IC70重錘震源在428XL地震儀器勘探中的應(yīng)用

唐愛純，殷來明，范火國

(中石化石油工程地球物理公司華北分公司 河南 濮陽 457001)

IC70重錘震源在428XL地震儀器勘探中的應(yīng)用

唐愛純，殷來明，范火國

(中石化石油工程地球物理公司華北分公司 河南 濮陽 457001)

在需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)的地區(qū)，重錘震源相比炸藥震源具有很大的優(yōu)勢。如何更好地利用重錘震源，現(xiàn)在還處在探索中。介紹428XL與重錘聯(lián)機(jī)的相關(guān)設(shè)置，重錘的硬件連接和工作模式，RTM軟件編寫編碼器的參數(shù)，重錘震源與炸藥震源的地震資料對(duì)比分析，可以在施工中采用重錘與炸藥相結(jié)合的方式提高生產(chǎn)效率。

重錘震源；炸藥震源；RTM軟件

0 引 言

地震勘探是鉆探前勘測石油與天然氣資源的重要手段。在煤田和工程地質(zhì)勘察、區(qū)域地質(zhì)研究和地殼研究等方面，地震勘探也得到廣泛應(yīng)用。地震波將發(fā)生反射與折射，在地表或井中用檢波器接收這種地震波。收到的地震波信號(hào)與震源特性、檢波點(diǎn)的位置、地震波經(jīng)過的地下巖層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過對(duì)地震波記錄進(jìn)行處理和解釋，可以推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。地震勘探在分層的詳細(xì)程度和勘查的精度上，都優(yōu)于其他地球物理勘探方法。地震勘探的深度一般從數(shù)十米到數(shù)十千米。地震勘探的難題是分辨率的提高，高分辨率有助于對(duì)地下精細(xì)的構(gòu)造研究，從而更詳細(xì)了解地層的構(gòu)造與分布。

爆炸震源是地震勘探中廣泛采用的非人工震源。目前已發(fā)展了一系列地面震源，如重錘、連續(xù)震動(dòng)源、氣動(dòng)震源等，但陸地地震勘探經(jīng)常采用的重要震源仍為炸藥。海上地震勘探除采用炸藥震源之外，還廣泛采用空氣槍、蒸汽槍及電火花引爆氣體等方法。使用炸藥激發(fā)不僅生產(chǎn)成本高，而且雷管、炸藥的使用和管理等安全問題，一直都是野外項(xiàng)目管理者和操作者最為頭疼的問題。野外地震勘探作業(yè)60%以上的爆炸事故都發(fā)生在淺層折射班組，地面激發(fā)對(duì)植被覆蓋區(qū)地表造成嚴(yán)重破壞。使用重錘代替炸藥激發(fā)不僅節(jié)約成本，安全問題解決了，環(huán)境也得到了保護(hù)。

1 設(shè)置428XL儀器

正常啟動(dòng)儀器并聯(lián)機(jī)。打開放炮窗口，選擇設(shè)置窗口，再選擇處理類型設(shè)置，在下拉窗口中選擇STACK IMPULSIVE；Plug選擇plug1，Box Type里面選擇LCI_428，在Serial NB項(xiàng)輸入對(duì)應(yīng)的序列號(hào)，如果序列號(hào)不一致，那么將無法啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)。記錄長度跟窗口時(shí)間應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況確定[1]，具體設(shè)置如圖1所示。

圖1 重錘放炮處理類型設(shè)置

先在Label窗口設(shè)置一個(gè)名稱，然后在Acquisition窗口里面設(shè)置需要疊加的次數(shù)，前面的Output都應(yīng)該設(shè)置成none，最后一個(gè)設(shè)置成dump。

