Pusher端震源管理系統(tǒng)在超高效混疊采集模式下的應(yīng)用*

嚴(yán) 皓，翟金浩，焦保森，武永生，張 迪

(中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司 河北 涿州 072750)

0 引 言

伴隨著國(guó)內(nèi)外油公司對(duì)石油勘探精度要求的逐年提高，為了滿足國(guó)內(nèi)外油公司對(duì)地震資料的高質(zhì)量需求和低勘探成本的要求，中國(guó)石油集團(tuán)提出了“兩寬一高”(寬方位觀測(cè)、寬頻激發(fā)、高密度采集)的地震采集技術(shù)[1]。作為提高油氣勘探精度，提升油氣勘探采集效率的有效手段，超高效混疊采集技術(shù)(英文簡(jiǎn)寫(xiě)UHP)獲得了重視和應(yīng)用，并在海外項(xiàng)目應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了平均日產(chǎn)2～3萬(wàn)炮。

作為超高效混疊采集技術(shù)的配套設(shè)備，Pusher端震源管理系統(tǒng)突破了以往震源車(chē)帶點(diǎn)人員通過(guò)Pusher車(chē)載通話電臺(tái)指引震源通過(guò)復(fù)雜地區(qū)的劣勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)震源位置、震源任務(wù)、生產(chǎn)進(jìn)度等有效信息的全面監(jiān)控。震源帶點(diǎn)人員在車(chē)內(nèi)，通過(guò)Pusher震源管理系統(tǒng)即可完成對(duì)多組震源的指引管理和信息監(jiān)控，節(jié)省了震源在油區(qū)、城區(qū)等復(fù)雜地區(qū)施工時(shí)的繞路時(shí)間，極大的提高了震源車(chē)的放炮效率，并在一定程度上保證了震源通過(guò)復(fù)雜地區(qū)時(shí)的交通安全。

1 超高效混疊采集技術(shù)和Pusher震源帶點(diǎn)工具

超高效混疊采集技術(shù)(Ultra High Productivity，簡(jiǎn)稱(chēng)UHP)最早由中東某石油公司提出，是一種利用采集儀器對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)記錄，多臺(tái)組可控震源獨(dú)立完成掃描的高效采集技術(shù)。

在實(shí)施UHP技術(shù)作業(yè)時(shí)，為了提高采集效率，多臺(tái)組震源必須平均散布在整條線束上進(jìn)行施工，以保證震源間的作業(yè)距離，減少其受時(shí)間距離規(guī)則的影響[2]。UHP采集模式下的DSS系統(tǒng)(數(shù)字化地震隊(duì)Digital-Seis System，縮寫(xiě)為DSS系統(tǒng))，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控震源位置和生產(chǎn)進(jìn)度，具備發(fā)布和查看震源生產(chǎn)任務(wù)，及時(shí)調(diào)整震源任務(wù)和炮點(diǎn)位置等功能[3]。但是在復(fù)雜地表區(qū)域，可控震源車(chē)仍需要繞行障礙物，才可抵達(dá)指定炮點(diǎn)，這就需要配備機(jī)動(dòng)靈活的小型車(chē)輛，提前對(duì)復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行勘察，指引震源車(chē)直達(dá)目標(biāo)炮點(diǎn)，以節(jié)省繞路時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

為可控震源帶點(diǎn)引路的工具車(chē)輛被稱(chēng)為Pusher車(chē)，通常Pusher車(chē)選擇小型皮卡車(chē)，它駕乘簡(jiǎn)便、操作靈活、復(fù)雜路段通過(guò)性能強(qiáng)，還便于維修，非常適合作為引領(lǐng)震源車(chē)直達(dá)目標(biāo)炮點(diǎn)的工具。Pusher車(chē)早期用于DSSS勘探采集模式下，在該采集模式下，兩組震源集中在炮線大號(hào)和小號(hào)位置集中放炮，多線束中齊頭并進(jìn)，由于震源集中，且放炮的推進(jìn)方向一致，Pusher車(chē)上的震源管理員看見(jiàn)震源就知道震源任務(wù)什么進(jìn)度，該往哪兒走，一兩輛Pusher就可以管理一個(gè)震源組[4]。

