海上勘探现场实时质控方法研究与应用——以阿根廷某区块为例

姜 丹,李君君,焦叙明

(中海油服物探事业部 天津 300451)

0 引言

海上地震勘探受环境变化影响较大，存在采集时窗，且采集成本高，特别是近年来发展的海底电缆(OBC)、海底节点(OBN)等新采集方式，涉及到的采集船只至少4条，多则十几条，采集成本大幅提高，尤其海底节点采集，每天日费成本将近30×104美元，因此提高作业效率是国内外勘探公司面临的首要问题[1]。地震采集时，在保证自身设备运行正常的情况下，提高海上地震资料采集质控效率也是提高作业效率的关键内容之一。海上地震采集传统的质控流程需要等待记录整条测线完成，磁带解编，然后开始识别地震资料采集过程中是存在的问题，如发现该条测线的地震资料有问题，则需重新采集，耗费大量人力、物力、财力及时间，且有可能错过最佳采集时窗，大幅增加地震资料采集成本。由于影响海上地震采集资料品质的因素多种多样，出现问题的频率较高，如能实时质控，在采集过程中及时判断外界干扰对资料的影响程度，做出合理解释，既保证判断的客观性，又保证了采集作业的时效。因此，研究现场质控的时效性意义重大[2]。

1 实时质控研究背景

海上现场质控的内容主要针对这三部分，仪器记录，导航记录和震源近场记录。地震勘探小队由三个部门组成：震源部门、仪器部门和导航部门。震源部门负责震源激发和震源信号反馈，仪器部门负责地震资料采集和数据接收，导航部门负责地震数据定位和传输。采集操作人员通过质控的结果可以了解水下拖缆设备工作状态，及时发现设备故障，做出调整。因此，质控的准确性直接影响着工作人员对仪器，特别是水下设备工作指标的判断，影响整个采集项目的进行。一般情况，现场处理对采集资料的质控具有滞后性，传统方式为地震记录是以60 G容量或300 G容量磁带为单位，现场处理质控地震记录是以磁带为介质，采集资料过程中如果出现突发事件，需要等待磁带完成，再由现场处理解编，才能进行现场处理，处理具有滞后性，不能满足实时质控的需要。数据的实时传输的实现可以改变传统的处理方式，可以将处理由磁带单位转换成以单炮单位，随时解编，对采集记录情况实时质控。例如对采集SEAL仪器记录系统可以检查，对导航定位系统的检查和震源系统的检查，如果出现采集记录或者采集参数与设计配置不一致情况，可以立即修改或者重新配置，大大提高了效率。对震源系统的质控，包括枪容量变化，阵列间距变化，深度变化，开关枪等，实时质控震源变化，保证资料质量。

2 实时质控的实现原理

目前，中国海洋石油的物探船大部分采用法国Sercel公司的Seal428采集仪器系统，美国IO公司Orca导航定位系统、Digishot枪控系统和以色列Paradigm公司的Echos软件[3]。仪器采集系统包括船载设备和水下设备两大部分，船载设备包括：服务器、客户端、SEGD文件服务器、GPS时间接收机、以太网路由器、采集单元(LCI、DCXU428、AXCU)、外围设备(磁带机，NFS磁盘阵列，绘图仪等)。水下设备包括在电缆上分布式电子设备和其他不同部件。Seal428是基于网络结构的系统，包括客户端网络、采集数据网络、QC显示网络和外围通信网络。Seal428系统服务器通过以太网链路和 T0时段信号与导航系统通信和同步，同时通过以太网链路与采集记录设备之间通信，数据主要以SEGD格式记录到系统缓存中，然后转录至盘阵和磁带[4]。Digishot枪控系统通过与导航触发同轴电缆相连，采集的枪阵近场数据记录到枪控系统中。

实现地震数据采集系统和现场处理系统之间的实时传输，最重要是设置存储介质在网络间的共享。

具体步骤是：①实现地震采集数据在介质的实时记录，将网络硬盘通过网卡设置和网络链接加入Seal428服务器网络系统中，采集记录时，数据记录至系统缓存中;②分两路，一路通过磁带机外设记录至磁带，另一路通过网络系统记录至网络硬盘，实现采集数据实时传输到网络硬盘;③实现网络硬盘和处理系统之间数据的传输，通过网卡设置和网络连接将此网络硬盘在网络共享，通过Linux系统挂接至现场处理软件Echos中，实现数据在数据采集系统和现场处理系统之间的实时传输。枪控系统的实时传输相对比较简单，直接利用枪控记录设置为SEGD和SEGY数据两路传输，一路近场枪控数据直接记在枪控自身系统中，另一路近场数据可以选择远程记录，直接ftp实时传输记录在共享网络硬盘中。

