物探船地震調(diào)查系統(tǒng)的配置與設計

摘要：本文簡要介紹了物探穿地震調(diào)查系統(tǒng)的組成和功能，并梳理了系統(tǒng)設計思路。

關鍵詞：物探船 地震調(diào)查系統(tǒng) 配置 設計

1.綜述

物探船是高技術含量和高附加值的特種海工船舶，在海洋石油勘探領域起著至關重要的作用。

2. 地震調(diào)查系統(tǒng)

地震調(diào)查系統(tǒng)主要由電纜系統(tǒng)、氣槍槍陣系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、空壓機系統(tǒng)、地震設備收放系統(tǒng)等組成。

2.1.電纜系統(tǒng)

電纜系統(tǒng)用于海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及油氣資源調(diào)查中的地震勘探，電纜檢波器接收震源激發(fā)并通過海底及海底地層界面反射的地震波，地震道將采集到的反射信號濾波或合成處理后，傳輸?shù)降卣鹩涗浵到y(tǒng)。通過數(shù)據(jù)分析與處理，以獲得地下介質(zhì)的結構構造等信息。

2.2. 氣槍槍陣系統(tǒng)

氣槍槍陣系統(tǒng)主要由氣槍浮筒、氣槍、炮纜、氣槍控制系統(tǒng)以及附屬設備等組成。氣槍槍陣用于海洋地震勘探，通過高壓氣體在氣槍腔中的瞬間釋放爆炸能量，產(chǎn)生地震波往海底傳播，獲得海底及海底各地層的結構構造等信息；槍控系統(tǒng)用于控制氣槍同步觸發(fā)、氣槍狀態(tài)監(jiān)控，并與地震設備、導航定位系統(tǒng)進行通訊，收發(fā)數(shù)據(jù)。

2.3. 數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)主要用于在海洋地震勘探中，接收氣槍震源所激發(fā)傳播和反射的地震波，通過轉換形成單炮文件，傳輸至磁盤陣列存儲，并通過QC設備顯示單炮波形和單道剖面，實現(xiàn)海上地震勘探實時記錄和質(zhì)量監(jiān)控，以及現(xiàn)場實時指導地震資料的采集和處理，提高施工效率。在海上地震作業(yè)時，可以根據(jù)海上氣象、海域潮汐、海流、以及漁業(yè)活動情況結合工作目的，現(xiàn)場指導采集施工。對于工作中采集的地震資料數(shù)據(jù)導航數(shù)據(jù)進行處理。

2.4. 導航系統(tǒng)

導航系統(tǒng)主要用于物探調(diào)查船實時導航控制、海洋調(diào)查設備連接控制、調(diào)查設備資料采集和存儲。要求多專業(yè)同步作業(yè)，導航系統(tǒng)功能滿足各個調(diào)查專業(yè)的不同要求。導航系統(tǒng)主要由主機工作站等硬件部分以及軟件部分組成。

2.5. 空壓機系統(tǒng)

空壓機系統(tǒng)可為氣槍槍陣系統(tǒng)（即震源）提供連續(xù)不斷的穩(wěn)定高壓空氣，

主要由空壓機及空壓機控制設備組成。

2.6. 地震設備收放系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要用于采集電纜、氣槍陣列和槍纜姿態(tài)控制設備的布放、回收和海上維護等作業(yè)。主要包括以下配套設備。

2.6.1.炮纜絞車。用于收、放和拖帶炮纜及震源槍陣。炮纜絞車容繩量根據(jù)氣槍陣列需要布放的最大長度確定。

2.6.2.氣槍陣列儲存和收放裝置。軟式氣槍浮筒通常采用尾部弓型收放滑軌、尾部坡道及輔助絞車的方式收放，而硬式氣槍浮筒通常采用可伸縮懸臂粱式行吊收放。收放軟式氣槍浮筒需要震源甲板層高最好在3.5m～4m之間，當層高低于3m時，收放槍陣時容易損傷氣槍。收放硬式氣槍浮筒需要更高的震源甲板空間。甲板存放時，槍陣浮筒頭部與炮纜絞車的間距至少應保證在2m以上；槍陣尾部空間在2m以上為宜；兩列槍陣浮筒的橫向間距在1.5m以上時，具有較好的氣槍維修更換空間?；⌒挝膊科碌辣刃敝本€尾部坡道更有利于在收放時保護氣槍。

