基于dsd自主模式的fsss可控震源高效采集技術(shù)

基于dsd自主模式的fsss可控震源高效采集技術(shù)

0可控震源高效采集與質(zhì)量監(jiān)控隨著“二寬一高”地震采集技術(shù)和混合開(kāi)采技術(shù)的推廣應(yīng)用，地震儀器的接收通道數(shù)量和建筑面積都在增加。由于受地形或通訊電臺(tái)發(fā)射功率的限制,地震儀器主機(jī)與可控震源之間的數(shù)據(jù)通訊已成為制約生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素。ISS可控震源高效采集是一種提高生產(chǎn)日效的有效技術(shù)手段。在ISS施工方式下,可控震源不受地震儀器主機(jī)的控制,可進(jìn)行獨(dú)立激發(fā)放炮,但施工的質(zhì)量無(wú)法控制。為此,Sercel公司在428XL儀器V5.0軟件版本和與之配套的VE464可控震源電控箱體V3.0版本中,增加了可控震源自主激發(fā)方式,即Autonomous模式。這樣,就解決了可控震源施工過(guò)程中428XL儀器與VE464可控震源電控箱體之間通訊不暢情況下的生產(chǎn)問(wèn)題和可控震源的質(zhì)量監(jiān)控問(wèn)題。本文就使用DSD自主激發(fā)模式實(shí)現(xiàn)FSSS可控震源高效采集技術(shù)進(jìn)行介紹。1震源高效采集及輸出(1)自主激發(fā)方式所謂自主激發(fā)就是可控震源激發(fā)不受地震儀器的控制、無(wú)需與儀器采集同步的一種激發(fā)方式。其工作過(guò)程是428XL儀器采用連續(xù)采集模式,可控震源按照施工計(jì)劃到達(dá)指定的炮點(diǎn)后,不受儀器控制自動(dòng)進(jìn)行本機(jī)振動(dòng),主動(dòng)激發(fā)放炮。自主激發(fā)結(jié)束后,每臺(tái)震源將各自的激發(fā)點(diǎn)位置信息(經(jīng)緯度及高程)以及TB-GPS觸發(fā)時(shí)間存貯到各自的控制單元中。DSD通過(guò)通訊電臺(tái)嘗試聯(lián)系安裝在儀器車(chē)上的可控震源電控箱體DPG以及428XL儀器主機(jī)系統(tǒng),當(dāng)通訊通暢時(shí),DSD將其震源的QC狀態(tài)信息、激發(fā)點(diǎn)位置信息及TB-GPS觸發(fā)時(shí)間等信息發(fā)送到428XL儀器主機(jī)。(2)FSSS采集技術(shù)FSSS可控震源高效采集技術(shù)也是一種ISS采集技術(shù)。與常規(guī)ISS不同的是,FSSS對(duì)掃描信號(hào)進(jìn)行了分段。一臺(tái)震源獨(dú)立激發(fā)完成所有頻段的掃描,再將所有頻段的掃描地震記錄合成一個(gè)信號(hào),這樣便獲得了原始記錄,從而解決了常規(guī)ISS對(duì)同時(shí)激發(fā)的震源的間距要求;通過(guò)分段設(shè)計(jì),可以根據(jù)項(xiàng)目需要加強(qiáng)某個(gè)頻段的地震波能量。激發(fā)產(chǎn)生的可控震源特征信號(hào)記錄到本地的存儲(chǔ)介質(zhì)中。震源與儀器的激發(fā)與接收無(wú)控制關(guān)系,但要求能夠監(jiān)控可控震源的QC狀態(tài)。2儀器主機(jī)的設(shè)計(jì)(1)對(duì)VE464系統(tǒng)的軟件版本要求不低于V3.0。每臺(tái)震源上除了具有DSD箱體及必要的連接線(xiàn)外,還必須具有GPS導(dǎo)航系統(tǒng)以及記錄可控震源特征信號(hào)和TB-GPS觸發(fā)時(shí)間的存儲(chǔ)設(shè)備。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)必須輸出$GPGGA(位置)信息和$GPZ-DA(時(shí)間設(shè)置)信息以及PPS信息。(2)對(duì)428XL儀器主機(jī)的軟件版本要求不低于V5.0。LCI-428使用高精度GPS接收機(jī)AcutimeLCI-428Interface授時(shí)。還需配備高速大容量的NAS盤(pán)以及具有32GB以上內(nèi)存的428XL儀器服務(wù)器。在LCI-428箱體的Blaster端口上,將Blaster插頭的FO信號(hào)(針T腳)連接到TB信號(hào)(針K腳),將FO的接地信號(hào)(針L腳)連接到接地信號(hào)(針R腳)。3可控震源掃描在施工過(guò)程中,428XL儀器需要裝載SPS文件,根據(jù)施工設(shè)計(jì)將對(duì)應(yīng)的排列進(jìn)行全排列固定排列接收,將震源分配到指定區(qū)域施工,如圖1所示。428XL儀器采用連續(xù)采集工作模式(AutonomousMode)。當(dāng)可控震源到達(dá)預(yù)設(shè)的炮點(diǎn)后,按下DSD上的Ready鍵,啟動(dòng)DSD激發(fā)掃描。