海上拖缆地震采集系统电缆检测要求

李铭　陆响晖

【摘  要】海上拖缆地震采集系统是海洋石油地球物理勘探重要水下数据采集部分，对电缆工作段进行高标准检测能够有效提高工作段的可靠性，本文通过对拖缆工作段输入电源滤波分析、检波器极性分析、采集板技术指标和内芯检测，能够有效提高拖缆工作段质量工艺，减少作业过程中故障频率，降低作业成本，提高其作业可靠性。

【关键词】海洋地球物理勘探;拖缆工作段;检波器;采集板;可靠性

Abstract：The marine streamer seismic acquisition system is an important underwater data acquisition part of the marine geophysical exploration.The high standard detection of the cable working section can effectively improve the reliability of the working section.In this paper，the quality and technology of the working section of the streamer can be effectively improved through the filtering analysis of the input power supply of the working section of the streamer，the polarity analysis of the geophone，the technical indicators of the acquisition board and the inner core detection Reduce the failure frequency in the process of operation，reduce the operation cost and improve the operation reliability.

Key words：Marine geophysical exploration，streamer working section，geophone，acquisition board，reliability

1.引言

海上拖纜地震采集系统主要应用于勘察船、物探船的地震数据采集作业，能够完成二维、三维采集作业以及斜缆、深缆等新方法采集作业。目前国际先进的采集系统最大支持24缆地震数据采集，单缆2000道可实现0.5ms的采样率，最大工作水深超过100米。

2.拖缆工作段

拖缆工作段是海上地震采集系统的重要水下组成部分，用于实现地震信号的采集、处理和传输。电缆具有对称分布、无方向性特点，可通过检波器的单检、组合分布，填充胶及固体发泡等方式最大限度降低接收噪音以及减小对海洋环境的污染。

3.检测要求

拖缆工作段主要由电缆骨架、采集板、检波器、芯线组成，成品工作段质量工艺的好坏与各个组成部分密不可分，任何组成部分工艺不合格将会直接降低拖缆工作段的可靠性，甚至无法继续使用，给使用单位造成重大损失。

3.1电源滤波处理

电源线是干扰传入设备和传出设备的主要途径，通过电源线电网的干扰可以传入整个拖缆采集系统，干扰设备的正常工作，降低数据传输质量，影响鸟线通讯，甚至出现丢失振子导致数字包不能正常工作等现象，因此对电缆电源输入端进行有效的直流电源滤波，提高其电磁兼容（EMC，Electro Magnetic Compatibility）性能，能够有效抑制和消除强电磁干扰，提高拖缆采集系统的抗干扰能力。

首先对电源直接进行干扰测试，图1为直接对电源输出进行测试结果，分别测试电源正对地和电源负对地的干扰：红色为电源正所测干扰，棕色为电源负所测干扰。由图可知在未滤波的情况下电源正负的干扰基本相同。

之后将滤波器放置在电源机柜内部进行滤波，加负载测试滤波前后效果。图2位内置滤波器电源滤波前后对比图：红色为未滤波干扰波形，棕色为滤波波形。由图可知滤波前后效果无明显变化，因为机柜内插线板附件线路比较多且布线很乱造成线间干扰，导致滤波效果不明显。

最后将滤波器放置在机柜外进行电源滤波，由于鸟线输出频率为24kHz左右，并且鸟线所受干扰比较严重，因此为使测试图形更准确，测试频率范围选在10kHz～200kHz。图3为外置滤波器测试效果：红色为滤波后测试点波形，棕色为滤波前测试点波形。由图3我们可以看出滤波后电源干扰的幅值有大幅度抑制，完全满足对系统的使用。

3.2检波器极性检测

电缆制造生产过程中，检波器极性检测是提高工作段可靠性重要环节。检波器安装时，通常根据检波器芯线抽头颜色判断检波器极性正负，但不能够完全保证其准确率，因此单缆测试系统对整段电缆的检波器进行极性测试。

单缆测试系统主要由数据处理接口板电源控制模块构成，能够实现电缆日月检、实时显示波形及极性分析功能。图4为检波器极性正测试结果，图5为检波器极性负测试结果。由图可知，当检波器极性为正时，界面同时显示为绿色;界面同时显示为红色时，说明检波器极性为负，需要对检波器进行重新焊接安装。

通过对检波器极性检测，不仅能够及时更正错误极性，同时能够检测该道序是否为弱道或死道，掌握工作段各个道序工作状态，提高工作段的可靠性。

3.3采集板检测

采集板是电缆工作段的数据采集单元，主要实现对检波器信号放大、24位模数转换、数字滤波和数据上传功能，采集板技术参数是否合格直接影响采集到的地震数据质量，因此对采集板进行指标检测非常重要。

采用单缆测试系统对工作段进行正弦波模拟回环测试（T0）和正弦波数字回环测试（T12）。正弦波模拟回环测试能够对采集电路前端功放、模数转换及数字滤波元器件检测是否正常工作;正弦波数字回环测试单独对数字滤波处理进行检测，检测采集电路是否能够对配置指令进行正确的解析。其测试指标为总谐波畸变和信噪比，要求信噪比不小于115dB，谐波畸变小于0.0005%。

图6为工作段正弦波模拟回环测试结果，图7为正弦波数字回环测试结果。

从图中我们可知直观看到，该工作段8块采集板的每个通道指标参数是否合格，采集板参数一致性是否良好，及时更换指标不合格采集板，保证拖缆工作段采集数据质量的可靠性。其中，表1列出了采集板各个参数指标。

4.总结

海上拖缆工作段是拖缆采集系统的重要组成部分，通过对工作段输入电源滤波检测改进、检波器、采集板和电缆芯线检测，能够有效提高拖缆工作段的质量可靠性，降低电缆故障率，提高正常采集作业过程中工作效率、为降低生产成本提供了可靠保障，同时为推进国产拖缆地震采集系统的应用化及产业化打下了良好的基础。

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（作者单位：中海油田服务股份有限公司物探事业部;中国船舶工业集团公司第七0八研究所）