428XL在超多道高精度三维地震勘探中的应用

沈月芳 尤桃如 赵长宝 刘学勤

［摘要］文章叙述428XL数字地震仪在超多道高精度三维地震勘探中与408XL巧妙混用，既快又好地解决了地震数据的采集、传输、存储记录问题；打破常规采用横向施工方法提高野外施工效率；磁盘巧妙分区解决3490磁带机记录速度慢的问题；增加客户端解决施工中查线速度慢的问题；想方设法巧妙解决428XL仪器与VSP测井仪器精确同步的问题。

［关键词］428XL ； 超多道 ； 高精度 ； 三维地震勘探；应用

［作者简介］沈月芳，中国石化华东石油局第六物探大队工程师，研究方向：石油物探方法技术研究与应用，江苏南京，210009；尤桃如，华东石油局第六物探大队高级工程师，江苏南京，210009；赵长宝，华东石油局第六物探大队工程师，江苏南京，210009；刘学勤，华东石油局第六物探大队工程师，江苏南京，210009

［中图分类号］ TP27 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2012）05-0037-0004

一、概述

某超多道高精度三维地震勘探项目，地处老油区，工区内油管、气管纵横交错。在150多平方公里的范围内，村庄一百多个，鱼塘几十个。项目的特点是超多道、高精度、高密度，线多、点多、炮数多。工区内共布设有28束线，48条测线为一束，总接收线数264条，每条测线的接收道数457道，线间距50m，道间距50m，束线间的滚动距400m。每一炮的接收道数为108道×48条测线=5184道。炮线距90m，炮点距80m，总炮数28000多炮，满覆盖叠加面积150多平方公里。如此多的线数、道数、炮数，以及检波器点的密度、炮点的密度，这在勘探史上是第一次，在三维地震勘探中也是起步阶段。超多道高精度三维地震勘探也是地质市场下一步的重点发展方向，所以这个项目意义重大，为后续的项目开个好头，同时提供了经验。根据该工区的具体情况，必须打破常规，采用新设备、新方法、新技术来解决超多道三维地震勘探的问题。

二、混用428XL与408XL，解决地震数据的采集、传输、存储记录问题

所谓428XL与408XL的混用，是指两个层面上的混用。一个层面是指采集站、电源站的混用。该层面的混用要做两个方面的工作：一是要把408XL电源站的软件版本升级至428XL软件版本；二是在施工中布置测线的时候，尽量做到把428XL的采集站、电源站相对集中在一起，把408XL的采集站、电源站也相对集中在一起。第二个层面也是最为重要的是指交叉站的混用。除了必须将408XL交叉站的软件版本升级到428XL软件版本外，在具体使用中也很有讲究：因为同样的设备配置，若组合得好野外施工效率就高，组合得不好野外施工效率就低，差别甚大。

由于记录因素为：采样间隔1毫秒，记录长度7秒，每记录一炮的地震数据则为5184道×7000毫秒=36288000个样点。每个样点又由24个位即3个字节组成，因此每记录一炮的地震数据的字节数就多达108864000字节数，近似为110MB。而如此多的数据又要在极短的时间内完成采集、传输与存储记录，就得采用新设备、新方法、新技术。完成这一任务的新设备是428XL仪器。但由于目前428XL采集站只有3000道，只占投入总道数的30%，远远不够，而其余的70%是配备的408XL采集站，总道数将近一万道。而最为难的是，由于每束线有48条测线，每条测线就得用一个交叉站，因此就必须有48个428XL交叉站。然而现有的428XL交叉站只有15个，无法满足野外生产排列之需要。交叉站数量严重不足，通常的做法就是做蛇形排列。由于48条测线只有15个428XL交叉站，还需要留一个做备用，一般情况下只能使用14个，这样算下来就要做14个蛇形排列，每个交叉站就要将四条测线做成蛇形排列。由于每条测线除正式道外，还要有足够量的备用道，这样每个蛇形排列就达600道以上。在道数少时还可以，但在道数多的情况下做蛇形排列费时、费事，影响数据传输速度，影响野外生产效率,并且最为棘手的是蛇形排列是一个串连排列，只要某一处一断，就查不了线，更放不了炮，造成全线瘫痪，显然此法并非上策。

