节点技术在新一代地震勘探采集仪器中的应用

·仪器设备与应用·

节点技术在新一代地震勘探采集仪器中的应用

封召鹏1,2

(1．西安石油大学陕西西安710065；2．中国石油东方公司国际勘探事业部河北涿州072751 )

摘要：地震勘探采集仪器是石油仪器中更新换代较快的一类仪器，几乎4-5年就会出现新的一代设备。伴随着节点技术的出现，各个仪器供应商推出相应的以节点技术为载体的新设备。文章从最新的无线节点GSR(Geospace Seismic Recorder)、Z-LAND、以及即将面世的Sercel公司的508-XT来解析节点技术在新的物探采集设备中的革新作用。

关键词：地震勘探采集仪器；节点技术；无线节点

作者简介：第一封召鹏，男，1985年生， 2008年毕业于西安石油大学测控技术与仪器专业，现工作于BGP国际勘探事业部伊拉克南部8637队，任仪器组长。E-mail:fengzhaopeng2013@gmail.com

文章编号：中图法分类号：P631.4

收稿日期：(2014-06-12编辑：姜婷)

Application of Node Technology in the New Generation Recording SystemFENG Zhaopeng1,2

(1.Xi’anShiyouUniversity,Xi’an,Shaanxi710065,China; 2.BGPinternational.CNPC,Zhuozhou,Hebei072751,China)

Abstract：The seismic recorders have been developed fast, with the new generation coming every four or five years. With the development of node technology, the manufacturers of seismic recorders have manufactured new recorders based on the node technology. In this paper, we introduced the importance of node technology in the latest seismic recording systems which included wireless node GSR, Z -LAND and Sercel forthcoming 508XT.

Key word：seismic recording system,node technology,wireless node

0引言

GSR无线节点仪器是美国Geospace公司于2007年推出的一款盲采式无线节点仪器，该设备得到BP公司的认可，通过与ISS(Independent simultaneous sweeping)技术的结合，以及2012年在BP伊拉克鲁曼拉勘探项目的实践，名噪一时。类似的由Fairfield推出的Z-Land节点仪器也占据了一定市场。同时，CGG的物探设备供应商Sercel也不甘落后，借鉴节点技术，又传承传统仪器的理念，推出508XT新产品，实现实时QC，将节点技术推至一个新台阶。

1节点理念与ISS技术的结合

ISS技术是由英国著名地质学者Dave Howe教授发明的。ISS技术是指不同震源独立地进行扫描工作，但是根据不同震源的扫描信号来保持采集记录同步的一种技术[1]。Dave Howe提出ISS技术的同时，各个采集仪器生产商都声称可以连续激活记录地震数据。在BP公司的推动下，2009年由Western Gecon(西方物探公司)使用节点采集设备在利比亚做了一个7万VP的无线节点ISS实验。

节点技术，就是每个节点单元作为一个独立采集单元，该单元由检波器串、采集存储模块和电池模块组成，最后生成的原始数据存储在本地。2012年在伊拉克鲁曼拉油田，第一次大规模使用GSR无线节点ISS技术。GSR无线节点的采集单元由GSR采集站、锂电池和检波器串组成，如图1所示。每一个GSR采集站是一个独立的采集单元，内部有一个4GB的特制内存卡[2]。野外铺设之前，必须在室内通过下载单元和服务器设定采集参数和采集模式。一般情况下，有连续采集和特定时段采集两种工作模式。BP公司在利比亚和伊拉克鲁曼拉项目都要求采用连续采集模式，4GB的内存和强大的锂电池续航能力，足够满足ISS技术模式下设备利用率的要求。

图1　GSR无线节点野外单元和甲方要求的布设方式

GSR无线节点采集的数据经过DTM(数据下载单元)的下载，将原始数据下载到盘阵当中，经过强大的处理系统，生成连续道集的SEGD文件，该SEGD每道60 s长度，每个站每天生成一个SEGD文件。激发源控制采用Sercel的464DSD本地工作模式，将DSD接平板电脑，记录终端生成SIT表和记录每次震动QC质量的SEGD文件。QC部门可以通过这些原始的文件来确定每个震次是否有效，利用SIT表(剔出无效震次后的)里记录的每个GPS时间去截取每次激发的有效地震数据，将有效地震次inline或者xline叠加至接收道。

鲁曼拉无线节点ISS项目，实际上也吸收了Q技术。按照甲方的要求，每串小线垂直于GSR采集站埋置，因为这样刚好和GSR采集站的GPS天线吻合，避免了对接收点因操作产生偏移的误差。每串小线由三个检波器组成，检波器间距30 cm，布设也类似于单点接收，没有对噪音等进行压制。GSR无线节点的数据回收通过DTM下载完成，这完全不同于Sercel公司的Unite，其无线采集站RAU可以通过无线CAN连接Harvester (回收器) 完成，也可以通过专用的连接线连接下载[3]，Unite RAU节点如图2所示。

图2　Unite RAU节点

2目前主流节点仪器的性能对比

目前采用节点技术的新一代勘探仪器，无线的居多。除了上文提到的GSR无线节点仪器，还有Fairfield公司生产的ZLand Node陆地采集设备(该公司有多种节点[4]，其中Z700和Z3000适应于深水作业)和Sercel的Unite系统等。对于无线节点仪器需要关注：节点单元的内存容量；节点单元的供电方式和续航能力；外置检波器的兼容能力；数据回收的方式；是否可以实现实时QC数据回传；是否有防盗功能；节点单元的重量，这7个指标。