掃描結(jié)束后震源的特征信號(hào)以及TB-GPS觸發(fā)時(shí)間自動(dòng)記錄到存儲(chǔ)介質(zhì)中。每日生產(chǎn)結(jié)束后需要把428XL儀器記錄的原始數(shù)據(jù)、震源存儲(chǔ)設(shè)備上記錄的震源特征信號(hào)以及TB-GPS觸發(fā)時(shí)間文件上交數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)TB-GPS觸發(fā)時(shí)間和該炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的炮檢關(guān)系以及每一個(gè)分頻的掃描長(zhǎng)度、聽(tīng)時(shí)間等信息,從428XL儀器記錄的連續(xù)記錄中切分?jǐn)?shù)據(jù),然后與該震源的力信號(hào)進(jìn)行相關(guān),得到該震源的相關(guān)數(shù)據(jù),如圖2所示。4主要參數(shù)設(shè)置4.1dsd的本地設(shè)置(1)在裝有可控震源配置軟件的計(jì)算機(jī)上,運(yùn)行VE464VLI軟件。(2)在VE464VLI窗口的Function菜單下選擇Setup,進(jìn)入Setup窗口,如圖3所示。(3)點(diǎn)擊DSD選項(xiàng),在Type中選擇Autonomous,將DSD類(lèi)型設(shè)置為自主模式(見(jiàn)圖3)。(4)點(diǎn)擊Option選項(xiàng),勾選extendedQC和Force信號(hào)(見(jiàn)圖3)。(5)從Functions菜單中選擇Update,然后選擇Custom,將FSSS掃描信號(hào)加載到DSD箱體。4.24xl儀器窗口設(shè)置(1)在Jconfig窗口的CrewSetup菜單中,選擇Timemanagement→FormGPS,GPS類(lèi)型選擇ACUTIME2000。(2)在JOperation窗口的SeismicSetup菜單中,將OperatingMode設(shè)置為Autonomous,OperatingAutomation設(shè)置為continuous。(3)如圖4所示,在JOperation窗口的ProcessTypeSetup菜單中,將處理類(lèi)型設(shè)置為STACK。創(chuàng)建一個(gè)可控震源單次疊加的處理類(lèi)型,記錄不相關(guān)不疊加的原始數(shù)據(jù)。(4)在JPositioning窗口的在Setup菜單下,選擇Geodetic進(jìn)行大地地理坐標(biāo)設(shè)置,如圖5所示。在基準(zhǔn)面設(shè)置中,設(shè)置橢球長(zhǎng)半球半徑Semi-majorAxis、扁平率、測(cè)量三參或七參、基準(zhǔn)面比例因子。在投影類(lèi)型設(shè)置中設(shè)置投影類(lèi)型、維度原點(diǎn)、中央子午線(xiàn)等信息。(5)在JLog窗口安裝SPS文件,然后在JLine窗口將地震道編輯為全排列固定排列接收,在JOperation窗口編輯一行固定排列的炮排表。(6)在JVE464窗口中,設(shè)置參與施工的DSDId號(hào);將可控震源行駛到與428XL儀器通訊狀態(tài)良好的位置后,將DSD置于Remote模式,并進(jìn)行DSD分組和參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)置;使用SetDSD功能將掃描類(lèi)型參數(shù)上傳到DSD;使用SetServo功能將伺服控制回路參數(shù)上載到DSD;使用SetConfig功能設(shè)置需要存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元的信號(hào),比如力信號(hào)、外部QC等。5震源掃描及記錄開(kāi)工之前,選擇一處可控震源與428XL之間通訊條件良好的區(qū)域,將可控震源與428XL儀器聯(lián)機(jī)。在428XL儀器上對(duì)可控震源DSD箱體進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置,如可控震源分組、施工參數(shù)設(shè)置等。在可控震源施工參數(shù)設(shè)置完成后,還需要進(jìn)行如下工作:(1)通知震源操作手將所有DSD由遠(yuǎn)程模式(Remote)切換為本地模式(Local),每組可控震源前往指定的炮點(diǎn);在428XL儀器的JVE464窗口,將Manual模式切換為Auto模式。(2)在JOperation窗口,從炮排表中選擇處理類(lèi)型為STACK方式所對(duì)應(yīng)的VP點(diǎn),單擊Go開(kāi)始連續(xù)采集作業(yè)并將獲得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到NAS盤(pán)中。