可控震源与dss仪器的融合应用

可控震源与dss仪器的融合应用

0u3000可控震源同步扫描asts（u3000sim月初，独立扫描和采集u3000sweecne，无线节点独立同步扫描和采集）技术是一种新型高效采集技术，通过多个激励源独立激励，同时接收来自无线节点的数据。无线节点独立同步扫描采集方法,不能像常规仪器那样可以实时监控排列和震源激发质量,使得震源激发和无线节点接收完全独立且不受监控。国外某项目按照甲方合同要求将ISSN无线节点采集技术、DSS(Digitalu3000SeismicSystem,地震数字化系统)导航系统和428XL仪器整合到一起,实现了组内两台震源同步激发与实时激发质量监控,不仅提高了采集生产效率,也使采集数据质量和地震成像结果有了明显提高。为了满足甲方对激发能量的要求,本项目采用两台震源同步扫描的工作模式,在DSS导航系统中添加了可控震源组合中心,并引用428XL仪器来确保组内两台可控震源的同步激发。可控震源装载的DSS导航系统实现了无桩号施工,各组震源按照DSC(Digitalu3000Seismicu3000Commander,地震数字化指挥)中心发送的SPS文件进行采集,完成一炮后,在导航系统的指引下,移动到下一个炮点作业。基于地震数据分离及后续处理压制谐波干扰的需求,这些技术大都需要正确记录各台可控震源每次扫描的振动特征信号(真参考信号、地面力信号、重锤加速度信号、平板加速度信号)。按照施工质量要求,可控震源激发产生的文本信息和带有4个辅助道信息的SEG-D数据,要同时保存在DSG(Digitalu3000Seismicu3000Guiders,地震化数字导航)平板电脑和SDR记录设备上。本文从生产管理组织的角度,对采集过程中采用的先进质量控制手段和检测方法进行介绍,包括可控震源的现场监控、震源数据的室内处理及质控、以及有线一致性测试方法等。1u3000源的极性测试1.1脉冲信号检测开工前或者更换新加速度表后,需要对震源加速度表进行极性测试。Sercel震源控制系统传感器AS1的极性确定为:轻击AS1的上表面(装有插座的一面),将会得到一个向上跳变的脉冲信号。由于ISSN施工模式下没有与仪器相连的大线,为了保证脉冲信号采集的准确性和完整性,同时便于对脉冲信号进行定性分析,我们采用Sandwichbox(独立质量控制和测试系统)来检测敲击加速度表时产生的脉冲信号。加速度表极性测试连线如图1所示。在室内将加速度表通过传感器控制线盒与VE464箱体连接好,将两根带PNC端口的线焊接到有线一致性电缆上,取DSD上similarity端口的重锤加速度信号和平板加速度信号,然后将焊接的两根PNC端口线连接到Sandwichbox的小集线盒的任意2个信道,定义采集信道采集这两个加速度信号。在敲击加速度表的同时,使用Sandwichbox采集脉冲信号,截图得出结果。在震源上可直接将加速度表拆下托在手里,连接上改进好的端口线和Sandwichbox,即可进行加速度表测试。1.2u3000脉冲扫描信号驱动开工前或者更换震源控制系统设备时,都需要对震源进行极性测试,以保证同组震源的极性相同,并满足甲方要求。验证震源极性,通常用有线一致性电缆将震源的重锤加速度、平板加速度、力信号、参考信号接到与仪器连接的大线采集站上用仪器来接收这些信号。在无线节点采集技术中,需要将有线一致性电缆的4个传输道分别与4道GSR采集站相连,使用脉冲测试信号驱动可控震源进行激发,DSD(Digitalu3000Servou3000Drive,数字伺服驱动器)中的4道信号将记录在GSR中,在DSG中将生成QC(质量管理)数据SEG-D文件。在测试完成后将GSR交仪器下载数据进行分析,同时将SEG-D文件拷贝给QC进行分析。加速度表极性分析如图2所示,在脉冲扫描信号的驱动下,重锤上行,平板相对下行。所以在脉冲测试中,重锤的初始移动方向应向上,平板的初始移动方向应向下。重锤上行相当于敲击加速表的底部会得到一个下跳的脉冲信号,平板下行相当于敲击加速度表顶部得到一个上跳的脉冲信号,在得到的四道信号中,参考信号、重锤信号、力信号三道脉冲跳变相同,平板信号与其他三道方向相反。