海上拖纜多纜拖帶技術(shù)應(yīng)用

景文科

（中海油田服務(wù)股份有限公司物探事業(yè)部，天津，300459）

1 專業(yè)名詞解釋

為了能理解文中的相關(guān)專業(yè)術(shù)語，下面對專業(yè)術(shù)語進(jìn)行簡單的介紹，以此來加深對海洋物探勘探拖帶系統(tǒng)應(yīng)用的理解掌握。

地震勘探船：海上地震工作是以地震隊(船)的組織形式來完成的。船舶上安裝地震采集記錄系統(tǒng)、震源控制系統(tǒng)、空氣壓力壓縮設(shè)備、導(dǎo)航定位設(shè)備等，使用海上專用的電纜和檢波器,在地震船航行中連續(xù)地進(jìn)行地震波的激發(fā)和接收。船應(yīng)該足夠大的馬力，才能拖得動這些設(shè)備，在采集時優(yōu)先考慮效率因素，所以船舶的動力和機(jī)動性決定著采集的效率。

纜間距：電纜與電纜之間的橫向距離，常規(guī)作業(yè)一般為100米，海上電纜與電纜之間的間距主要是通過電纜之間的連接繩索的長度決定的。

震源陣列子陣間距：震源一般由多個子陣列組合而成，子陣列間的間距定義為子陣間距，震源系統(tǒng)的擴(kuò)展一般采用自擴(kuò)式擴(kuò)展器，在最外側(cè)陣列上加裝分水葉片，陣列與陣列之間用一定長度的繩索纜間，拖帶同一側(cè)子陣從而實(shí)現(xiàn)整個源的布放。

電纜（排列）：在海洋地震勘探中，電纜拖在船后接收地震信號，由于電纜的比重與海水基本相同，在定深器的協(xié)助下，可沉放到任何深度，所以又稱等浮電纜，它內(nèi)部除主要有海洋檢波器外，還有磁羅徑、羅經(jīng)鳥、聲學(xué)鳥、RGPS、壓力傳感器、深度傳感器等。目前，主要使用的是sercel 生產(chǎn)的固體數(shù)字等浮電纜。

擴(kuò)展器：一種用于海洋地震勘探的大型分水裝置，船舶擴(kuò)展器絞車通過高強(qiáng)度迪尼瑪繩拖拽擴(kuò)展器，裝有分水葉片的擴(kuò)展器與拖拽繩索形成一定的夾角，在水流的作用下向外擴(kuò)，從而拖帶電纜向外擴(kuò)。目前多纜拖帶船主流使用的擴(kuò)展器有BOAR 48和MODE 53。721船使用的是MODE53擴(kuò)展器。

浮魚：一種具有2T浮力的浮體，用于控制電纜頭部的深度。通過定深繩與前導(dǎo)段連接在一起，使電纜的頭部達(dá)到設(shè)定的要求。

2 多源多纜水下拖帶原理

牽引式擴(kuò)展方法是目前在海洋地震勘探作業(yè)船上使用最為廣泛的一種水下系統(tǒng)擴(kuò)展方法，大量應(yīng)用于對水下槍陣和電纜的擴(kuò)展。牽引擴(kuò)展方式的擴(kuò)展原理：是借用水下擴(kuò)展設(shè)備將電纜或槍陣擴(kuò)展出去。目前主要用的擴(kuò)展設(shè)備就是分水式擴(kuò)展器。牽引擴(kuò)展的方法主要是，將需要擴(kuò)展的設(shè)備與擴(kuò)展器用繩索相連，在擴(kuò)展器在水流的作用下向外擴(kuò)展的同時帶動被擴(kuò)展設(shè)備向外擴(kuò)展水下被擴(kuò)展設(shè)備相對擴(kuò)展位置可以用擴(kuò)展的順序和擴(kuò)展繩索的長度以及自身放出的距離來控制。這一方法主要用于多纜船作業(yè)中的電纜擴(kuò)展和槍陣擴(kuò)展，在三維勘探作業(yè)中，需要根據(jù)地下構(gòu)造信息及需要獲得的采集需求設(shè)定電纜間距、震源間距、源距、最小偏移距及電纜的沉放深度等系統(tǒng)參數(shù)來滿足采集的目的，電纜的深度控制主要靠兩種水下設(shè)備完成，即前導(dǎo)段上的浮魚和電纜上的羅經(jīng)鳥。

3 雙源多纜拖帶作業(yè)實(shí)際案例應(yīng)用分析

實(shí)際作業(yè)中，按照作業(yè)參數(shù)，進(jìn)行纜間擴(kuò)展繩長度，浮魚定深長度及纜數(shù)及單根電纜長度進(jìn)行配置，將拖拽擴(kuò)展器主繩和和所拖帶的電纜整體放到目的長度，根據(jù)電纜網(wǎng)絡(luò)聲學(xué)配置計算，使電纜前部基本全部在一條直線上。由于拖纜式作業(yè)在不同區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，需要對電纜前部前導(dǎo)段下沉深度了解掌握。下面主要通過雙源12纜和雙源10纜不同電纜長度配置情況，前導(dǎo)段的實(shí)際放出的長度，分析對比前導(dǎo)段在不同速度直拖時的最深深度，以及在轉(zhuǎn)向情況下的最深深度，前導(dǎo)段放出的長度由ODIM遙控操作系統(tǒng)提供，前導(dǎo)段深度由工作艇測深儀測量而來，其數(shù)據(jù)可靠。

