Sercel 428XL采集儀器系統(tǒng)可控震源實(shí)時(shí)質(zhì)控新方法

王秋成，門(mén)哲，任艷永，孫哲，王建鋒，程高明

中國(guó)石油東方地球物理公司（河北涿州072751）

Sercel 428XL采集儀器系統(tǒng)可控震源實(shí)時(shí)質(zhì)控新方法

王秋成，門(mén)哲，任艷永，孫哲，王建鋒，程高明

中國(guó)石油東方地球物理公司（河北涿州072751）

可控震源高效激發(fā)保障了高密度采集技術(shù)的推廣和應(yīng)用,但也給現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制帶來(lái)了新的挑戰(zhàn),Sercel 428XL采集儀器系統(tǒng)原有的震源質(zhì)量控制方式已不能滿(mǎn)足高效采集的要求。針對(duì)Sercel 428XL采集儀器系統(tǒng)提出了一種可控震源狀態(tài)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制新方法，通過(guò)FTP客戶(hù)端實(shí)時(shí)獲取服務(wù)器中的震源信息文件，再對(duì)文件進(jìn)行解析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)震源狀態(tài)的實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控。通過(guò)在中東地區(qū)高效采集項(xiàng)目中的應(yīng)用結(jié)果表明，這種方法能夠滿(mǎn)足高效采集中可控震源狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求，提高了生產(chǎn)效率。

可控震源；高密度采集技術(shù)；實(shí)時(shí)質(zhì)量控制

可控震源施工方式包括交替掃描、滑動(dòng)掃描、距離分隔的同步掃描、獨(dú)立同步掃描以及動(dòng)態(tài)掃描[1-4]。交替掃描是一種常規(guī)的采集方式，其余都屬于高效采集方式。在高效采集方式中，獨(dú)立同步掃描采集效率最高，但存在鄰炮干擾問(wèn)題。動(dòng)態(tài)掃描將交替、滑動(dòng)和空間分離同步掃描3種高效采集技術(shù)綜合起來(lái)，在盡量降低諧波干擾的情況下，大大提高了采集效率。

在可控震源高效采集中，震源狀態(tài)的好壞直接影響地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量和采集效率。以中東地區(qū)的高效采集為例，平均時(shí)效600炮以上，參與施工的震源多達(dá)30臺(tái)，如此高的放炮速度，需要在數(shù)秒鐘之內(nèi)來(lái)判斷一炮是否合格。如此多的震源，需要在整個(gè)施工過(guò)程中保證所有震源設(shè)備都正常，這給現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)控帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。目前的震源質(zhì)控方式主要是儀器自帶的實(shí)時(shí)質(zhì)控功能和QC數(shù)據(jù)返回室內(nèi)后進(jìn)行的事后質(zhì)控，而這2種質(zhì)控方式在高效采集中有很大的局限性。

儀器自帶的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能滿(mǎn)足常規(guī)采集的質(zhì)控要求，但不能滿(mǎn)足高效采集的要求。Sercel 428XL采集儀器系統(tǒng)提供了圖形和數(shù)值統(tǒng)計(jì)2種方式供操作員監(jiān)控震源的相位誤差、畸變和出力等參數(shù)。使用圖形方式時(shí)，操作員可以很直觀地查看到每臺(tái)震源的指標(biāo)狀態(tài)。使用數(shù)值窗口進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，能夠清楚看到指標(biāo)的大小，但窗口每次只能顯示一項(xiàng)指標(biāo)，需要切換操作。在可控震源常規(guī)采集施工中，由于效率不是很高，儀器自帶的質(zhì)控功能完全能夠滿(mǎn)足要求。但是在高效采集中，如果采用圖形方式質(zhì)控，在排列上同時(shí)工作的震源可能有幾十臺(tái)，各種顏色的柱狀圖排列在一起很容易讓操作員產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，并且該窗口容易陷入假死狀態(tài)。如果采用數(shù)值方式質(zhì)控，操作員需要在觀測(cè)窗口中進(jìn)行反復(fù)的切換才能完全的查看到震源的多項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)值。在一些地形比較復(fù)雜的地區(qū)，震源狀態(tài)中的多項(xiàng)指標(biāo)都會(huì)受到影響，操作員需要頻繁地切換才能完成對(duì)多項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值的全面監(jiān)控，難免會(huì)顧此失彼。