2 超高效混疊采集模式下對(duì)Pusher端震源管理上的新要求

在UHP勘探模式下，地形復(fù)雜，地面管線或者建筑造成震源車(chē)?yán)@路較多，在復(fù)雜地區(qū)有時(shí)測(cè)線覆蓋距離超過(guò)10 km，在復(fù)雜作業(yè)區(qū)可能需要投入最多時(shí)多達(dá)10臺(tái)組震源，這樣Pusher震源管理上面臨了新挑戰(zhàn)：

在UHP勘探采集模式下，震源任務(wù)平均分配在整個(gè)線束范圍內(nèi)，多臺(tái)組震源之間距離較遠(yuǎn)，Pusher車(chē)只能監(jiān)控引導(dǎo)與其最近的震源基本上看不到其他震源，只靠車(chē)載通話電臺(tái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)Pusher對(duì)更多震源的管理作用，特別是在油區(qū)或者城區(qū)施工時(shí)，地面建筑復(fù)雜、通訊線路密集、油電管線繁多，這種情況尤其突出[5]。

Pusher車(chē)獲取不到其他震源的實(shí)時(shí)位置信息，因此在復(fù)雜地區(qū)，無(wú)法主動(dòng)獲取震源繞行信息，以實(shí)現(xiàn)幫助震源繞路和引導(dǎo)震源導(dǎo)航到下一炮點(diǎn)的作用。多數(shù)震源在行進(jìn)至下一炮點(diǎn)時(shí)，需要司機(jī)自己使用震源DSG導(dǎo)航迂回穿梭繞線，因?yàn)槔@路白白浪費(fèi)時(shí)間，降低了單位時(shí)間內(nèi)的有效放炮時(shí)間。特別是在生產(chǎn)施工中，經(jīng)常出現(xiàn)復(fù)雜地區(qū)的炮點(diǎn)進(jìn)度慢，導(dǎo)致后排壓線，甚至還出現(xiàn)部分地形好的震源等排列的情況，極大的影響了生產(chǎn)效率。

Pusher車(chē)獲取不到震源的實(shí)時(shí)任務(wù)信息，對(duì)于單臺(tái)震源是否需要進(jìn)行補(bǔ)炮，單一的通過(guò)儀器操作員的電臺(tái)提醒通知，效率較低，由于UHP這種生產(chǎn)模式對(duì)震源的數(shù)量要求大(一般在14～18臺(tái)組次)，增加了人員的日常工作壓力。

3 Pusher車(chē)上震源管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 Pusher端震源管理系統(tǒng)構(gòu)成

為了滿足UHP模式下的生產(chǎn)要求，Pusher端震源管理系統(tǒng)架設(shè)了Pusher平板和Pusher電臺(tái)服務(wù)器兩個(gè)硬件設(shè)備，Pusher平板用來(lái)顯示震源的可視化監(jiān)控界面，Pusher電臺(tái)服務(wù)器外接車(chē)載電臺(tái)高增益天線，使用高速數(shù)字電臺(tái)鏈路來(lái)接收震源信息，Pusher服務(wù)器可提供22路電臺(tái)通訊頻道，以滿足多臺(tái)震源通訊需求[6]。