每次放炮完成后,文件編號(hào)都會(huì)自動(dòng)遞增并生成一份操作報(bào)告。此時(shí)通知可控震源操作手允許進(jìn)行施工作業(yè)。(3)當(dāng)可控震源到達(dá)指定的炮點(diǎn)后,按下Down按鈕,降下可控震源平板,壓力傳感器開(kāi)關(guān)閉合,按DSD上的Ready按鈕開(kāi)始掃描。掃描結(jié)束后,震源的QC數(shù)據(jù)、力信號(hào)以及TB-GPS觸發(fā)時(shí)間記錄在本地存儲(chǔ)器中。DSD嘗試通過(guò)電臺(tái)向DPG及428XL儀器車(chē)發(fā)送包含激發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)、DSD的QC狀態(tài)信息,直到得知DPG實(shí)際接收到這個(gè)狀態(tài)信息為止,如圖6所示。當(dāng)狀態(tài)碼出現(xiàn)1或12以外的信息時(shí),表明可控震源的QC指標(biāo)出現(xiàn)了超標(biāo)現(xiàn)象。如果狀態(tài)碼出現(xiàn)11,表明DSD到存儲(chǔ)單元的以太網(wǎng)故障,震源的QC數(shù)據(jù)、力信號(hào)以及TB-GPS觸發(fā)時(shí)間未能記錄下來(lái),震源操作手必須停止激發(fā),查找并排除故障后才能繼續(xù)作業(yè)。TB-GPS觸發(fā)時(shí)間未能記錄的炮文件是無(wú)法切分出來(lái)的。在VE464窗口數(shù)字視圖中顯示激發(fā)點(diǎn)Vp和采集Acq#。雙擊任何單元格打開(kāi)一個(gè)二級(jí)窗口,可以顯示針對(duì)相應(yīng)采集所對(duì)應(yīng)DSD狀態(tài)報(bào)告中所包含的詳細(xì)質(zhì)量控制數(shù)值。當(dāng)出現(xiàn)通訊故障時(shí),QC狀態(tài)、激發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)信息和下一個(gè)激發(fā)點(diǎn)的信息將存儲(chǔ)在DSD中。當(dāng)無(wú)線(xiàn)電通訊再次可用后,按照放炮時(shí)間的前后順序,這些存儲(chǔ)在DSD中的可控震源信息將發(fā)送至428XL儀器主機(jī)。在JPositioning窗口,實(shí)時(shí)更新DSD激發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)信息,便于操作員查看哪些點(diǎn)掃描激發(fā)完成哪些掃描失敗。428XL系統(tǒng)根據(jù)其傳回的坐標(biāo)信息$GPGGAGPS查找最近震源點(diǎn),計(jì)算COG,并在Positioning窗口顯示激發(fā)點(diǎn)位置。在Positioning窗口點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的炮點(diǎn),用鼠標(biāo)右鍵選擇GetProperties,彈出屬性窗口,如圖7所示。圖7可以詳細(xì)地顯示可控震源編號(hào)、狀態(tài)代碼和掃描過(guò)程中可控震源的實(shí)際位置。(4)DSD返回的狀態(tài)信息寫(xiě)入428XL儀器數(shù)據(jù)庫(kù)。每日生產(chǎn)結(jié)束后,在LOG窗口可生成SourceCOG報(bào)告、APS報(bào)告和APSVerbose報(bào)告。(5)生產(chǎn)結(jié)束后,將每天震源本地存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的QC數(shù)據(jù)、震源震動(dòng)特征信號(hào)(例如力信號(hào))、記錄TB-GPS觸發(fā)時(shí)間的LOG報(bào)告進(jìn)行下載整理。(6)根據(jù)整理的TB-GPS觸發(fā)時(shí)間,使用數(shù)據(jù)切分軟件,分離428XL儀器NAS盤(pán)中的地震數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)處理。6高效采集生產(chǎn)設(shè)備自主激發(fā)模式有效地解決了制約生產(chǎn)效率的地震儀器與可控震源之間的通訊問(wèn)題,提高了生產(chǎn)效率。當(dāng)通訊狀態(tài)恢復(fù)時(shí)可及時(shí)回傳在通訊不暢狀態(tài)下可控震源的狀態(tài)信息,提高了可控震源的監(jiān)控能力。由于本地存儲(chǔ)器記錄了可控震源的TB-GPS觸發(fā)時(shí)間,為有線(xiàn)儀器的數(shù)據(jù)切分和節(jié)點(diǎn)儀器的數(shù)據(jù)下載提供了時(shí)間戳,從而為地震儀器的混采技術(shù)提供了保證。2018年4月,在內(nèi)蒙古探區(qū)某項(xiàng)目開(kāi)展的《FSSS高效