室內(nèi)進(jìn)行的事后質(zhì)控方法很成熟，可以做到監(jiān)控到位,但具有滯后性,由于不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題而進(jìn)行補(bǔ)炮，在很大程度上影響了生產(chǎn)效率,造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

針對(duì)現(xiàn)有質(zhì)控方式的局限性，對(duì)Sercel公司的428XL系統(tǒng)的震源狀態(tài)信息的存儲(chǔ)方式進(jìn)行了研究[5]，最終采用FTP機(jī)制通過(guò)客戶(hù)端去實(shí)時(shí)獲取存儲(chǔ)在428XL服務(wù)器中的震源數(shù)據(jù)庫(kù)文件，再對(duì)獲取的信息文件進(jìn)行解析，從而實(shí)現(xiàn)可控震源狀態(tài)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制。通過(guò)該方法，野外儀器操作員能夠方便、快捷的實(shí)現(xiàn)對(duì)各種施工方式的震源狀態(tài)實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控。通過(guò)在中東地區(qū)高效采集項(xiàng)目中的應(yīng)用結(jié)果表明，這種方法能夠滿(mǎn)足高效采集中可控震源狀態(tài)的實(shí)時(shí)質(zhì)控需求，有助于保障采集數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高野外生產(chǎn)效率。

1 方法原理

可控震源狀態(tài)實(shí)時(shí)質(zhì)控流程如圖1所示。首先利用FTP客戶(hù)端獲取震源狀態(tài)信息文件，解析文件存儲(chǔ)的信息，再對(duì)震源狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)質(zhì)控。質(zhì)控的內(nèi)容主要包括：①震源振動(dòng)屬性（平均相位誤差、峰值相位誤差、平均畸變、峰值畸變、平均出力、峰值出力），以及震源屬性的連續(xù)超標(biāo)和連續(xù)變差的實(shí)時(shí)質(zhì)控；②震源狀態(tài)碼實(shí)時(shí)質(zhì)控；③動(dòng)態(tài)掃描滑動(dòng)時(shí)間與距離規(guī)則（TD規(guī)則）檢查；④震源停工時(shí)間檢查；⑤震源效率實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。對(duì)有問(wèn)題的震次進(jìn)行報(bào)警，提示儀器操作員進(jìn)行處理。

圖1 可控震源狀態(tài)實(shí)時(shí)質(zhì)控流程

1.1 FTP機(jī)制實(shí)時(shí)獲取震源狀態(tài)信息方法

FTP數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制的傳輸協(xié)議是TCP，需要建立控制連接和數(shù)據(jù)連接，控制連接是用來(lái)建立客戶(hù)端和服務(wù)器之間用于交換命令與應(yīng)答的通信鏈路。數(shù)據(jù)連接是傳輸數(shù)據(jù)的連接。FTP客戶(hù)端和服務(wù)器之間的連接是可靠的，為數(shù)據(jù)的傳輸提供可靠的保證。

FTP是一個(gè)交互式會(huì)話系統(tǒng)，客戶(hù)端每次調(diào)用FTP，便與服務(wù)器建立一次會(huì)話，會(huì)話以控制連接來(lái)維持。客戶(hù)端每提出一個(gè)請(qǐng)求，服務(wù)器與客戶(hù)端建立一個(gè)數(shù)據(jù)連接，進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸，一旦數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，數(shù)據(jù)連接相繼撤銷(xiāo)，但控制連接依然存在，客戶(hù)端可以繼續(xù)發(fā)出命令。

Sercel 428XL采集儀器系統(tǒng)主機(jī)為服務(wù)器，通過(guò)FTP客戶(hù)端可對(duì)428XL采集儀器系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行訪問(wèn)（圖2），實(shí)時(shí)對(duì)服務(wù)器中震源狀態(tài)信息存儲(chǔ)目錄按文件存儲(chǔ)時(shí)間進(jìn)行掃描，獲取最新存儲(chǔ)的震源狀態(tài)信息文件。文件內(nèi)容主要包括采集時(shí)間、線號(hào)、點(diǎn)號(hào)、坐標(biāo)、震源號(hào)、震源狀態(tài)碼、平均相位誤差、峰值相位誤差、平均畸變、峰值畸變、平均出力、峰值出力等。獲取文件后，對(duì)其進(jìn)行解析，開(kāi)始進(jìn)行各項(xiàng)內(nèi)容的監(jiān)控。