2u3000源三维测试2.1改进的线性一致性电缆无线节点技术无法直接像传统仪器一样直接利用仪器进行有线一致性测试,为了检验可控震源及附属电子记录设备是否保持在最佳工作状态,每周必须进行一次GSR节点有线一致性测试。为了保证能将振动信号同时保存在SDR和GSR无线节点上,我们对传统的有线一致性电缆进行了改进,将一根有线一致性电缆截断,并将14针插口端的半截电缆线按线顺序连接到另外一根有线一致性电缆上,如图3所示。使用改进后的双14针插头有线一致性电缆就可以将DSD的similarity端口输出的信号一分为二分别输入到SDR和4道GSR上,四道GSR分别记录参考信号、出力信号、平板加速度信号和重锤加速度信号等4道信号。将SDR和GSR记录的数据下载后适当处理就得到4个辅助道的SEG-D数据,然后利用第三方软件对该数据进行相位和畸变分析,检查震源的性能是否满足要求,图4所示为有线一致性分析报告。2.2u3000dgps精度对比测试在无桩号施工作业中,可控震源使用DGPS导航来确定震源的激发位置,DGPS的点位精度是决定激发质量的关键因素。震源DGPS点位精度不准确会使两台震源的组合中心偏离炮点,无法保证两台震源的实际组合中心落在炮点5m容差范围之内造成大量不合格炮,因此在开工前,必须对震源DGPS精度进行对比测试。启动可控震源打开所有电子设备,等到DGPS精度达到RTKu3000ON固定解状态时,将震源开到远离发电机等干扰源的地方,每台震源在单机模式下连续激发5次,因为DSG在同一点连续采集5次震源点位坐标,可有效地杜绝数据采集的偶然性。测量人员使用GPS对震源平板的位置进行测量记录,对DSG记录的DGPS坐标偏差进行分析,必须保证两者之间的精度误差控制在厘米级。在施工过程中,每周要安排测量人员对震源激发后留下的平板印进行测点,将测试坐标与震源DSG记录的坐标进行精度对比。表1为部分震源DGPS记录坐标与测量检测GPS偏差分析结果。2.3u3000dr固定解状态VE464箱体连接外置DGPS主机采用OmniStar模式达到RTKu3000ON固定解状态时,SDR设备需连接好内置的GPS天线,可控震源连续振动5次将SDR记录的TB时间与DSG记录的TB时间偏差进行分析,误差在微秒级以下即满足施工精度要求。表2为部分可控震源DSG和SDR记录的TB时间对比。3u3000生产过程的质量分析3.1监控震源qc超标DSS导航系统除实时监控震源位置是否满足要求外,还会对每一次扫描的状态进行质量监控。可控震源每一次激发产生的数据文本信息都会传到DSG平板电脑上,可实时监控每一次扫描的出力、相位、畸变等振动参数是否正常,同时还能显示震源的过载等信息。DSS系统还可在指挥中心对野外震源实现远程监控,回放每一次扫描的状态,监控其位置偏移以及状态是否超标。DSC指挥中心根据监控到的震源QC超标状态,及时通知震源操作手进行补炮;同时,震源操作手也可以根据DSG的QC报警提示,结合实际地形条件决定是否对QC超标的炮点进行补炮,以确保施工炮点的合格率,从而提升施工质量及施工效率。当放炮数据连续异常次数超过5次时,DSC指挥中心和震源DSG平板电脑将同时显示警告信息,禁止可控震源继续超标作业,图5为DSS系统中震源监控数据。3.2组合中心故障的处理在震源施工中,利用DSS导航软件对两台震源的组合中心进行实时计算,确保组合中心落在5m的容差范围内。当两台震源的组合中心偏离5m容差时,可控震源激发后DSG平板上的炮点变为黄色提示距离超限。因此,组合中心的稳定性是野外质控的关键点之一,经常发生组合中心闪烁或消失的问题,可控震源在这种状况下激发后炮点颜色会变为黄色,提示震源炮点位置报警此时的振动为不合格炮。出现两台震源看不到组合中心的问题时,需要指挥操作手首先检查DSG的Fleet小天线连接状况,排除外接天线损坏的可能性后,可以确定该故障是由于DSG中的Fleet小电台或串口工具程序运行错误导致的,提示操作手将同组的两台震源DSG平板电脑同时关闭再重新启动,一般情况下故障会排除。在实际测试中,我们发现震源没有组合中心故障的发生率与DSG组合中心数据传输周期成反比,调大向DSC发送组合中心数据的周期,可有效地降低该故障的发生率。