海上拖缆多缆拖带技术应用

景文科

（中海油田服务股份有限公司物探事业部，天津，300459）

1 专业名词解释

为了能理解文中的相关专业术语，下面对专业术语进行简单的介绍，以此来加深对海洋物探勘探拖带系统应用的理解掌握。

地震勘探船：海上地震工作是以地震队(船)的组织形式来完成的。船舶上安装地震采集记录系统、震源控制系统、空气压力压缩设备、导航定位设备等，使用海上专用的电缆和检波器,在地震船航行中连续地进行地震波的激发和接收。船应该足够大的马力，才能拖得动这些设备，在采集时优先考虑效率因素，所以船舶的动力和机动性决定着采集的效率。

缆间距：电缆与电缆之间的横向距离，常规作业一般为100米，海上电缆与电缆之间的间距主要是通过电缆之间的连接绳索的长度决定的。

震源阵列子阵间距：震源一般由多个子阵列组合而成，子阵列间的间距定义为子阵间距，震源系统的扩展一般采用自扩式扩展器，在最外侧阵列上加装分水叶片，阵列与阵列之间用一定长度的绳索缆间，拖带同一侧子阵从而实现整个源的布放。

电缆（排列）：在海洋地震勘探中，电缆拖在船后接收地震信号，由于电缆的比重与海水基本相同，在定深器的协助下，可沉放到任何深度，所以又称等浮电缆，它内部除主要有海洋检波器外，还有磁罗径、罗经鸟、声学鸟、RGPS、压力传感器、深度传感器等。目前，主要使用的是sercel 生产的固体数字等浮电缆。

扩展器：一种用于海洋地震勘探的大型分水装置，船舶扩展器绞车通过高强度迪尼玛绳拖拽扩展器，装有分水叶片的扩展器与拖拽绳索形成一定的夹角，在水流的作用下向外扩，从而拖带电缆向外扩。目前多缆拖带船主流使用的扩展器有BOAR 48和MODE 53。721船使用的是MODE53扩展器。

浮鱼：一种具有2T浮力的浮体，用于控制电缆头部的深度。通过定深绳与前导段连接在一起，使电缆的头部达到设定的要求。

2 多源多缆水下拖带原理

牵引式扩展方法是目前在海洋地震勘探作业船上使用最为广泛的一种水下系统扩展方法，大量应用于对水下枪阵和电缆的扩展。牵引扩展方式的扩展原理：是借用水下扩展设备将电缆或枪阵扩展出去。目前主要用的扩展设备就是分水式扩展器。牵引扩展的方法主要是，将需要扩展的设备与扩展器用绳索相连，在扩展器在水流的作用下向外扩展的同时带动被扩展设备向外扩展水下被扩展设备相对扩展位置可以用扩展的顺序和扩展绳索的长度以及自身放出的距离来控制。这一方法主要用于多缆船作业中的电缆扩展和枪阵扩展，在三维勘探作业中，需要根据地下构造信息及需要获得的采集需求设定电缆间距、震源间距、源距、最小偏移距及电缆的沉放深度等系统参数来满足采集的目的，电缆的深度控制主要靠两种水下设备完成，即前导段上的浮鱼和电缆上的罗经鸟。

3 双源多缆拖带作业实际案例应用分析

实际作业中，按照作业参数，进行缆间扩展绳长度，浮鱼定深长度及缆数及单根电缆长度进行配置，将拖拽扩展器主绳和和所拖带的电缆整体放到目的长度，根据电缆网络声学配置计算，使电缆前部基本全部在一条直线上。由于拖缆式作业在不同区域进行作业，需要对电缆前部前导段下沉深度了解掌握。下面主要通过双源12缆和双源10缆不同电缆长度配置情况，前导段的实际放出的长度，分析对比前导段在不同速度直拖时的最深深度，以及在转向情况下的最深深度，前导段放出的长度由ODIM遥控操作系统提供，前导段深度由工作艇测深仪测量而来，其数据可靠。

图1 双源12缆配置前导段放出长度

图2 双源10缆配置前导段放出长度

图3 双源12缆8100米配置直拖时前导段深度

图4 双源12缆8100米配置转向时前导段深度

通过，以上数据分析可以得出，前导段放出的长度主要与电缆位置、电缆长度、电缆缆数有关系。在电缆长度配置一样的情况下12缆与10缆前导段放出的长度相差105米，依12缆8100米前导段深度，测算其它缆数作业时，前导段的深度。为多缆拖带作业在不同深度水域，在沉船、浅点等复杂作业提供理论指导作用，通过理论分析，结合实践作业，形成一套行之有效的地震勘探作业拖带方法应用。

3.1 深海域拖带

前导段深拖作业模式已经完全满足深海域作业。

3.2 浅海域拖带

10缆及以上浅海域作业及浅点附近作业极具挑战性，主要是因为前导段深拖时深度深，拖底后容易造成水下设备损坏。西非加蓬12缆超长缆采集项目执行中，工区水深变化大，从50米到300米，浅水区域最浅只有50米，对作业带来极大挑战，通过对比多次水下测量的前导段深度数据结合船和枪阵浮体的相对位置，确定加装第二个浮鱼的位置（常规每根缆1个浮鱼），避免作业时加装的浮鱼和枪阵浮体及炮缆缠绕在一起。经过实地测量和理论测算，成功实现了电缆17米作业深度下，浅于50米水深的12缆作业。

3.3 高密度12缆作业

目前常规的双源12缆三维采集作业，主要是指电缆间距100米。东海某工区为了提高采集密度，采用电缆间距50米作业，即总间距从1100米变成550米，需要将MODE53扩展器扩力降到最低，然而扩力只能变化到最小的加零模式，其他的方式对扩展器的扩力无法改变。在没有任何实践经验可参考的情况下，通过反复对比之前各个工区放缆参数，最后决定将之前电缆和扩展器之间长度为100米的辅拖绳，更改为250米，并通过反复调节缆间绳的细小长度，最终实现了12缆50米缆间距的高密作业。

4 小结

通过上面的拖带原理的解释和具体案例的分析，不难得出，海上8缆到12缆的拖缆式拖带作业均采用扩展器拖带电缆，电缆连电缆的模式进行采集作业。该模式也是目前主流的拖带方式，然而，在多缆作业下也有不少棘手的共同问题有待解决，尤其是在12缆和10缆作业下，主要问题如下：

（1）最外层两根电缆的前导段经常性的在扁担处出现光纤断裂、鸟通讯线路断裂

原因分析：因为前导段在扁担处折度大，一般在90度，长时间拖带，扁担钢丝折断，前导段保护钢丝铠甲也出现断裂，导致内部线路和光纤损坏。

现阶段采取的措施：目前没有行之有效的解决办法，属于正常损耗，建议转向换线时增大转向半径，但是这样做的话，有会减低作业效率。

（2）边缆线性抖动噪音大

原因分析：经过现场观察和分析，抖动噪音来源于扩展器的上下跳动和水流对拖带绳和前导段的冲击共同作用下，引起共振并不断传导所致。

现阶段采取的措施：拖带辅绳长度由70米变为100米，辅拖带绳选择带有减震效果的绳索，并且在边缆多加一根固体前弹，衰减前导段抖动，有效地压制了线性抖动噪音，满足作业要求。

海上拖缆采集作业技术在不断成熟，海上拖缆拖带技术也趋于成熟，在实际拖带过程中也不断有新的问题出现，通过发现问题，解决问题，不断地积累实践经验，结合理论分析，形成新时代新的拖带技术理念，旨在提高采集作业效率和提供高质量、高品质地震资料。