Fairfield Nodal公司的ZLand节点仪器[5]是该公司主打陆地无线采集设备，它将锂电池、记录模块和检波器集于一身。Zland无线节点内部存贮容量为2GB,检波器使用OYO公司的GS-1检波器，或者CT-30芯体。因为内存储容量和锂电池待机能力的瓶颈，Zland仪器稍逊色于同类其他的GSR和Unite。但是Zland就是因为相对高度的集成恰好诠释了节点技术。前期节点的野外放样都借鉴了GSR无线节点的模式，其使用Geo XT和GIS MAP类似于Rumelia项目GSR无线节点施工流程。

作为欧洲大陆采集设备研发商Sercel，自己的Unite RAU也成为节点仪器市场的新星。Unite相对其他节点仪器有以下5点优势：

1)足够大内存容量。8GB是世界节点仪器之最。

2)灵活的供电方式。内置电池是备用，外部电池根据用户自己需要。

3)数据回收方式灵活。除了可以像其他无线节点设备一样，可以站体整体回收连线下载，在野外也可以通过Harvester连接CAN无线回收1Km内的节点数据。

4)可以和有线传统的采集设备428XL混用，为业界保守人士接受新节点设备提供了一个良好的缓冲。

5)强大的内存和强劲的供电，保障Unite系统在野外长时间连续工作的能力。

三家主流无线节点仪器可以满足不同层次的物探承包商的需要，其性能对比见表1。从操作难度和劳动量来讲，笔者更倾向于OYO公司的GSR，经过鲁曼拉项目的实践，GSR无线节点具有操作简单，重量轻和记录时间长等优点。

表1　主流无线节点采集设备性能对比

3508XT新一代节点技术仪器

Sercel公司于2013年9月发布了新一代地震勘探仪器508XT，该仪器采用X -Tech 构架，颠覆传统的仪器理念，吸收节点技术，目标是使带道能力达到1百万道[6]。

508XT将有线系统和无线设备Unite结合在一起，可以实现混用，继承了428XL的这一便捷功能，最值得人关注的是野外设备大大简化。在508XT系统中没有交叉站(Laux)和电源站(laul)独立设备，野外控制、数据存储和数传单元被CX-508这一种地面设备实现，如图3所示。该系统之所以继承了节点技术，是因为CX-508实际上是一个节点单元，它的内部也有4GB的内存冗余。每一个CX-508在排列上可以管控64道FDU-508或者74道DSU1-508(都是55m线缆距)。CX-508除了管理节点单元之外，也代替了交叉站的角色，使用光缆交叉线传输速率可以达到1Gbps.而大线传输速度也因为节点技术和CX-508单元的优势的结合可以达到40Mbps[7]。

图3　508XT野外设备 CX-508

节点技术的应用，使508XT有了大线数据传输冗余的优势。当通往仪器车的线缆不畅，该冗余在4ms采样率的情况下，数据存储在CX-508内存当中，可以容纳至少15天的连续数据量。CX-508结合无线电台技术，在有线数据不畅情况下，也可以通过CX-508无线连接实时QC。508XT倡导零等待时间，野外节点单元CX-508 有三种模式：Testing、Stand by、Acquisition。根据生产的需要可以设置连续采集或者阶段性的采集，不会因为大线故障或者仪器车搬点而停止采集。

与所有的节点仪器一样，508XT对GPS的依赖性很强，地面设备CX-508和Unite Rau等都内置了GPS。GPS除了同步采集之外，对于RAU还有定位甚至防盗的作用。508XT可以实现有线和无线RAU的混用，如图4所示。无线的设备也可以通过CX-508实现实时的QC信息，当有线排列“失联”之后，CX-508启动无线工作模式，除了不能回传地震采集数据外，实时QC电瓶管理等信息可以通过无线回传，此时的CX-508无线最大回传距离为1 km[8]。

图4　508-XT系统野外排列实时QC和有线无线混用模式

4结束语

根据近几年节点仪器发展的趋势，未来节点仪器的发展特点，甚至可以说整个地震勘探仪器的发展走向有以下6个特点：

1)由之前的“盲采”逐步实现实时QC。

2)节点理念由无线走向有线采集设备，有线无线混合使用。

3)电源管理更加优良化。

4)节点单元的存贮容量更大。

5)对GPS的依赖程度更大，有的可以实现防盗。

6)与单点接收Q技术、高密度采集和新的施工方法紧密结合。

面对高速发展的技术装备，石油勘探仪器的工程技

术人员不能墨守成规，只有不断地学习吸收新的技术和理念，才能满足时代需求。

参 考 文 献

[1] Dave Howe.Independent Simultaneous Sweeping in Libya full scale implementation and new developments.2009 (资料)

[2] Geospace Technology.GSR Overview.2010(资料)

[3] Sercel.Unite 3.0 Manual.2014 (资料)

[4] Fairfield.ZLand-specifications.2013(资料)

[5] Fairfield.ZLAND User Manual A4 .2013(资料)

[6] Sercel.508XT Specifications.2013(资料)

[7] Sercel.508XT_News Release.2013(资料)

[8] Sercel.508XT CPS-SEG Beijing CN 2014(资料)