中繼臺(tái)在炸藥震源和可控震源混合施工中的應(yīng)用

李富貴 萬(wàn)連順 楊玉蘭吳耀琴徐月梅

(1.長(zhǎng)江大學(xué) 湖北 荊州 434023；2.東方地球物理公司裝備服務(wù)處吐哈作業(yè)部 新疆 哈密 839009)

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·經(jīng)驗(yàn)交流·

中繼臺(tái)在炸藥震源和可控震源混合施工中的應(yīng)用

李富貴1萬(wàn)連順2楊玉蘭2吳耀琴2徐月梅2

(1.長(zhǎng)江大學(xué) 湖北 荊州 434023；2.東方地球物理公司裝備服務(wù)處吐哈作業(yè)部 新疆 哈密 839009)

中繼臺(tái)的主要作用是增大無(wú)線通訊距離，目前廣泛應(yīng)用于炸藥震源地震勘探施工作業(yè)中，技術(shù)比較成熟。文章主要描述中繼臺(tái)在吐哈探區(qū)火焰山區(qū)域地震勘探作業(yè)中首次用于可控震源施工作業(yè)的必要性和可行性，簡(jiǎn)單介紹中繼臺(tái)在施工前應(yīng)做的改進(jìn)及一致性調(diào)試方法和步驟。

地震勘探；中繼臺(tái)；可控震源；應(yīng)用

0 引 言

2012年底到2014年初，吐哈探區(qū)在火焰山玉北構(gòu)造帶陸續(xù)布置了360 km2的三維地震勘探任務(wù)。該區(qū)域工區(qū)地表主要有三種類(lèi)型：山體區(qū)，戈壁區(qū)和農(nóng)田區(qū)，各種類(lèi)型差不多各占1/3。施工設(shè)計(jì)中根據(jù)需要使用了不同的激發(fā)方式，即在山體區(qū)和農(nóng)田區(qū)大都使用炸藥激發(fā)，戈壁區(qū)使用可控震源。為了提高施工效率，地震隊(duì)希望可控震源和炸藥震源混合交替生產(chǎn)。但此工區(qū)地形復(fù)雜，在不頻繁移動(dòng)儀器車(chē)停車(chē)位的情況下，儀器與爆炸機(jī)之間、儀器與可控震源之間通訊效果較差，它們之間的信號(hào)無(wú)法正常傳輸，導(dǎo)致儀器無(wú)法正常啟動(dòng)爆炸機(jī)或可控震源。嚴(yán)重影響施工效率，耽誤生產(chǎn)。為此提出了架設(shè)中繼臺(tái)作為通訊擴(kuò)距的解決方案。

1 項(xiàng)目介紹

為了圓滿完成地質(zhì)任務(wù)，火焰山橫穿此工區(qū)的中部，使得每束測(cè)線中部都跨過(guò)火焰山，而兩邊在比較平的戈壁或者農(nóng)田。這樣中部地區(qū)用炸藥激發(fā)，而兩邊用可控震源激發(fā)；為了保證排列接入，儀器車(chē)停放位置必須在測(cè)線的中部即火焰山上，火焰山寬大約7 km，交通狀況極差，只在中部推了一條簡(jiǎn)易路，儀器車(chē)只能停在此路的邊上，工區(qū)地形起伏劇烈，高差大，最大高差達(dá)700 m，特別是火焰山山體陡峭，斷崖隨處可見(jiàn)。這樣，儀器車(chē)頻繁移動(dòng)停車(chē)位是不可能的，在這種情況下儀器和兩端的可控震源無(wú)線信號(hào)就非常弱，經(jīng)常聯(lián)系不上，無(wú)法正常生產(chǎn)。炸藥震源施工作業(yè)中我們用比較成熟的中繼臺(tái)作為數(shù)據(jù)傳輸方式，那么用此中繼臺(tái)能否可靠地觸發(fā)可控震源，對(duì)我們來(lái)說(shuō)是第一次嘗試，也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

