署提供依据。从测试情况来看,节点仪均摆放在四层高楼房屋墙根,不埋置,其节点仪锁定卫星数量在下午15:30 较少,仅锁定 3 颗卫星,其他时间锁星均在5 颗以上;在深沟附近节点仪锁定卫星数量可见下午 15:00 较少为 4 颗,其他时间锁星均在 5 颗以上;悬崖附近的节点仪锁定卫星数量在下午 15:30 较少为 4 颗,其他时间锁星均在 5 颗
15、以上;相比较而言,在密林附近节点仪锁定卫星能力要强一些,其锁星数量在 15:30 较少为 5 颗,其他时间锁星均在 6 颗以上。依据节点仪性能,授时需求达到 1 颗卫星就可以正常进入采集工作。根据测试结果及统计数据可见,一般情况下节点仪在贵州省道真县境内 15:0016:00 点之间锁星数量较少,最少为 3 颗卫星,而其他施工时段基本锁星数量在 5 颗以上,这表明了节点仪在山地勘探中是完全可以适用的。1.2无线节点仪与有线仪器一致性测试目前在南方山地勘探中采用节点和有线混采施工模式,为了检测 I-Nodal 节点设备(含外挂检波器)和常规地震仪有线采集设备的检波器接收系统时差情况,时差测试采用
16、同道同点埋置同一串检波器,图 2内置检波器节点仪电压衰减曲线图图 3外挂检波点节点仪电压衰减曲线图杨小龙:无线节点仪在复杂山地三维地震数据采集中的应用 33 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期分别连接节点设备及有线采集设备进行接收,本次在项目中进行了 8 道时差测试。从解编记录和真值数据来看,这两种不同采集系统时差均在 1 ms 以内(图 4),极性和相位一致,满足了行业规范要求。化,即采用当日采集所有在线节点仪全排列接收,一方面增加纵向接收道,另一方面也增加横向接收线,综合增加覆盖次数(图 5)6。采用全排列接收道较基础观测系统可以获得更多的地震反射信息(图 6)。从 crp(共
17、反射点道集)照明度上看,增加接收道、接收线均能有效提高照明度。其中增加接收道改善明显(图 7)。在剖面成像上,基础观测系统在构造较为简单区域与拓展观测系统基本相当,但在断裂等复杂构造区域,拓展观测系统成像效果好(图 8),主要得益于中大偏移距的增加,覆盖次数提高7。图 4有线采集设备和 I-Nodal 外挂检波器串节点仪 的时差测试记录图2节点仪观测系统分析节点仪观测系统和有线仪器观测系统一致,但鉴于节点仪无缆,且节点仪可以长时间续航在线的特点,可以在施工中对节点仪观测系统进行优图 5道真三维工区节点观测系统示意图图 6216 道接收范围单炮示意图3节点仪器的质量控制节点整体操作划分为前期准备
18、、生产施工、数据回收、现场处理“四大环节”,节点生产阶段划分为野外布设、巡查质检、数据回收、设备充电、数据处理“五大流程”8。该工区使用节点数量大,工期紧,任务重。在野外的高效组织、数据检查核对、场地建设等方面对施工提出了很高的要求。对于野外布设,布设过程中无法正常开机或布设手簿搜索不到而无法设置桩号的节点仪及时进行更换9;电量不足、参数错误的节点仪设备进行更开;实时监测不合格的节点仪重新连接接线段或者更换检波器10;完成布设工作后,收回已经完成采集的节点仪进行下载数据和充电,收回的节点仪拉回驻地进行数据回收、充电等工作11。施工过程中重点加强巡查质控,成立巡线组,将巡线组与节点仪布设组分开,
19、不属同一个小组,利用巡线组来监控布设组的施工点位的准确性,避免互相包庇的情况12。对老排列所有节点仪进行全杨小龙:无线节点仪在复杂山地三维地震数据采集中的应用 34 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期天任务结束后将手簿、故障节点仪和班报交数据回收组,更换下来的设备下载完数据后交检修组维修13。针对数据回收,根据节点仪接收的数据量制作回收列表,内容包括排列应回收日期、小时段,将列表交各组回收人员进行数据回收,数据回收员负责检查列表使用正确与否,检查单个节点仪数据下载是否完整、检查所有节点仪是否都下载好数据,同时做好设备列表供数据处理组使用等14;数据回收组长负责整体协调,包括与野外班
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