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摘要：相鄰地震勘探項(xiàng)目之間井炮采集所產(chǎn)生的相互能量干擾制約著采集效率的提升，在激發(fā)能量消散較慢的工區(qū)顯得尤為明顯。東方地球物理公司裝備服務(wù)處根據(jù)地震隊(duì)需要，開發(fā)出了一種井炮作業(yè)中防重炮系統(tǒng)，有效地避免了由于工區(qū)之間距離過近而產(chǎn)生的采集能量干擾，并在多個(gè)地震采集項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用。本文對(duì)防重炮系統(tǒng)工作原理和使用進(jìn)行了介紹，并對(duì)使用過程中的注意要點(diǎn)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：相鄰工區(qū)；井炮作業(yè)；能量干擾；防重炮系統(tǒng)

0引言

相對(duì)于可控震源在高效采集中為避免能量干擾經(jīng)常使用的DSSS技術(shù)（距離分離同步激發(fā)技術(shù)）井炮作業(yè)中防重炮技術(shù)難題一直未得到有效解決。2020年?yáng)|方地球物理公司裝備服務(wù)處根據(jù)地震隊(duì)需要研發(fā)了一種地震采集現(xiàn)場(chǎng)使用的井炮防重炮系統(tǒng)，成功地解決了相鄰地震隊(duì)同時(shí)間段采集而造成的能量互相干擾問題。防重炮系統(tǒng)的工作原理：地震儀器主機(jī)（以下稱儀器主機(jī)）使用專用饋線連接防重炮控制器（以下簡(jiǎn)稱控制器）和編碼器，控制器完成GPS時(shí)間授時(shí)；儀器主機(jī)發(fā)送點(diǎn)火信號(hào)FO到控制器，控制器運(yùn)用時(shí)間槽控制技術(shù)，在預(yù)定的啟爆時(shí)刻發(fā)送點(diǎn)火信號(hào)FO至編碼器，從而實(shí)現(xiàn)爆炸機(jī)的按照約定時(shí)間點(diǎn)啟爆。通過控制不同控制器和編碼器的啟爆時(shí)間點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)防止不同儀器主機(jī)野外采集放炮能量的相互影響。防重炮控制器可以控制不同的儀器主機(jī)進(jìn)行同時(shí)激發(fā)或者輪流激發(fā)。同時(shí)激發(fā)，即不同的儀器主機(jī)約定在相同的時(shí)間點(diǎn)啟動(dòng)爆炸機(jī)；輪流激發(fā)，即不同的儀器主機(jī)約定在各自不同的時(shí)間點(diǎn)啟動(dòng)爆炸機(jī)。一般情況下，使用同時(shí)激發(fā)不僅可以規(guī)避能量干擾的問題，而且不影響各自的采集生產(chǎn)效率。當(dāng)工區(qū)之間距離過近時(shí)，需要采用輪流激發(fā)。

1防重炮系統(tǒng)的使用

1．1硬件連接方法

一套完整的防重炮系統(tǒng)一般由防重炮控制器．電源線、GPS天線、專用儀器連線饋線等組成，如圖1所示為井炮防重炮控制器。由于不同型號(hào)地震儀器之間在控制遙爆系統(tǒng)工作的觸發(fā)機(jī)制上有所差別，在使用不同型號(hào)儀器主機(jī)連接控制器的連接饋線上也有所差別。在專用連接饋線上，一般采用BNC口或串口將FO信號(hào)從地震儀器主機(jī)引至控制器，控制器通過BNC口將FO信號(hào)送出至編碼器，編碼器采用BNC口或串口將返回的TB信號(hào)和串口信息返回至控制器和儀器主機(jī)。

1．2儀器參數(shù)設(shè)置

428XL在JOperation－ProcessTypeSetup窗口中設(shè)置井炮采集類型并設(shè)置TBWindow長(zhǎng)度W（推薦設(shè)置10000？15000ms），如圖2所示。G3i儀器在SourceType－RecordingParameters－SrcCtri中選擇TimeBreak，設(shè)置PreTzeroRecord為0ms，Window中設(shè)置時(shí)間TB時(shí)間窗口長(zhǎng)度W（推薦設(shè)置10000？15000ms），如圖3所示。