2 RTM譯碼器與重錘IC70的連接圖

重錘與428XL聯(lián)機(jī)所需的最小系統(tǒng)主要包括：遠(yuǎn)程控制器、 WDC控制轉(zhuǎn)接器、RTM譯碼器、BoomBox譯碼器、通信電臺(tái)、GPS和電腦設(shè)置口[2]，如圖2所示。RTM譯碼器和WDC轉(zhuǎn)接器共同完成重錘地震系統(tǒng)，RTM提供無線通信接口和計(jì)時(shí)，而WDC控制液壓系統(tǒng)。那么又是如何控制重錘的出擊的呢？首先檢查WDC面板上面的up down和RTM的準(zhǔn)備命令，當(dāng)RTM發(fā)出點(diǎn)火命令時(shí)，WDC就會(huì)釋放控制閥門[3]。檢測重錘降到一定低點(diǎn)的時(shí)候，就會(huì)啟動(dòng)重錘開關(guān)，產(chǎn)生CTB；如果沒有檢測到重錘的低點(diǎn)位置，那么計(jì)時(shí)就會(huì)終止，就會(huì)返回到WDC檢查up，down和RTM的準(zhǔn)備命令。

圖2 各部件的連接

3 使用RTM程序設(shè)置編碼器參數(shù)

首先打開RTM程序后需要設(shè)置串口，臺(tái)式機(jī)就直接用串口線連接到編碼器，如果是筆記本電腦，沒有串口的話，可以找一個(gè)usb轉(zhuǎn)串口的線。然后調(diào)入?yún)?shù)文件，如果不調(diào)入文件，手動(dòng)編輯也可以。調(diào)入步驟，點(diǎn)擊file菜單，點(diǎn)擊open找到相應(yīng)參數(shù)文件即可。將編程線和編碼器與筆記本連好，打開編碼器電源，可以看見編碼器液晶面板點(diǎn)亮，顯示出工作模式(如BB Encoder)。在RTM界面點(diǎn)擊setup-RTM Online Check，如圖3所示。

圖3 RTM程序界面

這時(shí)，在RTM程序界面會(huì)顯示當(dāng)前編碼器序列號(hào)，版本號(hào)等信息。如果沒有檢查到編碼器，那么請(qǐng)檢查連線是否接好，串口設(shè)置是否正確。再點(diǎn)擊setup-Edit parameter，出現(xiàn)界面如圖4所示。

圖4 RTM設(shè)置編碼器參數(shù)界面

選中13h 標(biāo)簽，檢查各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置，首先是Unit ID這是設(shè)置重錘編號(hào)，必須與428儀器放炮窗口ID號(hào)一致，不一致就不能觸發(fā)重錘；Crew表示隊(duì)號(hào)，這個(gè)數(shù)值設(shè)置也必須跟儀器設(shè)置保持一致；Radio Start Delay(0-4 000)這里的時(shí)間延遲設(shè)置測試爆炸機(jī)的延時(shí)，必須保證驗(yàn)證TB延時(shí)參考信號(hào)不超過2 ms，超前或者是超過2 ms，那么這個(gè)時(shí)間設(shè)置就是不合格的，不能用于生產(chǎn)。確認(rèn)其它參數(shù)正確后點(diǎn)擊ok。接下來點(diǎn)擊setup-upload parameter to RTM，將參數(shù)傳到編碼器。關(guān)閉編碼器電源后再打開，可以看見編碼器的狀態(tài)應(yīng)該改變?yōu)橹劐N編碼器。如果不放心，可以再點(diǎn)擊setup-compare parameters 確認(rèn)參數(shù)已改[4]。

4 重錘與炸藥震源施工對(duì)比

用炸藥震源施工時(shí)，炮手到點(diǎn)之后，確認(rèn)樁號(hào)告訴儀器，然后儀器操作員通知炮手充電，當(dāng)聽到充電聲后，放炮窗口點(diǎn)擊(GO)按鈕激發(fā)。使用重錘震源施工，最好用手動(dòng)方式，以便配合默契，在聽到譯碼器發(fā)來的長音時(shí)，點(diǎn)下采集(GO)按鈕，待采集完成后，系統(tǒng)會(huì)等待第二/N次疊加。每次疊加時(shí)，都需要在聽到編碼器長音時(shí)，按下啟動(dòng)鍵(GO)。待所有疊加完成后，系統(tǒng)會(huì)生成一個(gè)炮文件。

