数字三分量地震数据采集单元DSU3的特点及应用

晏泽源 王 杰

(中原油田地球物理勘探公司仪器修理厂 河南濮阳)

数字三分量地震数据采集单元DSU3的特点及应用

晏泽源 王 杰

(中原油田地球物理勘探公司仪器修理厂 河南濮阳)

随着地震勘探技术的不断革新发展,全空间波场的地震勘探需要三分量、大动态、高速、高精度的检波器,于是数字三分量检波器应运而生。文章对Sercel公司生产的DSU3的特点进行了阐释,并对如何在428XL仪器上实现对DSU3的应用进行了说明。

数字三分量;DSU3;MEMS加速度传感器

0 引 言

地震检波器是地震勘探装备的重要组成部分,检波器性能优劣直接影响地震勘探的质量。开发基于MEMS加速度传感器的三分量数字地震检波器能有效提高勘探作业的效率和探测精度,为后期处理和分析地下储油层构造提供必要地质构造信息,于是数字三分量检波器便应运而生。

目前在全球各厂家生产的三分量数字采集单元中又以法国Sercel公司生产的DSU3最具代表性[1]。本文对DSU3的一些特点和相关的应用技巧进行介绍。

1 DSU3的构造及特点

DSU(Digital Sensor Unit)意为数字检波器单元。DSU3就是在一个DSU中集成了X、Y、Z三个方向上的数字检波器单元,地震仪器可以对三个方向的地震信号同时进行采集,实现了全空间波场的地震勘探。X、Y、Z三个方向通常表示Inline、Cross-line、Vertical这三个方向。这种三个方向同时进行数据采集的工作主要利用基于加速度传感器技术的MEMS(Micromachined Electro-Mechanical System)来实现。

这样在三个方向上的数据采集无疑大大提高了数据的精确度,为后期分析地下构造提供了更加丰富、更加精确的数据资源。DSU3与常规陆地检波器性能参数对比见表1[2]。

从表1可以看出,DSU3在各项性能参数中都有更加优良的表现,在实际生产中也能够保证给施工单位带来更加优良的资料品质。下面我们将每道12个传统检波器和每道1个DSU3(Z方向)采集的数据资料进行对比,如图1所示。

表1 DSU3与常规检波器性能参数对比

从图1可以看出,DSU3采集的资料回放记录要明显好于传统检波器采集的数据资料。虽然DSU3采集的数据资料中干扰波要强于传统检波器采集的数据资料(这是由于DSU3采用的单锥的设计方法造成的,在压制干扰波的方面比传统的十二锥检波器图形组合要差一些)。但是在高频有效信号方面DSU3的表现无疑要强于传统检波器。而对于DSU3在干扰波压制方面的劣势也可以通过后期资料处理予以弥补。

作为施工单位,除了得到信息更丰富,更加高品质的资料外,野外施工设备是否方便施工也是很重要的问题,在这方面DSU3同样具有非常良好的表现。在结构上,DSU3采用了高集成化技术,将三个方向上的MEMS集中于一个检波器尾锥内,检波器又与采集站一体大大降低了野外采集设备的整体重量和繁琐程度,为野外施工提供了方便。

图1 12个常规检波器与单个DSU3采集数据对比

2 DSU3使用方法及技巧

DSU3与FDU相同的一点是它们都能够与LAUX-428、LAUL-428连接使用,这里说到的使用上的不同主要是指在仪器设置上的一些不同。

1)当野外排列连接了DSU3设备时,需要在仪器上更改设置,使仪器可以识别排列上的DSU3设备。具体方法是:在Jinstall中的Instrument on field内应点选DSU以及DSU tilt correction两个选框。其中点选DSU选框是设置了DUS设备使用,就是让仪器可以识别排列上的DSU设备,而DSU tilt correction是指点选了DSU的倾斜矫正功能,使采集到的地震资料更加准确。在这里需要特别注意的是通常情况缺省点选的FDU选框不要去掉,原因是我们在采集过程中的辅助道信息通常还都是使用的FDU设备来完成的。

在仪器可以辨别DSU设备后,由于新型的DSU3设备在每个桩号上有X,Y,Z三个方向上同时进行采集的三道,这三道该如何区分,如何将采集到的地震信号进行编排、整理,这些都是需要我们进行设置。具体方法如下:在Jline窗口中的Sensor卡片中点选DSU3,在该窗口中设置如表2所示(注:表格中“＊＊＊”表示根据不同工区情况决定)。