1．3防重炮控制器參數(shù)設(shè)置

防重炮系統(tǒng)采用配置軟件（NetAssist或Release）進(jìn)行配置。使用RJ45網(wǎng)線連接配置電腦和控制器，更改配置電腦的IP地址為：10．8．2．1；子網(wǎng)掩碼：255．255．255．0，并關(guān)閉配置電腦的防火墻。使用配置軟件（NetAssist或Release）進(jìn)行配置不同的控制器時(shí)需要注意基準(zhǔn)時(shí)間是否相同。正確連接配置軟件后，對(duì)儀器類型、源同步類型、波特率、控制器總臺(tái)數(shù)．當(dāng)前控制器ID、時(shí)間槽長(zhǎng)度、延遲時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行配置。下面對(duì)幾種常見的配置方法進(jìn)行舉例說明。（1）采用同步激發(fā)，當(dāng)控制器臺(tái)數(shù)為2、每臺(tái)的激發(fā)時(shí)間間隔相同時(shí)的配置方法（以激發(fā)時(shí)間間隔均為30s為例）：總臺(tái)數(shù)為2，設(shè)置相同的ID號(hào)（1號(hào)或2號(hào)），每臺(tái)時(shí)間槽長(zhǎng)度均為激發(fā)時(shí)間間隔的r半（例如均為15s）；（2）采用輪流激發(fā)，當(dāng)控制器臺(tái)數(shù)為2、每臺(tái)的激發(fā)時(shí)間間隔相同時(shí)的配置方法（以激發(fā)時(shí)間間隔均為30s為例）：總臺(tái)數(shù)為2，設(shè)置不同的ID號(hào)（1號(hào)和2號(hào)），每臺(tái)時(shí)間槽長(zhǎng)度與激發(fā)時(shí)間間隔相同（例如均為30s）；（3）采用輪流激發(fā)，當(dāng)控制器臺(tái)數(shù)為2、每臺(tái)的激發(fā)時(shí)間間隔不相同時(shí)，需要通過增加虛擬控制器的ID號(hào)來改變一臺(tái)或兩臺(tái)的激發(fā)時(shí)間間隔，具體配置方法（以一臺(tái)控制器的激發(fā)時(shí)間間隔為40s、另一臺(tái)控制器的激發(fā)時(shí)間間隔為20s為例）：總臺(tái)數(shù)為3，第1臺(tái)控制器ID號(hào)為1，第2臺(tái)控制器ID號(hào)為3，每臺(tái)控制器時(shí)間槽長(zhǎng)度為20s。

1．4激發(fā)時(shí)間數(shù)據(jù)的下載

當(dāng)兩個(gè)及以上相鄰工區(qū)同時(shí)使用防重炮系統(tǒng)時(shí)，在每天完成采集后進(jìn)行激發(fā)時(shí)間數(shù)據(jù)的下載并整理，可以有效地對(duì)不同工區(qū)激發(fā)點(diǎn)之間的距離進(jìn)行監(jiān)控分析，并結(jié)合地震資料能量和干擾的變化及時(shí)調(diào)整激發(fā)模式和激發(fā)時(shí)間間隔，保證地震資料品質(zhì)。使用RJ45網(wǎng)線連接控制器和數(shù)據(jù)下載電腦，使用數(shù)據(jù)下載電腦中的Release軟件進(jìn)行激發(fā)GPS時(shí)間數(shù)據(jù)下載。下載數(shù)據(jù)之前需要連接FTP并關(guān)閉數(shù)據(jù)下載電腦的防火墻，下載后的時(shí)間格式為UTC時(shí)間。當(dāng)控制器中記錄的炮數(shù)達(dá)到65535時(shí)，炮數(shù)序號(hào)從1開始重新計(jì)數(shù)。

1．5防重炮系統(tǒng)使用規(guī)則

使用防重炮系統(tǒng)時(shí)，儀器主機(jī)的TBWindow—般設(shè)置為10？15s，即儀器操作員在放炮時(shí)需要觀察控制器上的倒計(jì)時(shí)在設(shè)置的TBWindow時(shí)間范圍內(nèi)按下放炮鍵，通常情況下可以先通知炮班充電再按放炮鍵，也可以按下放炮鍵再通知炮班充電。當(dāng)儀器操作員按下放炮按鈕后，儀器主機(jī)開始采集的同時(shí)等待編碼器返回的TB信號(hào)。若在TBWindow設(shè)置的時(shí)間范圍內(nèi)接收到編碼器返回的TB信號(hào)，儀器主機(jī)開始切分和記錄地震數(shù)據(jù)，形成單炮數(shù)據(jù)記錄。在地震勘探中，地震儀器的同步激發(fā)通訊方式有兩種：其一是以有線通訊的方式控制編譯碼器的同步激發(fā)。如SN388、SYSTEMTWO、ARIES等早期的地震儀器在大線上含有一對(duì)通訊線，在地震儀器主機(jī)箱體和采集站上留有通訊接口。當(dāng)無線通訊受阻時(shí)，使用有線通訊線連接具有有線通訊功能的編譯碼器實(shí)現(xiàn)同步激發(fā)；其二是以無線通訊的方式控制編譯碼的同步激發(fā)。地震儀器編譯碼器之間通過電臺(tái)以無線通訊的方式完成同步激發(fā)。有線通訊方式的優(yōu)點(diǎn)是不受外界電磁干擾的限制，避免了通訊困難地區(qū)無線通訊問題。缺點(diǎn)是增加了大線的重量，譯碼器必須通過連接線連接到采集站或電源站上，缺乏靈活性。無線通訊方式的優(yōu)點(diǎn)是使用靈活方便，只要通訊良好，譯碼器可以分布到排列任何位置。但是，在一些特殊地區(qū)，單一的通訊模式受地形以及外界電磁場(chǎng)的干擾，嚴(yán)重制約了通訊的質(zhì)量。雖然人們采取了很多措施，例如增加儀器車天線高度，使用高增益天線、電臺(tái)中繼、爆炸機(jī)中繼等方法，但是仍然不能滿足生產(chǎn)的需求。為此，一種結(jié)合有線、無線混合源驅(qū)動(dòng)同步激發(fā)技術(shù)開始進(jìn)入人們的視野。