圖1 雙源12纜配置前導(dǎo)段放出長度

圖2 雙源10纜配置前導(dǎo)段放出長度

圖3 雙源12纜8100米配置直拖時前導(dǎo)段深度

圖4 雙源12纜8100米配置轉(zhuǎn)向時前導(dǎo)段深度

通過，以上數(shù)據(jù)分析可以得出，前導(dǎo)段放出的長度主要與電纜位置、電纜長度、電纜纜數(shù)有關(guān)系。在電纜長度配置一樣的情況下12纜與10纜前導(dǎo)段放出的長度相差105米，依12纜8100米前導(dǎo)段深度，測算其它纜數(shù)作業(yè)時，前導(dǎo)段的深度。為多纜拖帶作業(yè)在不同深度水域，在沉船、淺點(diǎn)等復(fù)雜作業(yè)提供理論指導(dǎo)作用，通過理論分析，結(jié)合實(shí)踐作業(yè)，形成一套行之有效的地震勘探作業(yè)拖帶方法應(yīng)用。

3.1 深海域拖帶

前導(dǎo)段深拖作業(yè)模式已經(jīng)完全滿足深海域作業(yè)。

3.2 淺海域拖帶

10纜及以上淺海域作業(yè)及淺點(diǎn)附近作業(yè)極具挑戰(zhàn)性，主要是因?yàn)榍皩?dǎo)段深拖時深度深，拖底后容易造成水下設(shè)備損壞。西非加蓬12纜超長纜采集項(xiàng)目執(zhí)行中，工區(qū)水深變化大，從50米到300米，淺水區(qū)域最淺只有50米，對作業(yè)帶來極大挑戰(zhàn)，通過對比多次水下測量的前導(dǎo)段深度數(shù)據(jù)結(jié)合船和槍陣浮體的相對位置，確定加裝第二個浮魚的位置（常規(guī)每根纜1個浮魚），避免作業(yè)時加裝的浮魚和槍陣浮體及炮纜纏繞在一起。經(jīng)過實(shí)地測量和理論測算，成功實(shí)現(xiàn)了電纜17米作業(yè)深度下，淺于50米水深的12纜作業(yè)。

3.3 高密度12纜作業(yè)

目前常規(guī)的雙源12纜三維采集作業(yè)，主要是指電纜間距100米。東海某工區(qū)為了提高采集密度，采用電纜間距50米作業(yè)，即總間距從1100米變成550米，需要將MODE53擴(kuò)展器擴(kuò)力降到最低，然而擴(kuò)力只能變化到最小的加零模式，其他的方式對擴(kuò)展器的擴(kuò)力無法改變。在沒有任何實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可參考的情況下，通過反復(fù)對比之前各個工區(qū)放纜參數(shù)，最后決定將之前電纜和擴(kuò)展器之間長度為100米的輔拖繩，更改為250米，并通過反復(fù)調(diào)節(jié)纜間繩的細(xì)小長度，最終實(shí)現(xiàn)了12纜50米纜間距的高密作業(yè)。

4 小結(jié)

通過上面的拖帶原理的解釋和具體案例的分析，不難得出，海上8纜到12纜的拖纜式拖帶作業(yè)均采用擴(kuò)展器拖帶電纜，電纜連電纜的模式進(jìn)行采集作業(yè)。該模式也是目前主流的拖帶方式，然而，在多纜作業(yè)下也有不少棘手的共同問題有待解決，尤其是在12纜和10纜作業(yè)下，主要問題如下：

（1）最外層兩根電纜的前導(dǎo)段經(jīng)常性的在扁擔(dān)處出現(xiàn)光纖斷裂、鳥通訊線路斷裂

原因分析：因?yàn)榍皩?dǎo)段在扁擔(dān)處折度大，一般在90度，長時間拖帶，扁擔(dān)鋼絲折斷，前導(dǎo)段保護(hù)鋼絲鎧甲也出現(xiàn)斷裂，導(dǎo)致內(nèi)部線路和光纖損壞。

現(xiàn)階段采取的措施：目前沒有行之有效的解決辦法，屬于正常損耗，建議轉(zhuǎn)向換線時增大轉(zhuǎn)向半徑，但是這樣做的話，有會減低作業(yè)效率。

（2）邊纜線性抖動噪音大

原因分析：經(jīng)過現(xiàn)場觀察和分析，抖動噪音來源于擴(kuò)展器的上下跳動和水流對拖帶繩和前導(dǎo)段的沖擊共同作用下，引起共振并不斷傳導(dǎo)所致。

現(xiàn)階段采取的措施：拖帶輔繩長度由70米變?yōu)?00米，輔拖帶繩選擇帶有減震效果的繩索，并且在邊纜多加一根固體前彈，衰減前導(dǎo)段抖動，有效地壓制了線性抖動噪音，滿足作業(yè)要求。

海上拖纜采集作業(yè)技術(shù)在不斷成熟，海上拖纜拖帶技術(shù)也趨于成熟，在實(shí)際拖帶過程中也不斷有新的問題出現(xiàn)，通過發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，不斷地積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合理論分析，形成新時代新的拖帶技術(shù)理念，旨在提高采集作業(yè)效率和提供高質(zhì)量、高品質(zhì)地震資料。