面对这种情况，开发研究出了采用428XL交叉站和408XL交叉站混合使用的方法，即采用二级站传输的办法来解决这一难题。由于428XL交叉站的传输速度快且高达100MB，而408XL交叉站传输速度仅为16MB，因此将428XL交叉站用在主干线上，而把408XL交叉站用在支干线上。打个比方说，大宗货物就走高速公路，小宗货物就走普通公路，这种创新的使用方法，既满足了地震数据传输速度上的要求，又避免了做蛇形排列带来的低效率。实践证明，其结果又快又好(见图1)。

三、打破常规，采用横向施工方法来提高野外施工效率

所谓纵向施工方法，就是施工沿测线方向滚动，这是一般情况下通常采用的施工方案。但就该工区的具体情况而言，既不经济又不高效，因为要多次重复铺的道数多，施工效率低。分析如下：纵向施工方法能彻底搬掉的道数仅为8条测线中的60道，共480道，480道/5184道=0.1，即彻底搬掉的只占10%，而需要多次重复铺的则有（5184道-480道）/5184道=0.9，即有90%的要多次重复铺。不仅如此，纵向施工的搬家距离为50m×（108道-1道）=5350m，施工中由于还要多铺适量备用道，因此实际距离还要长于此数。由此看来，纵向施工搬家距离长，并且48条测线全搬，需要多次重复铺的道数多，工作量大，效率低。

横向施工方法则按线束来滚动，工作方法决定了束线间的滚动距离为400m，即8条测线。横向施工的搬家距离为50m（48道-1道）=2350m，搬家距离还不到纵向施工的一半。不仅如此，只需搬8条测线即可，（108道×8条线）/5184道=0.17。即有17%的彻底搬掉，而不搬的可多次重复利用的则有40条测线，108道×40测线=4320道，4320道/5184道=0.83，即有83%的道数不搬，可多次重复利用。由此可见，纵向施工需要多次重复铺的道数多，约90%，而横向施工需要重复铺的道数少，而可多次重复利用的道数多，达到83%。因此，横向施工要比纵向施工合算得多，可大大提高野外生产效率和经济效益。

四、巧妙分区，解决3490磁带机记录速度慢的问题

如前所说，由于记录的道数多，每记录一炮的地震道数据就达108864000字节数，近似为110MB，再加上其他辅助信息，因此每记录一炮的数据就多达120MB，一盘3490磁带只能记6炮，不仅更换磁带频繁，更要紧的是3490磁带机记录速度慢，记录一炮要一分多钟，严重制约了野外放炮速度。解决的办法是，先将数据存放在工作站的硬盘中，但这样做随之所带来的问题是：连续2束线一起放，也就是说放完第一束线后紧接着就要放第二束线，中间并无等待的间隙时间，由于第一束线和第二束线的文件号相同，这就存在着相邻二束线文件号的重号问题。而工作站硬盘管理是不允许两个性质完全相同的文件号出现在同一个区域中的，因此只能等前一束线的文件记录从硬盘输出到磁带记录完毕后再放下一束线，这无形之中又增加了在工地上的等待时间，显然此法并未彻底解决问题，并非最佳方案。于是又另想办法，在工作站的硬盘中开出2个专门的数据存储区，SWATH1和SWATH2。将第一束线的文件数据暂存在SWATH1中，将第二束线的文件数据暂存在SWATH2中，这样一来，前一束线的文件数据虽然和后一束的文件数据文件号相同，但由于分别放在2个不同的区域中，就不会混淆了，可二束线一起放，也不会因此而等待了。在第二束线放炮完毕后就要等技工班搬家，在此间隙时间中正好将硬盘中的文件数据分别按束线号输出，记录到磁带上。由于减少了二束线之间等待输出记带的时间，故大大提高了野外的施工效率。当然最终的解决办法还是采用记录速度更快的3592磁带机。实践证明，3592磁带机性能更加优越，在记录相同数据的前提下尤其是在数据量大的情况下几乎没有等待时间，丝毫不耽误下一炮放炮，并且在记录数据量相同的情况下，3592磁带的费用远比3490低。

