影響CTB傳輸穩(wěn)定性的因素探討

李漢光 陳治慶 趙 忠

(勝利油田物探公司 山東東營)

影響CTB傳輸穩(wěn)定性的因素探討

李漢光 陳治慶 趙 忠

(勝利油田物探公司 山東東營)

CTB是地震勘探生產(chǎn)中記錄評(píng)價(jià)的重要技術(shù)指標(biāo),文章從編譯碼器的原理入手分析了CTB在野外生產(chǎn)中的重要作用以及為什么經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)CTB丟失的現(xiàn)象,并針對各種原因提出相應(yīng)的解決方案。實(shí)際應(yīng)用過程中效果良好,大大降低了野外費(fèi)炮率,提高了生產(chǎn)效率,保證了生產(chǎn)質(zhì)量。

CTB;編碼器;譯碼器;同步碼

0 引 言

CTB即我們所說的驗(yàn)證TB,是地震生產(chǎn)中不可缺少的技術(shù)指標(biāo)之一,在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中明文規(guī)定,無驗(yàn)證TB的原始地震記錄資料一律為廢品,驗(yàn)證TB大于鐘TB 2ms地震記錄資料一律為廢品。驗(yàn)證TB和CTB丟失而造成廢炮嚴(yán)重影響野外生產(chǎn)速度增加生產(chǎn)成本。本文針對對CTB的產(chǎn)生、傳輸及接收過程中造成CTB丟失現(xiàn)象,將進(jìn)行詳細(xì)的分析并提出相應(yīng)的解決方法。

1 什么是CTB

由于震源與記錄儀器分處兩地,而地震勘探技術(shù)又要求震源激發(fā)與數(shù)據(jù)記錄開始應(yīng)是同時(shí)的,因此震源同步系統(tǒng)要解決兩者的“同步”這一基本問題。同時(shí),炸藥震源具有危險(xiǎn)性,野外施工具有復(fù)雜性,在兩者間建立同步關(guān)系時(shí)還必須考慮到要有很強(qiáng)的可靠性和抗干擾性。在震源同步系統(tǒng)中,采用了特殊設(shè)計(jì)的“同步碼”及專門的識(shí)別技術(shù)來使兩者之間既能唯一地、可靠地相互溝通,又保證了爆炸與記錄儀器啟動(dòng)之間的嚴(yán)格同步[1]。

在同步碼結(jié)束的時(shí)刻,編碼器的電臺(tái)由發(fā)射轉(zhuǎn)為接收;譯碼器則在產(chǎn)生“同步零”指令后使電臺(tái)由接收轉(zhuǎn)為發(fā)射。接著,譯碼器把炸藥起爆時(shí)真實(shí)爆炸信號(hào)(稱為驗(yàn)證TB)及后來收到的井口檢波器信號(hào)等發(fā)送回編碼器,送入記錄儀器,用來驗(yàn)證采集系統(tǒng)與震源激發(fā)系統(tǒng)是否同步。下面以MACHA譯碼器為例簡單介紹其CTB產(chǎn)生的過程,如圖1所示。

當(dāng)譯碼器接收到起爆指令后[1],可控硅CR22導(dǎo)通,400 V的高壓通過R15電阻向雷管釋放,此時(shí)通過R15電阻的電流必須大于4 A,即在R15電阻上產(chǎn)生4 V以上的電壓降,才能通過T4變壓器使Q9的基極產(chǎn)生大于0.7 V的脈沖電壓,使Q9導(dǎo)通,集電極變?yōu)榈碗娢?使U2的9腳變?yōu)楦唠娢?產(chǎn)生點(diǎn)火結(jié)束FIRED指令,并將指令送入井口板產(chǎn)生CTB信號(hào),與檢測到的井口信號(hào)一起發(fā)送到編碼器[2]。通過R15的電流大小取決于雷管阻值的大小,當(dāng)雷管的阻值大于70Ω時(shí),則Q9不能導(dǎo)通,無法產(chǎn)生CTB信號(hào),即點(diǎn)火失敗。