圖2 FTP客戶(hù)端界面

1.2 震源屬性實(shí)時(shí)質(zhì)控

震源屬性實(shí)時(shí)質(zhì)控包括震源的6種屬性（平均相位誤差、峰值相位誤差、平均畸變、峰值畸變、平均出力、峰值出力）、狀態(tài)碼、震源屬性連續(xù)超限和屬性連續(xù)變差等。震源屬性連續(xù)超限質(zhì)控是指某臺(tái)震源的6個(gè)屬性中的某個(gè)屬性，在連續(xù)N次掃描中（N一般選擇為5），該屬性都超過(guò)設(shè)定的閾值，并及時(shí)發(fā)出警告消息，讓儀器操作人員及時(shí)關(guān)注并分析震源屬性超限的原因，如果是震源本身的機(jī)械原因就需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢修維護(hù)。

震源屬性連續(xù)變差質(zhì)控是指某臺(tái)震源的6個(gè)屬性中的某個(gè)屬性，在連續(xù)M次掃描中（M一般選擇30），該屬性都超過(guò)所有震源的平均值。

1.3 狀態(tài)碼實(shí)時(shí)質(zhì)控方法

對(duì)于VE464箱體，狀態(tài)碼表示了震源的掃描狀態(tài)結(jié)果是否合格，共定義了17種狀態(tài)碼，不同的狀態(tài)碼代表不同的含義，合格的狀態(tài)碼有5個(gè)，分別是1、11、12、19、29，其含義如表1所示。不合格的狀態(tài)碼有12個(gè)，分別是2、10、13、14、21、22、23、26、27、28、98、99，其含義如表2所示，如果某個(gè)振次的狀態(tài)碼是不合格的，則需要重振補(bǔ)炮。

首先設(shè)定要對(duì)哪些狀態(tài)碼進(jìn)行警告提示，如果實(shí)時(shí)獲取某臺(tái)震源的狀態(tài)碼在我們?cè)O(shè)定警告列表中，就及時(shí)發(fā)出警告，需要震源重新掃描，及時(shí)補(bǔ)炮，降低補(bǔ)炮成本。

表1 合格的震源狀態(tài)碼及含義

表2 不合格的震源狀態(tài)碼及含義

1.4 TD規(guī)則實(shí)時(shí)質(zhì)控

TD規(guī)則實(shí)時(shí)質(zhì)控是在可控震源動(dòng)態(tài)掃描施工時(shí)，對(duì)相鄰振次震源的起振時(shí)間、距離進(jìn)行監(jiān)控，看是否滿(mǎn)足預(yù)先定義的時(shí)間與距離規(guī)則，對(duì)于不符合時(shí)間距離規(guī)則的振次，需要重振補(bǔ)炮。

在交替掃描施工中，相鄰2個(gè)振次的起振時(shí)間間隔必須大于掃描時(shí)間與聽(tīng)時(shí)間之和，而空間距離沒(méi)有要求。

滑動(dòng)掃描施工TD規(guī)則質(zhì)控要點(diǎn)在于相鄰2個(gè)震動(dòng)間隔要大于記錄時(shí)間，空間距離一般要求大于6 km。

空間分離同步掃描施工，多組可控震源采用同樣的參數(shù)同時(shí)激發(fā)，這就要求不同震源組激發(fā)間距要大于規(guī)定的距離，一般約為12 km，時(shí)間上沒(méi)有要求，可以同時(shí)起振。

由于動(dòng)態(tài)掃描施工綜合了多種可控震源施工方式，TD規(guī)則較為復(fù)雜。如圖3所示，橫坐標(biāo)是2個(gè)振次之間的距離，縱坐標(biāo)為激發(fā)的時(shí)間間隔。根據(jù)TD規(guī)則畫(huà)出多邊形區(qū)域A，如果任意2個(gè)振次之間的TD關(guān)系落到A區(qū)域內(nèi)，這2個(gè)振次中后激發(fā)的振次為不合格振次，B區(qū)域?yàn)榻惶鎾呙鑵^(qū)域，C區(qū)為滑動(dòng)掃描區(qū)域，D區(qū)域?yàn)榻惶婧突瑒?dòng)掃描共享區(qū)域，E區(qū)域?yàn)榭臻g分離同步掃描施工區(qū)域。