Pusher端震源管理系統(tǒng)工作時(shí)，Pusher電臺(tái)服務(wù)器與震源車(chē)上安裝的DSG構(gòu)成高速電臺(tái)數(shù)據(jù)鏈路，接收震源位置信息、震源放炮報(bào)告、震源報(bào)警信息；Pusher電臺(tái)服務(wù)器與儀器車(chē)安裝的DSC服務(wù)器構(gòu)成高速電臺(tái)數(shù)字鏈路，接收儀器車(chē)發(fā)給震源車(chē)的震源生產(chǎn)任務(wù)；Pusher電臺(tái)服務(wù)器外接GPS，可以接收到Pusher車(chē)本身的GPS地理位置信息；Pusher平板通過(guò)WiFi連接到Pusher電臺(tái)服務(wù)器，接收通過(guò)Pusher電臺(tái)服務(wù)器發(fā)送的所有信息，包括震源任務(wù)信息、震源位置信息、震源放炮報(bào)告、震源報(bào)警信息以及Pusher車(chē)本身的GPS位置信息[7]，并以圖形可視化的形式，直觀的提供給Pusher車(chē)震源管理員使用。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 Pusher端震源管理系統(tǒng)通信架構(gòu)圖

3.2 Pusher端震源管理系統(tǒng)對(duì)不同類(lèi)型數(shù)據(jù)疊加的可視化支持

Pusher端震源管理系統(tǒng)將Pusher平板架設(shè)在Pusher車(chē)駕駛室內(nèi)，該平板可由車(chē)載12 V電瓶供電，為了方便Pusher管理員對(duì)震源任務(wù)、震源生產(chǎn)進(jìn)度、震源和儀器車(chē)位置等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，Pusher端震源管理軟件啟動(dòng)時(shí)，可以導(dǎo)入項(xiàng)目文件夾下的S文件、障礙物Shape文件、地理背景圖衛(wèi)片 .tif文件，并支持這幾種類(lèi)型數(shù)據(jù)疊加顯示。不同類(lèi)型的Shape障礙物文件類(lèi)型，在Pusher端震源管理軟件上用不同的顏色和線型顯示，Pusher管理員可以更便捷的實(shí)現(xiàn)對(duì)多組震源的指揮和監(jiān)控。如圖2所示為平板軟件界面，左側(cè)的功能按鈕區(qū)，支持點(diǎn)擊縮放全圖，同時(shí)和常規(guī)的移動(dòng)手機(jī)軟件一樣，支持兩點(diǎn)縮放、滑動(dòng)操作、雙擊放大等觸屏操作，上手操作方便，用戶(hù)操作人性化；底部的設(shè)備狀態(tài)欄，顯示Pusher服務(wù)器連接狀態(tài)和Pusher車(chē)行駛速度；中央主顯示區(qū)，顯示Pusher車(chē)位置及該P(yáng)usher車(chē)監(jiān)控管理下的各組震源車(chē)的位置等信息。

圖2 Pusher端震源管理系統(tǒng)地圖界面

3.3 震源生產(chǎn)進(jìn)度發(fā)布、管理和監(jiān)控

在UHP采集生產(chǎn)模式下，震源的生產(chǎn)任務(wù)是由DSS系統(tǒng)中的DSC服務(wù)器端發(fā)布，儀器操作員作為生產(chǎn)過(guò)程中的總指揮，利用DSC系統(tǒng)軟件給震源車(chē)通過(guò)數(shù)字鏈路電臺(tái)發(fā)布生產(chǎn)任務(wù)。Pusher車(chē)同樣是通過(guò)數(shù)字電臺(tái)鏈路得到DSC上發(fā)給Pusher車(chē)的震源管理任務(wù)。

Pusher平板通過(guò)WiFi連接到Pusher服務(wù)器，實(shí)時(shí)得到該管理組內(nèi)的震源生產(chǎn)情況，Pusher震源管理界面如圖3所示，界面左下側(cè)的狀態(tài)欄指示燈顯示綠色，表示Pusher平板與Pusher服務(wù)器連接正常，Pusher平板得到儀器操作員通過(guò)DSC發(fā)布的震源生產(chǎn)任務(wù)，并可以通過(guò)震源復(fù)選框?qū)λ茌牭恼鹪磁_(tái)組進(jìn)行選擇和管理，對(duì)于取消勾選的震源車(chē)，不會(huì)在頂部的震源信息欄和中央屏幕中上顯示。

