數(shù)字三分量地震數(shù)據(jù)采集單元DSU3的特點及應(yīng)用

晏澤源 王 杰

(中原油田地球物理勘探公司儀器修理廠 河南濮陽)

數(shù)字三分量地震數(shù)據(jù)采集單元DSU3的特點及應(yīng)用

晏澤源 王 杰

(中原油田地球物理勘探公司儀器修理廠 河南濮陽)

隨著地震勘探技術(shù)的不斷革新發(fā)展,全空間波場的地震勘探需要三分量、大動態(tài)、高速、高精度的檢波器,于是數(shù)字三分量檢波器應(yīng)運而生。文章對Sercel公司生產(chǎn)的DSU3的特點進行了闡釋,并對如何在428XL儀器上實現(xiàn)對DSU3的應(yīng)用進行了說明。

數(shù)字三分量;DSU3;MEMS加速度傳感器

0 引 言

地震檢波器是地震勘探裝備的重要組成部分,檢波器性能優(yōu)劣直接影響地震勘探的質(zhì)量。開發(fā)基于MEMS加速度傳感器的三分量數(shù)字地震檢波器能有效提高勘探作業(yè)的效率和探測精度,為后期處理和分析地下儲油層構(gòu)造提供必要地質(zhì)構(gòu)造信息,于是數(shù)字三分量檢波器便應(yīng)運而生。

目前在全球各廠家生產(chǎn)的三分量數(shù)字采集單元中又以法國Sercel公司生產(chǎn)的DSU3最具代表性[1]。本文對DSU3的一些特點和相關(guān)的應(yīng)用技巧進行介紹。

1 DSU3的構(gòu)造及特點

DSU(Digital Sensor Unit)意為數(shù)字檢波器單元。DSU3就是在一個DSU中集成了X、Y、Z三個方向上的數(shù)字檢波器單元,地震儀器可以對三個方向的地震信號同時進行采集,實現(xiàn)了全空間波場的地震勘探。X、Y、Z三個方向通常表示Inline、Cross-line、Vertical這三個方向。這種三個方向同時進行數(shù)據(jù)采集的工作主要利用基于加速度傳感器技術(shù)的MEMS(Micromachined Electro-Mechanical System)來實現(xiàn)。

這樣在三個方向上的數(shù)據(jù)采集無疑大大提高了數(shù)據(jù)的精確度,為后期分析地下構(gòu)造提供了更加豐富、更加精確的數(shù)據(jù)資源。DSU3與常規(guī)陸地檢波器性能參數(shù)對比見表1[2]。

從表1可以看出,DSU3在各項性能參數(shù)中都有更加優(yōu)良的表現(xiàn),在實際生產(chǎn)中也能夠保證給施工單位帶來更加優(yōu)良的資料品質(zhì)。下面我們將每道12個傳統(tǒng)檢波器和每道1個DSU3(Z方向)采集的數(shù)據(jù)資料進行對比,如圖1所示。

表1 DSU3與常規(guī)檢波器性能參數(shù)對比

從圖1可以看出,DSU3采集的資料回放記錄要明顯好于傳統(tǒng)檢波器采集的數(shù)據(jù)資料。雖然DSU3采集的數(shù)據(jù)資料中干擾波要強于傳統(tǒng)檢波器采集的數(shù)據(jù)資料(這是由于DSU3采用的單錐的設(shè)計方法造成的,在壓制干擾波的方面比傳統(tǒng)的十二錐檢波器圖形組合要差一些)。但是在高頻有效信號方面DSU3的表現(xiàn)無疑要強于傳統(tǒng)檢波器。而對于DSU3在干擾波壓制方面的劣勢也可以通過后期資料處理予以彌補。

作為施工單位,除了得到信息更豐富,更加高品質(zhì)的資料外,野外施工設(shè)備是否方便施工也是很重要的問題,在這方面DSU3同樣具有非常良好的表現(xiàn)。在結(jié)構(gòu)上,DSU3采用了高集成化技術(shù),將三個方向上的MEMS集中于一個檢波器尾錐內(nèi),檢波器又與采集站一體大大降低了野外采集設(shè)備的整體重量和繁瑣程度,為野外施工提供了方便。

圖1 12個常規(guī)檢波器與單個DSU3采集數(shù)據(jù)對比

2 DSU3使用方法及技巧

DSU3與FDU相同的一點是它們都能夠與LAUX-428、LAUL-428連接使用,這里說到的使用上的不同主要是指在儀器設(shè)置上的一些不同。

1)當野外排列連接了DSU3設(shè)備時,需要在儀器上更改設(shè)置,使儀器可以識別排列上的DSU3設(shè)備。具體方法是:在Jinstall中的Instrument on field內(nèi)應(yīng)點選DSU以及DSU tilt correction兩個選框。其中點選DSU選框是設(shè)置了DUS設(shè)備使用,就是讓儀器可以識別排列上的DSU設(shè)備,而DSU tilt correction是指點選了DSU的傾斜矯正功能,使采集到的地震資料更加準確。在這里需要特別注意的是通常情況缺省點選的FDU選框不要去掉,原因是我們在采集過程中的輔助道信息通常還都是使用的FDU設(shè)備來完成的。