2 中繼臺(tái)的要求

我們采用的中繼臺(tái)是MOTOROLA CDR700型。炸藥震源和可控震源分別使用不同的編譯碼器。炸藥激發(fā)時(shí)我們用的是SHOTPRO-Ⅱ編、譯碼器；可控震源的編、譯碼器為VIBPRO Ⅲ；通訊電臺(tái)都用MOTOROLA GM338型。市面上購(gòu)買(mǎi)的中繼臺(tái)都是以語(yǔ)音質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)的，但我們不但要求語(yǔ)音質(zhì)量要好，對(duì)數(shù)字傳輸要求更高。否則就不能正確遠(yuǎn)距離啟動(dòng)編譯碼器。所以，從市面上直接購(gòu)買(mǎi)的中繼臺(tái)不能直接用于我們項(xiàng)目上， 必須經(jīng)過(guò)改造。

2.1 音頻輸入通道的改進(jìn)

MOTOROLA CDR700型中繼臺(tái)是由兩部GM388車(chē)載電臺(tái)和雙功器所組成。兩臺(tái)GM338電臺(tái)的連接是由電臺(tái)后部的擴(kuò)展口J0501來(lái)完成的，一部做接收臺(tái)，一部做發(fā)射臺(tái)。擴(kuò)展口音頻輸入口有兩個(gè)，即J0501-2腳和J0501-5腳，這兩個(gè)腳輸入電路是不一樣的。J0501-2音頻輸入通道為了改善語(yǔ)音質(zhì)量將信號(hào)輸入到一個(gè)音頻信號(hào)濾波器IC U221的濾波預(yù)加重電路、限幅電路、求和電路和濾波電路。而J0501-5音頻輸入信號(hào)跨過(guò)上述電路輸入到衰減器直接進(jìn)入調(diào)制電路，如圖1所示，這樣保證被發(fā)射的信號(hào)最大限度地不失真。雖然語(yǔ)音質(zhì)量不太好，但數(shù)據(jù)傳輸效果較好。為了保證可控震源和炸藥震源的編、譯碼器數(shù)字信號(hào)的可靠傳輸，就要選擇發(fā)射臺(tái)的J0501-5腳作為輸入信號(hào)通道。

圖1 GM388電臺(tái)輸入通道

2.2 音頻輸出通道的設(shè)置

GM338電臺(tái)音頻輸出通道如圖2所示。GM338電臺(tái)音頻輸出通道有三路：擴(kuò)展口的J0501的16、1腳為外接喇叭輸出。11腳輸出有兩層含義，接U0221的39腳為FLT RX AUDIO(濾波音頻)，接U0221的10腳為FLAT RX AUDIO(平滑音頻)。從圖2可以看出，F(xiàn)LT RX AUDIO經(jīng)過(guò)濾波、預(yù)加重等，這和接收語(yǔ)音時(shí)J0501-2的處理相對(duì)應(yīng)。FLAT RX AUDIO沒(méi)有經(jīng)過(guò)上述處理，和接收語(yǔ)音時(shí)J0501-5的處理相對(duì)應(yīng)。為了較好地接收數(shù)據(jù)信號(hào)，就要通過(guò)用戶(hù)編程軟件把附件配置的接收音頻類(lèi)型設(shè)置成平滑音頻[1]。

圖2 GM388電臺(tái)輸出通道

從上面分析可看出，為了可靠的數(shù)字傳輸，可控震源和炸藥震源的通訊電臺(tái)都按此進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)置。另外，由于中繼臺(tái)在工區(qū)通訊起中樞作用，所以對(duì)其技術(shù)參數(shù)要求就比其它通訊設(shè)備要高，除發(fā)射功率、頻率穩(wěn)定度、調(diào)制特性、接收機(jī)靈敏度、音頻輸出功率和失真、調(diào)制接收帶寬等技術(shù)參數(shù)與對(duì)講機(jī)、車(chē)載臺(tái)相同或較高外，根本的區(qū)別在于全雙工工作，即在接收信號(hào)的同時(shí)又要發(fā)射信號(hào)。其關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)是雙工工作時(shí)的接收靈敏度，合格的中繼臺(tái)發(fā)射時(shí)應(yīng)不影響接收機(jī)的靈敏度。中繼臺(tái)若存在收發(fā)干擾，意味著接收機(jī)靈敏度的下降，在系統(tǒng)工作時(shí)，直接影響到對(duì)講機(jī)和車(chē)載臺(tái)的通訊距離，所以，中繼臺(tái)的電臺(tái)各項(xiàng)指標(biāo)要求比較高，每次檢修和維護(hù)都要對(duì)其進(jìn)行指標(biāo)測(cè)試，以便達(dá)到最佳狀態(tài)。