重錘比炸藥對(duì)環(huán)境的破壞更小，從一個(gè)炮點(diǎn)跳到下一個(gè)炮點(diǎn)位置所需要的時(shí)間減少了，炸藥震源如果彈炮記錄不行，還需要重新調(diào)動(dòng)鉆機(jī)打井下藥，重錘只需要在原點(diǎn)重新激發(fā)，大大節(jié)約了施工時(shí)間，提高了資料品質(zhì)，對(duì)環(huán)境破壞減低到最小，重錘震源明顯優(yōu)于炸藥震源。

5 資料對(duì)比

在施工中，資料的質(zhì)量要得到保障。激發(fā)能量是影響地震記錄質(zhì)量的重要因素，能量不夠，激發(fā)不出有效的彈性波能量，再好的接收條件也無濟(jì)于事，能量過大也造成地震記錄頻率低、干擾波多、并造成材料成本過度浪費(fèi)等。如圖5所示是重錘氮?dú)鈮毫Ψ謩e為600 kg、800 kg、1 000 kg、1 200 kg及井炮的地震記錄對(duì)比圖。

圖5 不同氮?dú)鈮毫εc井炮激發(fā)地震資料對(duì)比

從圖上可以看出隨著錘擊出力的增大，背景噪音和有效信號(hào)略顯改善。圖6是同一位置重錘連續(xù)激發(fā)一次、三次、五次垂直疊加得到的三張記錄及一張炸藥激發(fā)記錄。分析三張重錘記錄，隨著垂直疊加次數(shù)的增加，背景噪音得到了壓制，資料信噪比提高，記錄面貌明顯改善。

圖6 不同疊次數(shù)與井炮資料對(duì)比

6 結(jié)束語

重錘震源激發(fā)在以后的勘探項(xiàng)目上還是有很大的發(fā)展前景。國內(nèi)內(nèi)蒙沙漠草原和美洲對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格的地區(qū)，以重錘激發(fā)進(jìn)行地震勘探具有較大的優(yōu)越性，減少干擾波，明顯提高地震資料信噪比，獲得高品質(zhì)資料。施工速度快，安全系數(shù)高，對(duì)自然環(huán)境破壞小。

[1] 法國Sercel公司.428XLV5.0 User′s Manual Vol.1[Z].2011:229-277.

[2] 法國Sercel公司.428XLV5.0 Installation Manual [Z].2011:39-68.

[3] RTM_&_WDC_Manual[Z].2006:3-22.

[4] Boom Box Dynamite Controller User’s Manual [Z].2005:27-30.

Application of IC70 Heavy Hammer Source to the Exploration of 428XL Seismic Instrument

TANG Aichun，YIN Laiming，F(xiàn)AN Huoguo

(SinopecGeohysicalCompanyNorthChinaBranch,Puyang,Henan457001,China)

In need of the environment protection area, the source of heavy hammer has a great advantage compared with the explosive source. How to make better use of heavy hammer source now is still in the further exploration. The 428 XL is introduced with the hammer associated settings, which include the hardware connection and working pattern, the parameters of the encoder to write RTM software, and comparative analysis of the earthquake source material from the hammer and explosives source. The production efficiency can be improved by combining the hammer and the explosives during the operational process.

weight drop source; explosive source; RTM software

唐愛純，男，1982年生，工程師，2008年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，現(xiàn)主要從事地震勘探儀器操作與維修工作。E-mail：tangac@126.com

P631.4+37

A

2096-0077(2017)04-0066-03

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.04.017

2016-11-17 編輯：韓德林)