数据实时传输为实时处理奠定了基础，通过处理软件Echos编辑解编作业，可以实时解编任意指定单炮数据进行地震数据处理，也可以利用循环语句编辑脚本，处理整条测线。首先在循环语句下将每一炮数据解编，然后利用合并语句将解编完的单炮数据合并或者加载每一个单炮数据，形成整条测线，也可以利用时间间隔自动执行解编作业来实现自动解编，使地震采集和处理一体化处理。

3 实时质控在阿根廷工区的应用

3.1 地震数据实时质控的应用

地震数据实时质控技术首次在阿根廷工区应用中就取得良好效果，大大节省了从数据采集到处理质控的等待时间。首先，实时质控通过建立地震采集数据与共享网络硬盘的连接，实现了数据在地震记录系统和数据处理系统之间的实时传输；然后，利用处理软件解编作业和Linux下的循环脚本结合，将采集记录的SEGD数据格式实时转换为系统内部记录格式；最后，对采集地震内容进行实时质控。如图2所示，利用系统共享硬盘实时解编的单炮数据与原磁带方式解编的数据一致，实时质控的优点是可以实时质控数据记录极性、坏道、频谱、频率、噪音情况，及时完成对资料品质的评价，也可以卸道头，查看地震数据的采集参数信息是否正确，如果出现异常及时改正。

图1 地震采集数据实时传输Fig.1 Seismic data real time transmission

图2 地震数据格式实时解编Fig.2 Seismic data format real time DE-multiplexed

3.2 导航数据实时质控的应用

海上导航定位处理是海洋地震资料处理中的重要的环节，导航数据实时质控主要是对位置坐标和时间同步[5]，海上地震勘探中，导航系统在GPS和RGPS的共同作用下，设置声学定位网络对炮点位置和检波点位置进行精准定位，导航定位结果的优劣直接影响炮点和检波点相对位置的准确性[6]。现场处理质控中，首先利用处理软件将地震系统和导航数据合并，使地震单炮数据赋值导航定位信息;然后检查道头信息中的导航定位数据坐标与时间，来实现对导航系统信息的实时质控(图3)，道头信息显示内容包括：共反射点位置坐标、响炮时间、地震道偏移距大小、电缆检波点深度、检波点位置坐标、震源响炮点位置坐标和水深等，将此类信息与导航定位系统一一对应，验证其准确性。

图3 导航道头信息检查Fig.3 Navigation header check

3.3 枪控数据实时质控的应用

枪控数据实时质控对阿根廷工区采集作业意义重大，可以实时监控震源子枪和阵列的工作状态，第一时间对采集质量作出判断和计划，节约时间和成本[7]。该震源采用4阵列组合震源，枪阵设计时，每个阵列子枪上方安装近场检波器，用来记录每个空气枪的工作子波数据[8-9]。枪控数据实时质控可以利用Echos处理软件根据近场检波器的安装个数和位置不同，对各个近场检波器的实时传输数据进行叠加，然后利用Linux编写脚本，自行按时运行处理作业，得出实时枪阵子枪的波形叠加图。当子枪出现突变时，叠加信号同相轴就会发生变化(图4)，整个3阵阵列检波器子枪叠加都发生变化，说明震源3阵漏气，需要立即停止作业，更换或修理。震源实时监控技术为国内首例，应用效果表明此技术提高了质控效率，对我国海上地震勘震源探质控的发展起到推动促进作用。

图4 震源枪控系统质实时控Fig.4 Source control system real time QC(a)A512_string_4;(b)A512_string_3;(c)A512_string_2;(d)A512_string_1

4 结论

海上勘探现场实时质控技术为国内首例，重新配置仪器记录模式，将地震采集系统与处理系统建立网络共享，实现了数据网络的实时传输和实时质控，该技术可以大幅提高质控效率，对海上地震勘探现场处理质控的发展起到推动作用。海上勘探现场实时质控技术优点在于：

1)现场质控地震和导航数据，不需要等待资料拷贝后才能完成质控，可以对资料进行实时质控，在线上验证仪器采集参数和定位采集参数的准确性，及时对资料的质量进行分析和评价，提高质控效率。

2)实时质控气枪在水下激发状态，对枪阵开关枪，子阵漏气，子阵间距变化等实时显示；采集中遇到枪阵漏气等突发情况，可以迅速作出判断，提高采集效率。

3)实践表明，按此分类方案进行现场质控，既精确又快捷，对海上石油勘探现场质控工作有一定的借鉴意义。