2關(guān)鍵參數(shù)的確定及使用注意事項(xiàng)

2．1激發(fā)時(shí)間間隔的確定

無論是采用同步激發(fā)還是輪流激發(fā)，激發(fā)時(shí)間間隔的確定必要滿足兩個(gè)條件：一是在激發(fā)時(shí)間間隔內(nèi)，鄰區(qū)和本區(qū)上一炮的能量干擾己經(jīng)消散；二是鄰區(qū)下一炮的能量在當(dāng)前儀器記錄長(zhǎng)度內(nèi)還未到來。其中，條件一需要根據(jù)當(dāng)前工區(qū)能量消散快慢的經(jīng)驗(yàn)和采集背景千擾等試驗(yàn)來確定；條件二可以根據(jù)工區(qū)之間激發(fā)點(diǎn)與接受點(diǎn)之間的最小距離除以初至波速度來確定。同步激發(fā)時(shí)間間隔確定的方法：以2020年新疆相鄰兩個(gè)三維項(xiàng)目為例，兩個(gè)三維項(xiàng)目的儀器記錄時(shí)間都為10s。該地區(qū)初至波速度大約為3000m／s，同時(shí)根據(jù)觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)和鄰區(qū)的相對(duì)方位可以算出激發(fā)點(diǎn)到對(duì)應(yīng)觀測(cè)系統(tǒng)接受點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為8．425km。由此可以算出使用同步激發(fā)時(shí)，兩個(gè)三維之間的激發(fā)點(diǎn)保守最小距離為3000m／sxlOs＋8．425km＝38．425km。如果兩個(gè)三維在采集施工使用同步激發(fā)時(shí)，需要確保激發(fā)點(diǎn)之間的相互距離大于38．425km，否則需要使用輪流激發(fā)。由于野外激發(fā)點(diǎn)采集都是整排或者整束線的形式進(jìn)行，當(dāng)相鄰采集項(xiàng)目激發(fā)點(diǎn)相鄰最小距離較近達(dá)不到同步激發(fā)距離要求、而激發(fā)點(diǎn)相鄰最大距離能達(dá)到同步激發(fā)距離要求時(shí)，可以采用劃片區(qū)的方式進(jìn)行同步激發(fā)。如圖4所示，由于A、B兩個(gè)工區(qū)激發(fā)點(diǎn)之間的距離較近，A工區(qū)與B工區(qū)同步激發(fā)陰影區(qū)域的炮點(diǎn)，其余區(qū)域的炮點(diǎn)輪流激發(fā)。

2．2使用注意事項(xiàng)

使用防重炮系統(tǒng)時(shí)，若通知炮班充電后出現(xiàn)斷排列情況，應(yīng)立即提醒炮班人員松手并按住電臺(tái)話筒或者關(guān)閉電臺(tái)，等待當(dāng)前采集周期過后，再提醒炮班人員充電。若己經(jīng)提醒炮班充電，儀器點(diǎn)下放炮按鈕后遇到激活排列卡頓、準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)或者己經(jīng)到倒計(jì)時(shí)末尾時(shí)間2？3s處，此時(shí)不建議在儀器中按下點(diǎn)火按鈕，應(yīng)及時(shí)通知炮班人員松手并按住電臺(tái)話筒或者關(guān)閉電臺(tái)，Abort當(dāng)前采集炮點(diǎn)等待下一輪采集周期。防重炮控制器在接上電源和GPS天線后需要7？10min完成GPS授時(shí)并在控制器顯示屏上顯示出來。未完成GPS時(shí)間授時(shí)，儀器主機(jī)不能進(jìn)行采集放炮。

3結(jié)束語(yǔ)

使用防重炮系統(tǒng)不僅可以有效地規(guī)避相鄰工區(qū)放炮的能量干擾，也可以通過控制固定的放炮間隔時(shí)間達(dá)到防止本工區(qū)自身能量消散不徹底帶來的干擾問題。防重炮系統(tǒng)已經(jīng)在新疆多個(gè)采集項(xiàng)目得到了應(yīng)用，解決了相鄰工區(qū)采集能量干擾、相互制約的難題，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的提質(zhì)增效。

作者:張鉆 朱蘋 春振蘭 吳杲 祁索農(nóng) 單位:東方地球物理公司裝備服務(wù)處 儀器服務(wù)中心