2 影響CTB接收及傳輸?shù)囊蛩?/h2>

影響CTB接收及傳輸?shù)囊蛩剌^多,下面將進(jìn)行五個(gè)方面的詳細(xì)分析。

2.1 編、譯碼器的電源

1)編碼器的直流穩(wěn)壓電源

儀器上編譯碼器使用的標(biāo)準(zhǔn)電源為直流12 V電源,現(xiàn)所配備的遙爆電臺(tái)為25 W電臺(tái),輸入的標(biāo)準(zhǔn)電源應(yīng)為13.8 V直流電壓,儀器上使用的電源為標(biāo)配的12 V LAMBDA直流電源,放炮時(shí),編碼器的電臺(tái)處于發(fā)射狀態(tài)時(shí),25 W電臺(tái)輸入電壓為13.8 V時(shí),發(fā)射電流可達(dá)5 A以上,當(dāng)電臺(tái)的輸入電壓為12 V時(shí),電臺(tái)發(fā)射時(shí)電源的電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于5 A,此時(shí)如果LAMBDA電源輸出功率較小時(shí),即會(huì)造成LAMBDA直流電源處于穩(wěn)壓調(diào)整狀態(tài),雖然LAMBDA電源有調(diào)整穩(wěn)壓系統(tǒng),但有一定時(shí)間的延遲,這個(gè)延遲時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電臺(tái)的轉(zhuǎn)換時(shí)間,這時(shí)編碼器的電臺(tái)接收處于不正常狀態(tài),使其接收的信號(hào)放大幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于編碼器的識(shí)別幅度,即出現(xiàn)CTB丟失、無井口等情況的出現(xiàn),造成廢炮。

圖1 MACHA譯碼器CTB產(chǎn)生電路圖

2)電源連線

電源連線過長或接觸電阻大,當(dāng)電源線過長時(shí),其電源線的電阻值由公式R=ρ×L/S可計(jì)算出[3],由公式可看出其阻值與電源線所使用的材料、長度與截面積有關(guān)。

電源線過長時(shí)其相應(yīng)的電阻值也相應(yīng)增大,電臺(tái)發(fā)射瞬間的電流較大,由公式U=R×I可知[3],此時(shí)作用在電源連線上的電壓降將增大,造成電臺(tái)在發(fā)射后電臺(tái)的接收電壓較低,電臺(tái)處于不正常狀態(tài),無法準(zhǔn)確將接收到的譯碼器信號(hào)送給編碼器,造成CTB及井口的丟失。

3)電臺(tái)的電源插座

GM300電臺(tái)的電源插座,采用的是鋁合金材料,時(shí)間一長氧化現(xiàn)象比較嚴(yán)重,經(jīng)常出現(xiàn)接觸電阻較大,影響電臺(tái)的電源電壓輸入,也是造成無CTB的一個(gè)重要原因。

4)譯碼器的電源

野外譯碼器使用的電瓶電壓為12 V～13 V(電瓶在充滿時(shí)最高可達(dá)13 V),但在野外使用一定的時(shí)間后(電瓶的使用時(shí)間與電瓶的容量有關(guān)),電瓶的電壓下降,滿足不了電臺(tái)對電瓶電壓的需求,造成電臺(tái)發(fā)射時(shí)由于電壓不足,載波的幅度變小,功率降低,發(fā)射距離縮短,編碼器無法檢測出CTB信號(hào),從而出現(xiàn)無CTB故障現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 編、譯碼器的電臺(tái)天線

通信天線作為通信不可缺少的重要部分,其基本功能是輻射和接收無線電波。發(fā)射時(shí),把高頻電流換為電磁波;接收時(shí),把電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流[4]。天線輸入阻抗和饋線的特性阻抗不一致時(shí),產(chǎn)生的反射波和入射波在饋線上疊加形成駐波[4]。電壓駐波比過大,將縮短天線距離,而且反射功率將返回電臺(tái)發(fā)射機(jī)功放部分,容易燒壞功放部分,造成譯碼器信號(hào)無法回傳。天線和饋線系統(tǒng)造成CTB回傳不正常的常見故障有以下幾種:

1)編碼器的電臺(tái)天線高度不夠,覆蓋距離較近;

2)編譯碼器電臺(tái)的天線接頭、插座密封不嚴(yán),使水汽泥土進(jìn)入插座,影響信號(hào)發(fā)射功率;3)譯碼器電臺(tái)天線插座孔變大,與天線接觸不良;4)譯碼器電臺(tái)天線折斷,或改變了天線原有結(jié)構(gòu)形狀;

5)編、譯碼器電臺(tái)的饋線折斷、短路或饋線頭虛焊,信號(hào)時(shí)有時(shí)無;

6)譯碼器電臺(tái)天線插頭與饋線連接不好.

2.3 譯碼器所在地的環(huán)境

由于野外施工環(huán)境日趨惡劣,地形變化復(fù)雜,也是影響CTB傳輸?shù)囊粋€(gè)重要原因。

1)高壓線

高壓線周圍具有較強(qiáng)的電磁場,對電臺(tái)發(fā)射的無線電波具有非常大的干擾作用,當(dāng)譯碼器距離高壓線較近時(shí),無線電信號(hào)遭受較大的干擾,使編碼器無法識(shí)別其譯碼器傳回的信號(hào),有時(shí)甚至使譯碼器無法識(shí)別編碼器發(fā)出的同步碼信號(hào),造成放不響炮的現(xiàn)象。

2)村莊及建筑物

村莊及建筑物對無線電信號(hào)具有遮擋作用,由于野外使用的譯碼器天線較低,很容易被建筑物遮擋,從而造成CTB信號(hào)不回現(xiàn)象的發(fā)生。

3)天電干擾

在陰雨及多云天氣,由云層間相互摩擦產(chǎn)生,或由于太陽黑子活動(dòng)電磁場發(fā)生變化,使無線電信號(hào)工作不正常。

2.4 譯碼器的操作

譯碼器在野外的操作時(shí)不按照操作規(guī)程操作也是造成CTB丟失的一個(gè)重要原因。編碼器在同步碼結(jié)束的時(shí)刻,電臺(tái)由發(fā)射轉(zhuǎn)為接收;譯碼器在產(chǎn)生“同步零”指令后,電臺(tái)由接收轉(zhuǎn)為發(fā)射,當(dāng)譯碼器釋放高壓的同時(shí),譯碼器檢測的CTB信號(hào)的產(chǎn)生,并在炸藥激發(fā)后拾取到的井口信號(hào),通過調(diào)制板將CTB信號(hào)和井口信號(hào)進(jìn)行調(diào)制并送入電臺(tái),由譯碼器電臺(tái)發(fā)送給編碼器電臺(tái),編碼器電臺(tái)將接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后,送入編碼器的解調(diào)板,解調(diào)出CTB信號(hào)和井口信號(hào)[1],并送地震儀器作為輔助道的數(shù)據(jù)紀(jì)錄磁帶。野外放炮時(shí),有的爆炸操作工為了趕進(jìn)度,在激發(fā)炸藥后,不等譯碼器的CTB信號(hào)和井口信號(hào)回傳給編碼器,便松開譯碼器的操作按鈕,使CTB信號(hào)和井口信號(hào)傳輸不完全或未傳輸,出現(xiàn)CTB丟失現(xiàn)象。

2.5 其它

編、譯碼器的硬件故障,電臺(tái)的硬件故障及電臺(tái)話筒插座受潮或腐蝕都會(huì)造成CTB信號(hào)不回的故障。

3 CTB信號(hào)丟失各種故障的排除方法

1)編、譯碼器的電源引起的無CTB信號(hào),可采取以下方法排除:

①更換直流穩(wěn)壓電源;

②調(diào)節(jié)標(biāo)配的12V LAMBDA直流電源的輸出電壓,使其輸出電壓增加0.5-1.0V;

③縮短電源連線的長度,使用內(nèi)徑較粗的銅質(zhì)電源連線,降低電源連線的阻值;

④定期清潔電臺(tái)的電源插座,減小接觸電阻;