Pusher平板得到管理任務(wù)后，開(kāi)始對(duì)震源生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)控。在該監(jiān)控界面中如圖4所示，中央顯示區(qū)顯示該地區(qū)地圖文件、障礙物圖、所管理的震源車(chē)位置等信息。頂部的震源車(chē)管理欄，顯示目前Pusher系統(tǒng)所管理的震源車(chē)編號(hào)、震源任務(wù)和已完成的任務(wù)，并通過(guò)顏色加以區(qū)分，如果該臺(tái)次震源長(zhǎng)時(shí)間未上線，即顯示為紅色，并發(fā)出報(bào)警信息，告知Pusher管理員及時(shí)處理。Pusher平板通過(guò)Pusher服務(wù)器接收震源車(chē)DSG上發(fā)送來(lái)的震源放炮報(bào)告，通過(guò)解析，將未放炮點(diǎn)紅色變成綠色，多次放炮的炮點(diǎn)變成深綠色，Pusher平板通過(guò)DSG發(fā)送的實(shí)時(shí)位置信息，還可以得到震源位置信息，并將其顯示在屏幕界面中。

由于Pusher震源管理系統(tǒng)得到了與DSC同樣的放炮報(bào)告，Pusher管理員和儀器操作員可以同時(shí)獲得震源車(chē)的任務(wù)量和完成情況。對(duì)比以往完全依靠?jī)x器操作員通過(guò)車(chē)載通話電臺(tái)，告知Pusher管理員，震源工作狀態(tài)是什么情況，哪臺(tái)次震源需要Pusher車(chē)引領(lǐng)到下一炮點(diǎn)以避免繞路，現(xiàn)在的Pusher端震源管理系統(tǒng)既可以幫助Pusher管理員，全面、快速的掌握多臺(tái)次震源的工作狀態(tài)，還可以發(fā)揮出Pusher車(chē)靈活的特點(diǎn)，在地面復(fù)雜的區(qū)域，提前為需要引領(lǐng)的震源車(chē)，規(guī)劃好到達(dá)下一炮點(diǎn)的路徑，從而節(jié)省震源車(chē)?yán)@路時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，在一定程度上減少了儀器操作員的工作強(qiáng)度。

圖3 震源管理選項(xiàng)界面

圖4 Pusher端震源管理系統(tǒng)主界面

經(jīng)過(guò)多次在混采生產(chǎn)中的應(yīng)用，震源在復(fù)雜地區(qū)施工的效率得到了大幅提高。以2019年該項(xiàng)目在某油區(qū)施工為例，原計(jì)劃2周完成的震源放炮任務(wù)，在四臺(tái)架設(shè)有新Pusher震源管理系統(tǒng)的指引帶路下，10 d就完成了既定的生產(chǎn)任務(wù)，全程安全無(wú)事故。

4 結(jié) 論

作為數(shù)字化地震隊(duì)DSS系統(tǒng)的一部分，Pusher端震源管理系統(tǒng)在震源放炮現(xiàn)場(chǎng)的管理中起到了不可或缺的作用。特別是在超高效混采(UHP)采集模式下，Pusher端震源管理系統(tǒng)可以直接對(duì)多臺(tái)次的震源車(chē)進(jìn)行生產(chǎn)管理，同時(shí)減少了以往復(fù)雜區(qū)域施工中常出現(xiàn)的個(gè)別炮點(diǎn)進(jìn)度慢壓后排列的現(xiàn)象。目前，Pusher端震源管理系統(tǒng)仍在研發(fā)完善中，當(dāng)震源車(chē)在地勢(shì)低洼、距離儀器車(chē)較遠(yuǎn)，無(wú)法正常接收DSC發(fā)布的震源任務(wù)時(shí)，如果Pusher車(chē)可以轉(zhuǎn)發(fā)或者直接發(fā)布震源任務(wù)，Pusher端震源管理系統(tǒng)將發(fā)揮出更大作用。