1.5 震源待工時(shí)間實(shí)時(shí)質(zhì)控

震源待工時(shí)間監(jiān)控是指某臺(tái)震源距上次掃描時(shí)間超過(guò)設(shè)定值，設(shè)定值一般為30min。如果震源30min內(nèi)沒(méi)有施工，將發(fā)出警告，以便及時(shí)查找原因。

1.6 震源施工效率實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)

震源每掃描一次，就計(jì)數(shù)一次，結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在窗口中，通過(guò)各臺(tái)震源的對(duì)比，可以看出各臺(tái)震源的效率高低，便于分析查找影響效率的原因。

2 應(yīng)用效果

中東某項(xiàng)目采用動(dòng)態(tài)掃描可控震源高效采集施工，采集投入的可控震源數(shù)量多，24h施工，給震源質(zhì)控帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

可控震源實(shí)時(shí)質(zhì)控界面如圖4所示，柱狀圖顯示的是震源的6種屬性，柱狀圖下面是震源當(dāng)前震次的狀態(tài)碼信息和每臺(tái)震源的累計(jì)振次，如果某一臺(tái)震源屬性或狀態(tài)碼異常，則采用不同顏色顯示進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)將報(bào)警詳細(xì)信息顯示在圖4下面2個(gè)窗口內(nèi)。

圖5是一段時(shí)間內(nèi)參與施工的各臺(tái)震源TD規(guī)則檢查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以清楚的看到不符合規(guī)則的無(wú)效炮和有效炮的數(shù)量及分布及情況。

通過(guò)采用這種方式，解決了當(dāng)前高效采集中所存在的野外現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制的難題，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控到生產(chǎn)中的廢炮并報(bào)警提示。儀器操作員通過(guò)監(jiān)控主機(jī)的報(bào)警提示來(lái)通知震源對(duì)廢炮重放，縮短補(bǔ)炮時(shí)間，提高工作效率。另外，儀器操作員還可以通過(guò)查看各臺(tái)震源的施工效率，實(shí)時(shí)掌握震源的工作狀態(tài)，及時(shí)通知震源工作人員對(duì)有問(wèn)題的震源進(jìn)行保養(yǎng)，保證震源及時(shí)恢復(fù)到正常狀態(tài)。

圖4 可控震源狀態(tài)屬性實(shí)時(shí)質(zhì)控圖

圖5 震源TD規(guī)則檢查統(tǒng)計(jì)圖

3 結(jié)論

在可控震源高效采集中，傳統(tǒng)的質(zhì)量控制方式具有極大的局限性。根據(jù)Sercel 428XL和VE464震源控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，研究了震源狀態(tài)屬性信息的實(shí)時(shí)獲取方法和震源狀態(tài)屬性實(shí)時(shí)監(jiān)控方法。實(shí)際應(yīng)用效果表明，這種技術(shù)方法原理正確，研發(fā)軟件操作便捷、顯示美觀、問(wèn)題發(fā)現(xiàn)及時(shí)。這項(xiàng)技術(shù)滿(mǎn)足了可控震源高效采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)質(zhì)控需求，確保震源處于良好狀態(tài)下激發(fā)，保障了資料品質(zhì)，提高了采集效率，減少了補(bǔ)炮成本。

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High efficiency excitation of vibroseis ensures the popularization and application of high-density acquisition technology,but it also brings new challenges to real-time quality control in field.The original source quality control form of Sercel 428XL acquisition instrument system can not meet the requirements of high efficiency acquisition.In this paper,a new real-time quality control method of vibroseis state is proposed for Sercel 428XL acquisition instrument system,that is,the vibroseis information file is obtained in real time from the server through the FTP client,and then the file is parsed,so as to realize the real-time quality monitoring of the vibroseis state. The application results in high efficiency acquisition projects in Middle East show that the method can meet the needs of real-time monitoring of vibroseis in high efficiency acquisition and improve production efficiency.

vibroseis;high density acquisition technology;real-time quality control

賈強(qiáng)

2017-02-15

王秋成（1975-），男，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事地震采集方法研究工作。