在儀器可以辨別DSU設(shè)備后,由于新型的DSU3設(shè)備在每個樁號上有X,Y,Z三個方向上同時進行采集的三道,這三道該如何區(qū)分,如何將采集到的地震信號進行編排、整理,這些都是需要我們進行設(shè)置。具體方法如下:在Jline窗口中的Sensor卡片中點選DSU3,在該窗口中設(shè)置如表2所示(注:表格中“＊＊＊”表示根據(jù)不同工區(qū)情況決定)。

這里的Segd Code中的類型“6”是指“Accelerometer Vertical(垂直方向加速度)”,類型“7”是指“Accelerometer Inline(沿排列方向加速度)”,類型“8”是指“Accelerometer Cross-line(垂直排列方向加速度)”。完成這一步后在Jline的點代碼(Point Code)窗口中設(shè)置如表3所示。

表2 DSU3儀器設(shè)置,Jline-Sensor-DSU3

表3 DSU3儀器設(shè)置,Jline-Point Code

這樣,對DSU3各道的識別設(shè)置就基本完成了。在完成這樣的設(shè)置后,在Jline窗口下的Sensor窗口中每個樁號下的三道按順序分別表示Vertical、Inline、Cross-line三個方向上的數(shù)據(jù)采集道。

2)在正式開始生產(chǎn)之前,我們必須向甲方提供儀器設(shè)備的年檢,包括在生產(chǎn)過程中,每天我們也必須先對儀器設(shè)備進行日檢,在這些檢驗都合格后才可以正式開始生產(chǎn)工作。DSU3設(shè)備在做檢驗方面也有些地方與FDU有所不同。在Instrument的測試項中需要做的有:Gravity(重力)、Gain/Phase(增益/相位)、Distortion(畸變)、Crosstalk(串音)。其中的畸變和串音兩項與當時的環(huán)境噪音相關(guān),即當環(huán)境噪音比較大是便很容易造成這兩項測試不合格。此外在測試中還有幾點需要注意:

(1)當采樣率為0.25 ms或者0.5 ms時不能做Crosstalk測試。

(2)所有的Instrument測試項只有g(shù)2一種增益。

(3)在Sensor測試項中已經(jīng)不存在檢波器電阻值的概念。

(4)在使用DSU3設(shè)備開始采集之前必須對檢波器做Tilt(傾斜度)測試,否則無法完成采集。

3)在完成上述的各項工作后就可以使用DSU3進行數(shù)據(jù)采集工作了,但是在正式生產(chǎn)時,我們往往需要在采集現(xiàn)場回放采集記錄,以便對采集的信息進行監(jiān)視。使用DSU3設(shè)備時儀器上對Plotter的設(shè)置如表4所示。

表4 DSU3儀器設(shè)置,Plotter

在Aux的選框中可以選擇三個方向的數(shù)據(jù)中具體監(jiān)視哪一個或哪幾個方向。

在使用DSU3進行數(shù)據(jù)采集時,由于在每個樁號上有三道同時進行數(shù)據(jù)采集,所以采集的數(shù)據(jù)量是很大的,但是根據(jù)工區(qū)和甲方的要求不同,DSU3也是可以當成DSU來使用的。就是說可以使DSU3的兩個水平分量的數(shù)據(jù)停止采集,僅保留垂直分量的數(shù)據(jù)采集,這樣便大大縮小了數(shù)據(jù)的采集速度和數(shù)據(jù)容量。具體方法是在JAdmin中點選DEBUG卡片,在左側(cè)的processes目錄下點選datebase Object,在顯示框中的custom command中輸入命令“db_use_dsu3_as_dsu1”,點擊APPLY。此時在Jline窗口下出現(xiàn)提示DSU3用作DSU1功能被啟用。要取消該操作,也就是打開DSU3的兩個水平方向數(shù)據(jù)采集的命令是“db_unuse_dsu3_as_dsu1”。

DSU3目前在國內(nèi)使用的并不廣泛,相信隨著DSU3應(yīng)用的不斷普及,DSU3的更多使用特點,使用技巧也會被我們逐步發(fā)現(xiàn)。

3 結(jié)束語

多波地震采集技術(shù)作為一種新技術(shù)、新方法,越來越受到勘探的重視?，F(xiàn)階段多波采集設(shè)備又以Sercel公司生產(chǎn)的DSU3運用最為廣泛。采用了加速度傳感器技術(shù)的多波地震采集單元DSU3必將有廣闊的運用價值和市場空間,發(fā)展前景廣闊。

[1] 法國Sercel公司.Sercel428XL用戶手冊第三冊.2009(資料)

[2] 法國Sercel公司.數(shù)字傳感器單元DSU3-428(005-428XL-DSU3428).2008(資料)

Characteristics and application of three-component digital sensor unit DSU3.

Yan Zeyuan and Wang Jie.

With the development of seismic exploration technology,full-wave seismic exploration requires the multi-component,high dynamic,high speed,high sensitivity geophone,so the three-component digital sensor unit comes out.This paper introduces the characteristics of DSU3 produced by Sercel and describes how to achieve the application of DSU3 in 428XL instrument.

three component;DSU3;MEMS

P631.4

B

1004-9134(2011)05-0036-03

晏澤源,男,1981年生,助理工程師,2005年畢業(yè)于湖南大學(xué)信息與計算科學(xué)專業(yè),現(xiàn)在中原油田地球物理勘探公司從事儀器操作維護工作。郵編:457001

2011-04-23編輯姜 婷)

PI,2011,25(5):36～38

·開發(fā)設(shè)計·