數(shù)字三分量地震數(shù)據(jù)采集單元DSU3的特點(diǎn)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(yáng))

數(shù)字三分量地震數(shù)據(jù)采集單元DSU3的特點(diǎn)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(yáng))

隨著地震勘探技術(shù)的不斷革新發(fā)展,全空間波場(chǎng)的地震勘探需要三分量、大動(dòng)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(yùn)而生。文章對(duì)Sercel公司生產(chǎn)的DSU3的特點(diǎn)進(jìn)行了闡釋,并對(duì)如何在428XL儀器上實(shí)現(xiàn)對(duì)DSU3的應(yīng)用進(jìn)行了說(shuō)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(kāi)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(cè)精度,為后期處理和分析地下儲(chǔ)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(yùn)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(guó)Sercel公司生產(chǎn)的DSU3最具代表性[1]。本文對(duì)DSU3的一些特點(diǎn)和相關(guān)的應(yīng)用技巧進(jìn)行介紹。

1 DSU3的構(gòu)造及特點(diǎn)

DSU(Digital Sensor Unit)意為數(shù)字檢波器單元。DSU3就是在一個(gè)DSU中集成了X、Y、Z三個(gè)方向上的數(shù)字檢波器單元,地震儀器可以對(duì)三個(gè)方向的地震信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采集,實(shí)現(xiàn)了全空間波場(chǎng)的地震勘探。X、Y、Z三個(gè)方向通常表示Inline、Cross-line、Vertical這三個(gè)方向。這種三個(gè)方向同時(shí)進(jìn)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(lái)實(shí)現(xiàn)。

這樣在三個(gè)方向上的數(shù)據(jù)采集無(wú)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(duì)比見(jiàn)表1[2]。

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

表1 DSU3與常規(guī)檢波器性能參數(shù)對(duì)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(qiáng)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(jì)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(hào)方面DSU3的表現(xiàn)無(wú)疑要強(qiáng)于傳統(tǒng)檢波器。而對(duì)于DSU3在干擾波壓制方面的劣勢(shì)也可以通過(guò)后期資料處理予以彌補(bǔ)。

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(wèn)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(gè)方向上的MEMS集中于一個(gè)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(gè)常規(guī)檢波器與單個(gè)DSU3采集數(shù)據(jù)對(duì)比

2 DSU3使用方法及技巧

DSU3與FDU相同的一點(diǎn)是它們都能夠與LAUX-428、LAUL-428連接使用,這里說(shuō)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(dāng)野外排列連接了DSU3設(shè)備時(shí),需要在儀器上更改設(shè)置,使儀器可以識(shí)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(diǎn)選DSU以及DSU tilt correction兩個(gè)選框。其中點(diǎn)選DSU選框是設(shè)置了DUS設(shè)備使用,就是讓儀器可以識(shí)別排列上的DSU設(shè)備,而DSU tilt correction是指點(diǎn)選了DSU的傾斜矯正功能,使采集到的地震資料更加準(zhǔn)確。在這里需要特別注意的是通常情況缺省點(diǎn)選的FDU選框不要去掉,原因是我們?cè)诓杉^(guò)程中的輔助道信息通常還都是使用的FDU設(shè)備來(lái)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(gè)樁號(hào)上有X,Y,Z三個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)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(hào)進(jìn)行編排、整理,這些都是需要我們進(jìn)行設(shè)置。具體方法如下:在Jline窗口中的Sensor卡片中點(diǎn)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(lèi)型“6”是指“Accelerometer Vertical(垂直方向加速度)”,類(lèi)型“7”是指“Accelerometer Inline(沿排列方向加速度)”,類(lèi)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(diǎn)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(duì)DSU3各道的識(shí)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(gè)樁號(hào)下的三道按順序分別表示Vertical、Inline、Cross-line三個(gè)方向上的數(shù)據(jù)采集道。

2)在正式開(kāi)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(guò)程中,每天我們也必須先對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行日檢,在這些檢驗(yàn)都合格后才可以正式開(kāi)始生產(chǎn)工作。DSU3設(shè)備在做檢驗(yàn)方面也有些地方與FDU有所不同。在Instrument的測(cè)試項(xiàng)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(xiàng)與當(dāng)時(shí)的環(huán)境噪音相關(guān),即當(dāng)環(huán)境噪音比較大是便很容易造成這兩項(xiàng)測(cè)試不合格。此外在測(cè)試中還有幾點(diǎn)需要注意:

(1)當(dāng)采樣率為0.25 ms或者0.5 ms時(shí)不能做Crosstalk測(cè)試。

(2)所有的Instrument測(cè)試項(xiàng)只有g(shù)2一種增益。

(3)在Sensor測(cè)試項(xiàng)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(kāi)始采集之前必須對(duì)檢波器做Tilt(傾斜度)測(cè)試,否則無(wú)法完成采集。

3)在完成上述的各項(xiàng)工作后就可以使用DSU3進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作了,但是在正式生產(chǎn)時(shí),我們往往需要在采集現(xiàn)場(chǎng)回放采集記錄,以便對(duì)采集的信息進(jìn)行監(jiān)視。使用DSU3設(shè)備時(shí)儀器上對(duì)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(gè)方向的數(shù)據(jù)中具體監(jiān)視哪一個(gè)或哪幾個(gè)方向。

在使用DSU3進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí),由于在每個(gè)樁號(hào)上有三道同時(shí)進(jìn)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(dāng)成DSU來(lái)使用的。就是說(shuō)可以使DSU3的兩個(gè)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(diǎn)選DEBUG卡片,在左側(cè)的processes目錄下點(diǎn)選datebase Object,在顯示框中的custom command中輸入命令“db_use_dsu3_as_dsu1”,點(diǎn)擊APPLY。此時(shí)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(kāi)DSU3的兩個(gè)水平方向數(shù)據(jù)采集的命令是“db_unuse_dsu3_as_dsu1”。

DSU3目前在國(guó)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(diǎn),使用技巧也會(huì)被我們逐步發(fā)現(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

多波地震采集技術(shù)作為一種新技術(shù)、新方法,越來(lái)越受到勘探的重視。現(xiàn)階段多波采集設(shè)備又以Sercel公司生產(chǎn)的DSU3運(yùn)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(yùn)用價(jià)值和市場(chǎng)空間,發(fā)展前景廣闊。

[1] 法國(guó)Sercel公司.Sercel428XL用戶(hù)手冊(cè)第三冊(cè).2009(資料)

[2] 法國(guó)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(jì)算科學(xué)專(zhuān)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(hù)工作。郵編:457001

2011-04-23編輯姜 婷)

PI,2011,25(5):36～38

·開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)·