五、增加客户端解决工地上查线速度慢的问题

工地上正式接收的排列是48条侧线，每条测线是108道，则为5184道。而施工中还必须铺有足够量的备用道，实际施工铺56条测线，每条测线164道，将近9000道。这么多的测线，这么多的道数，一个人查线排除故障就很慢，增加了查线时间，降低了施工效率。为解决此问题，通过努力又设法增加了一个客户端，由一人查线变为两人同时查线，提高了查线速度一倍，减少了一半的查线等待时间，也就提高了野外生产速度和施工效率。另外，此客户端的另一个作用是再备份一份数据，存放在专门的数据存储器中，假如因某种偶然因素，记录在磁带上的文件数据出现问题时，再将客户端的备份数据倒回到工作站的硬盘中，再重新输出记录到磁带上，以确保所采集的地震数据安全可靠，万无一失。

六、想方设法解决428XL仪器与VSP测井仪器精确同步的问题

根据部署，本工区在做超多道高精度三维地震勘探的同时还要做三维VSP测井。以往在做类似的工作时是各做各的，地震数据采集归地震数据采集，VSP测井归VSP测井，工作性质单一，互不牵扯，但不经济，地震放炮和VSP测井放炮要重复放炮，增加了一倍的野外工作量，以本工区为例，就将近8000炮。本次设计开创性地采用了更为经济的办法，即地震放炮和VSP测井放炮同时进行，共用炮点震源，也就是说利用地震放炮的同时VSP也做井中接收，优点是经济，避免了重复放炮，但随之带来的一个难题是如何确保428仪器与VSP测井仪器精确同步接收(见图2)。

428XL仪器与VSP测井仪器同步接收在单位还是头一回，外单位也不多见。必须解决两个方面的难题：其一是满足双方能够同步接收，其二是同步精度必须符合相关技术标准。根据现有的设备情况，经过再三斟酌反复推敲，决定对震源同步器加以适当的技术改造，以满足428XL仪器与VSP测井仪器能够同步接收，并且使其同步精度符合相关技术标准。在具体实施时，必须同时解决3个技术难题：一是解决震源同步器与428XL仪器的同步问题；二是解决震源同步器与VSP测井仪器的同步问题，并且要使双方使用方便、操作简单、不易出错；三是同步精度必须符合相关技术标准。

时序控制如图3所示。

同步精度实测时差如表1所示。

从实测情况看，428XL仪器与VSP测井仪器同步时差极小，同步精度极高，完全符合《中华人民共和国石油天然气SY/T5314-2004行业标准》，并且操作简单、使用方便、不易出错。无论是428XL仪器还是VSP测井仪器，双方只要各打开一个开关、发一条指令即可。实践证明，经过8千炮同步接收野外施工，效果极佳，获得了甲方、VSP测井施工方等诸多方面专家的一致好评。

七、结语

428XL仪器在超多道高精度三维地震勘探中首次投入使用，遇到了多个以前从未遇到过的技术难题，经过探索与创新，圆满地完成了超多道三维地震勘探项目，也为以后进一步用好、用活428XL仪器摸索了一些经验，打下了一些良好的基础，但只是个刚刚起步的阶段。今后要更加注重充分发挥428XL仪器的潜力，进一步用好、用活428XL仪器，使其发挥出更加重要的作用。