打开DSG中的Localconfig.exe将Remoteu3000config_advance窗口的第60项FLEET_locu3000Tou3000DSCu3000Interal数值设置为1u3000000ms,在不影响震源位置精度的前提下,可有效降低设备故障率提高生产效率。3.3dsc指挥系统信号转换、起振和补炮经调查,组内震源未同时激发的原因主要有:(1)信号车、先头车落下平板,信号车起振而头车未振。(2)信号车发出Ready信号后,在仪器未起振的情况下突然抬起平板,起振信号到达后只有头车起振,信号车未起振。(3)组内有震源的VE464箱体突然死机,导致只有单台震源起振。当发生设备故障或人员误操作导致只有单台震源激发时,未激发的震源DSG上显示炮点不变色,不会导航到下一炮点,激发的单台震源炮点颜色虽然变为绿色,但在DSC指挥系统中显示变为黄色。这提示组内只有单台震源起振不合格,因此需要两台震源的操作手再次选定该炮点,再振一次。需要特别关注的是:震源箱体死机重启后,需要操作手请仪器操作员检查箱体参数,防止因箱体参数丢失或篡改导致废炮的产生。同时,需要操作手与仪器操作员沟通判断是否需要返回上一个炮点进行补炮重放,避免DSD死机时与DSG、仪器的数据传输中断,导致部分QC数据丢失,同时避免漏炮。信号车发出Ready信号后,在仪器未起振的情况下,操作手突然抬起平板,起振信号到达后头车起振;在头车振动时,信号车又快速落下平板发出Ready信号起振,此时信号车和头车的振动时间是不同步的,但在震源DSG平板电脑上炮点显示是同时变绿的。这种震源不同步的质量问题在震源上是无法及时发现的,只是在DSC指挥系统中炮点的颜色会变为黄色。在DSC指挥系统中,点击该黄色炮点,即可查看该炮点的振动时间是否同步。当仪器操作员发现该炮点震源振动不同步时,应及时通知震源操作手,进行补炮。在培训过程中,我们也要求信号车操作手在落下平板后30s内未起振时,要首先向仪器操作员核实是否收到“Ready”信号,确定仪器未收到“Ready”信号后提升平板、落板再次发送“Ready”信号,有效地防范了震源振动时间不同步的问题,节省了震源次日返回炮点补炮的时间,保证了采集组能按时收起采集线缆及采集站。在保证放炮质量的同时,也提高了生产效率。3.4蜂鸣声对sdr的影响鉴于SDR设备会由于电压不稳发生跳秒现象,本项目采用GSR锂电池为SDR设备供电。经现场验证,当锂电池电压低于15V时会迅速掉电。当SDR供电不足时,会导致记录数据的丢失或不完整。针对此现象,我们要求震源机械师在早七点和下午六点分别对锂电池的电压进行检查,当电压不足16V时应立即更换。更换电池后,按下Powerswitch按钮,蜂鸣器会有1s时长的声响,同时Ready灯亮,说明SDR电压正常并处于工作状态。每个SDR在数据记录过程中,会在插入的SD卡中写入加密码,使用过的SD卡在其他SDR中将无法使用。机械师每天早晨在拷贝数据时,要为SDR更换清空数据的SD卡。如果将未清空的SD插入到SDR设备中,启动自检时会发出蜂鸣声报警,在这种状况下Ready灯不亮。因此,要求震源机械师每天早晨为SDR更换完SD卡后,都要对SDR开机检查,以确认SDR的Ready信号灯正常点亮,操作手在放首炮时也要对SDR的状况进行特别关注。当SDR接收到震源的TB信号时,Ready灯快闪三下,同时蜂鸣器发出声响,自动记录可控震源本次扫描的振动特征信号、TB时间、GPS坐标。在生产过程中,要求操作手每小时对SDR状态指示灯和振动记录数据时产生的蜂鸣声进行检查,并填写《SDRu3000checku3000list》检查表,可有效杜绝因SDR数据记录丢失引发的质量事故。3.5u3000dgps精度质控每天,需将所有震源的DSG中记录的激发数据上传到DSC中,便于对已经施工过的炮点施工质量进行查找,从而实现对质量控制的追溯。对返回的数据,要核查DSD的SEG-D文件与TXK文本文件及SDR的SEG-D文件数量是否一致,通过VibNodeQC软件对震源DSD的辅助文本文件进行质量控制生成炮点信息表(SIT),由测量组对SIT表进行有关测量精度指标的质量控制,合格的炮点信息表(SIT)提供给现场处理员进行数据处理质量控制使用。在可控震源DGPS没有精度或精度达不到施工设计要求时,会导致炮点位置的偏差产生不合格炮。在可控震