2.6.3.輔助絞車。船艉地震調(diào)查設備作業(yè)區(qū)域內(nèi)通常配備了大量的小型輔助絞車，輔助槍陣提升、拖曳、牽引操作。

2.6.4.電纜絞車及排纜器。用于采集電纜的收、放、拖帶及儲存。電纜絞車的容繩量按采集電纜和前導段的總長度考慮，其中前導段長度應略大于最大炮纜長度與最小炮檢距之和；而采集電纜長度與海水深度相當或更長。應盡量降低電纜絞車的垂向布置高度，提高船舶穩(wěn)性。

2.6.5.備用電纜絞車。用于存儲備用電纜和更換故障電纜。絞車容繩量可按15%備用電纜考慮。

2.6.6.電纜拖點及收放裝置。電纜絞車通過拖點來拖帶采集電纜，拖點配有一個可垂向移動的支撐臂，兩個液壓缸使支撐臂上下移動。

2.6.7.電纜擴展繩絞車。電纜擴展繩絞車用于電纜擴展繩的收放、存儲。

2.6.8.尾標行吊。尾標行吊為可伸縮懸臂粱式行吊，用于尾標等設備的收放。

2.6.9.舷外擴展臂。擴展臂布置于調(diào)查船尾部舷側，可用于槍陣、擴展器或采集電纜的輔助擴展拖帶。

2.6.10.擴展器。用于三維作業(yè)時橫向擴展電纜和槍陣的拖帶，常采用甲板水平和舷側豎直兩種布置方式。根據(jù)電纜前導段長度和電纜橫向擴展距離，則需要選擇合適的擴展器型號，以提供足夠的橫向擴展力。

2.6.11.擴展器牽引絞車。用于擴展器的拖帶和收放。通常擴展器牽引?絞車的拖曳力遠遠大于電纜絞車和炮纜絞車，其基座需要特別加固。

2.6.12.擴展器牽引絞車排纜器。用于擴展器牽引繩排纜。

2.6.13.舷外擴展輪。用于擴展器牽引繩導向。

2.6.14.擴展器收放存儲裝置。用于擴展器的水平存放、翻轉及入水收放。

2.6.15.電纜裝卸架。用于備用電纜、電纜前導段和炮纜的更換。

2.6.16.物探維修艇。用于地震調(diào)查作業(yè)時電纜、水鳥等維護作業(yè)。布置在舷側或艉甲板，盡量布置在高度較低的位置。

3 .系統(tǒng)主要設計流程

地震調(diào)查系統(tǒng)設備組成龐大，內(nèi)部接口關系復雜，且系統(tǒng)集成設計對調(diào)查船總體方案起著決定性的影響。物探船地震調(diào)查系統(tǒng)的設計流程可以梳理為以下幾個主要步驟：

3.1.根據(jù)物探船的使命任務，綜合考慮作業(yè)海區(qū)特點等因素，確定地震調(diào)查采集作業(yè)參數(shù)，如電纜數(shù)量、最小炮檢距范圍、最大炮檢距范圍和纜間距等。

3.2.地震調(diào)查系統(tǒng)集成設計，確定電纜系統(tǒng)、氣槍槍陣系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、空壓機系統(tǒng)的主要技術指標，并據(jù)此完成各系統(tǒng)的設備選型及系統(tǒng)間的匹配性設計。

3.3.橫向擴展系統(tǒng)設計，確定電纜和氣槍陣列擴展方式、擴展系統(tǒng)受力分析計算、擴展器選型。

3.4.地震設備收放系統(tǒng)集成設計及設備選型，根據(jù)橫向擴展系統(tǒng)設計輸出，確定電纜絞車、炮纜絞車、擴展器牽引絞車的拖曳力、容繩量等主要技術指標，完成地震設備收放系統(tǒng)的匹配性設計及設備選型。

3.5.物探船動力負荷計算，船舶動力系統(tǒng)應滿足地震調(diào)查系統(tǒng)在額定航速下的拖曳力需求。

4. 結束語

我國物探船設計起步較晚，本文通過對地震調(diào)查系統(tǒng)的初步淺析和思考，以促進我國海洋地震調(diào)查技術發(fā)展，縮小與發(fā)達國家的差距。

參考文獻：

[1] 毛寧波，褚榮英.海洋石油地震勘探[M].2004.