这里的Segd Code中的类型“6”是指“Accelerometer Vertical(垂直方向加速度)”,类型“7”是指“Accelerometer Inline(沿排列方向加速度)”,类型“8”是指“Accelerometer Cross-line(垂直排列方向加速度)”。完成这一步后在Jline的点代码(Point Code)窗口中设置如表3所示。

表2 DSU3仪器设置,Jline-Sensor-DSU3

表3 DSU3仪器设置,Jline-Point Code

这样,对DSU3各道的识别设置就基本完成了。在完成这样的设置后,在Jline窗口下的Sensor窗口中每个桩号下的三道按顺序分别表示Vertical、Inline、Cross-line三个方向上的数据采集道。

2)在正式开始生产之前,我们必须向甲方提供仪器设备的年检,包括在生产过程中,每天我们也必须先对仪器设备进行日检,在这些检验都合格后才可以正式开始生产工作。DSU3设备在做检验方面也有些地方与FDU有所不同。在Instrument的测试项中需要做的有:Gravity(重力)、Gain/Phase(增益/相位)、Distortion(畸变)、Crosstalk(串音)。其中的畸变和串音两项与当时的环境噪音相关,即当环境噪音比较大是便很容易造成这两项测试不合格。此外在测试中还有几点需要注意:

(1)当采样率为0.25 ms或者0.5 ms时不能做Crosstalk测试。

(2)所有的Instrument测试项只有g2一种增益。

(3)在Sensor测试项中已经不存在检波器电阻值的概念。

(4)在使用DSU3设备开始采集之前必须对检波器做Tilt(倾斜度)测试,否则无法完成采集。

3)在完成上述的各项工作后就可以使用DSU3进行数据采集工作了,但是在正式生产时,我们往往需要在采集现场回放采集记录,以便对采集的信息进行监视。使用DSU3设备时仪器上对Plotter的设置如表4所示。

表4 DSU3仪器设置,Plotter

在Aux的选框中可以选择三个方向的数据中具体监视哪一个或哪几个方向。

在使用DSU3进行数据采集时,由于在每个桩号上有三道同时进行数据采集,所以采集的数据量是很大的,但是根据工区和甲方的要求不同,DSU3也是可以当成DSU来使用的。就是说可以使DSU3的两个水平分量的数据停止采集,仅保留垂直分量的数据采集,这样便大大缩小了数据的采集速度和数据容量。具体方法是在JAdmin中点选DEBUG卡片,在左侧的processes目录下点选datebase Object,在显示框中的custom command中输入命令“db_use_dsu3_as_dsu1”,点击APPLY。此时在Jline窗口下出现提示DSU3用作DSU1功能被启用。要取消该操作,也就是打开DSU3的两个水平方向数据采集的命令是“db_unuse_dsu3_as_dsu1”。

DSU3目前在国内使用的并不广泛,相信随着DSU3应用的不断普及,DSU3的更多使用特点,使用技巧也会被我们逐步发现。

3 结束语

多波地震采集技术作为一种新技术、新方法,越来越受到勘探的重视。现阶段多波采集设备又以Sercel公司生产的DSU3运用最为广泛。采用了加速度传感器技术的多波地震采集单元DSU3必将有广阔的运用价值和市场空间,发展前景广阔。

[1] 法国Sercel公司.Sercel428XL用户手册第三册.2009(资料)

[2] 法国Sercel公司.数字传感器单元DSU3-428(005-428XL-DSU3428).2008(资料)

Characteristics and application of three-component digital sensor unit DSU3.

Yan Zeyuan and Wang Jie.

With the development of seismic exploration technology,full-wave seismic exploration requires the multi-component,high dynamic,high speed,high sensitivity geophone,so the three-component digital sensor unit comes out.This paper introduces the characteristics of DSU3 produced by Sercel and describes how to achieve the application of DSU3 in 428XL instrument.

three component;DSU3;MEMS

P631.4

B

1004-9134(2011)05-0036-03

晏泽源,男,1981年生,助理工程师,2005年毕业于湖南大学信息与计算科学专业,现在中原油田地球物理勘探公司从事仪器操作维护工作。邮编:457001

2011-04-23编辑姜 婷)

PI,2011,25(5):36～38

·开发设计·