⑤確保譯碼器電瓶的充電時(shí)間,施工中注意隨時(shí)檢查電瓶的電壓,電瓶電壓不足時(shí),及時(shí)更換。

2)編、譯碼器電臺(tái)天線引起無CTB故障,可采取如下方法處理:

①升高編碼器電臺(tái)天線;

②清潔天線插頭、插座,連接處應(yīng)注意密封;

③由專維修業(yè)人員更換天線插座;

④更換電臺(tái)天線;

⑤饋線折斷、短路或饋線頭虛焊,應(yīng)交專業(yè)人員維修;

⑥重新連接譯碼器電臺(tái)天線,電臺(tái)插頭不好時(shí),送交專業(yè)人員維修。

3)周圍環(huán)境引起的無CTB故障排除方法

遇有高壓電、村莊及建筑物時(shí)盡量偏離這些障礙物,必要時(shí)可使用炮線加長線。建筑物不高時(shí)也可采用天線加長線,放炮時(shí)由一人將天線加長線高舉,另一人進(jìn)行操作作業(yè)。天電干擾無法排除。

4)譯碼器的操作不當(dāng)引起的

應(yīng)對譯碼器操作人員進(jìn)行嚴(yán)格的操作培訓(xùn),持證上崗。放炮操作時(shí)必須等信號(hào)全部回傳給編碼器后方可松手。

5)編譯碼器、電臺(tái)硬件產(chǎn)生的無CTB故障,應(yīng)由專業(yè)維修人員維修,電臺(tái)話筒插座必須每天清潔。

4 野外判斷CTB丟失故障的快速方法

在野外放炮施工中如遇CTB丟失的故障,可根據(jù)不同的故障情況靈活快速判斷并排除故障。

1)連續(xù)三炮沒有CTB時(shí)(非同一臺(tái)譯碼器所為):

①首先應(yīng)檢查儀器周圍有無干擾源;

②其次用察看所有譯碼器與儀器的距離是否超出正常工作范圍;

③用電表檢查編碼器電臺(tái)的天線是否不通或者短路;

④檢查編碼器的供電系統(tǒng),包括直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓、電源連線、電臺(tái)電源插座是否松動(dòng);檢查直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓時(shí),必須使電臺(tái)處于發(fā)射狀態(tài),即測試直流穩(wěn)壓電源戴負(fù)載能力;

⑤更換編碼器及電臺(tái)。

2)某臺(tái)譯碼器第一次出現(xiàn)沒有CTB故障時(shí)

①估算譯碼器與儀器之間的距離是否超出正常工作范圍;

②檢查該譯碼器的電瓶電壓;

③檢查譯碼器的電臺(tái)天線及連線;

④檢查譯碼器周圍的工作環(huán)境;

⑤操作是否正確。

3)某臺(tái)譯碼器兩炮沒有CTB時(shí)

在做上述第二項(xiàng)的各項(xiàng)檢查后,譯碼器工作仍不正常,停用該譯碼器,送專業(yè)人員進(jìn)行維修。

5 結(jié)束語

CTB傳輸?shù)姆€(wěn)定性直接影響著生產(chǎn)進(jìn)度和施工質(zhì)量,本文對CTB的產(chǎn)生及作用進(jìn)行了簡述,詳細(xì)分析了影響CTB傳輸?shù)母鞣N原因和排除方法,但是否還有其它原因影響CTB的傳輸,我們將在今后的工作中繼續(xù)進(jìn)行探討和研究。

[1] 孫傳友,潘正良.地震勘探儀器原理[M].北京:石油大學(xué)出版社,1996

[2] MACHA公司,THE SHOOTING SYSTEM DRAWINGS.1997(資料)

[3] 華成英,童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2003

[4] [美]拉帕波特(Rappaport,T.S.)著,周文安,等譯.無線通信原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006

P631.4+37

B

1004-9134(2010)06-0088-03

李漢光,男,1977年生,工程師,1998年畢業(yè)于承德石油高等?？茖W(xué)校計(jì)算機(jī)應(yīng)用與維護(hù)專業(yè),現(xiàn)在勝利油田物探公司從事儀器操作與維護(hù)工作。郵編:257086

2010-06-18編輯:梁保江)