3 施工前一致性調(diào)試

由于在無(wú)線通訊電臺(tái)之間加了一個(gè)中繼臺(tái)，勢(shì)必增加了儀器采集系統(tǒng)的啟動(dòng)延遲時(shí)間。在正式施工前，我們要分別對(duì)此兩套編、譯碼器進(jìn)行一致性調(diào)校。炸藥震源(Shot ProⅡ)可以用專(zhuān)用設(shè)備或用數(shù)字示波器(100 MHz以上)進(jìn)行調(diào)試。在野外沒(méi)有專(zhuān)用設(shè)備或示波器的情況下，也可用本項(xiàng)目的地震儀進(jìn)行調(diào)試。此方法主要是利用地震儀的輔助道1產(chǎn)生編碼器鐘TB信號(hào)(Clock TB)和輔助道2或者某一地震道由譯碼器產(chǎn)生并通過(guò)無(wú)線電臺(tái)回傳到編碼器，再由編碼器解碼、轉(zhuǎn)換得來(lái)的譯碼器鐘TB信號(hào)(Decoded Clock TB)、還有譯碼器驗(yàn)證TB信號(hào)(Confirmation TB)，利用時(shí)間標(biāo)志信號(hào)(Mark)通過(guò)繪圖儀繪出紙記錄。將譯碼器的鐘TB與編碼器的鐘TB進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整編碼器Start Dly和Rad Ref Dly參數(shù)，使兩個(gè)信號(hào)起跳沿一致。做此工作一般將地震儀調(diào)到比較高的采樣率(0.25 ms)，繪圖儀調(diào)到較高的比例(1:16)、變面積繪圖。最后還要送到現(xiàn)場(chǎng)處理機(jī)打印其真值，進(jìn)行觀察對(duì)比[2]。

可控震源的系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間調(diào)整一般將震源開(kāi)到儀器車(chē)旁做有線一致性測(cè)試，也可用專(zhuān)用設(shè)備和數(shù)字示波器的X-Y軸進(jìn)行調(diào)試，在沒(méi)有專(zhuān)用設(shè)備和示波器的情況下，也可用筆記本電腦運(yùn)用Vpkop 、VIBQC32軟件程序，通過(guò)Cable(有線)和Radio(無(wú)線)將可控震源Vib Pro箱體的信號(hào)分別傳輸給編碼器，通過(guò)VIBQC32軟件檢查平板相位繪圖確定編碼器來(lái)的電臺(tái)參考信號(hào)和從箱體由電臺(tái)返回的真參考信號(hào)是否同時(shí)啟動(dòng)，調(diào)節(jié)Encoder delay time(編碼器延遲時(shí)間)和Radio Similarity delay time (電臺(tái)一致性延遲時(shí)間)兩個(gè)參數(shù)。如果相位呈現(xiàn)出負(fù)的趨勢(shì)，則需要增加編碼器電臺(tái)一致性延遲，否則將減少電臺(tái)一致性延遲。通過(guò)幾次掃描，調(diào)節(jié)編碼器的電臺(tái)延遲，達(dá)到最小相位差，以達(dá)到一致性的目的[3]。

4 施工效果的驗(yàn)證

我們分別對(duì)可控震源編、譯碼器在有無(wú)中繼的情況下進(jìn)行多次對(duì)比，進(jìn)行系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間的調(diào)整，并進(jìn)行上百次的試震，將試震的啟動(dòng)時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行真值處理，驗(yàn)證其TB信號(hào)的可靠性和穩(wěn)定性。另外，我們還選擇兩條測(cè)線進(jìn)行了有無(wú)差轉(zhuǎn)的試生產(chǎn)，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理，觀察其有無(wú)變化，最后確定可控震源用中繼臺(tái)進(jìn)行通訊中繼是可行的，完全滿足了施工的要求。

由于中繼臺(tái)成功應(yīng)用于可控震源，大大提高了儀器與爆炸機(jī)和可控震源之間通訊質(zhì)量，滿足了炸藥震源和可控震源交替施工的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，極大地提高了施工效率。在今年的玉北西三維地震勘探項(xiàng)目中，運(yùn)用了中繼臺(tái)，平均每天完成600多炮，最多時(shí)達(dá)到1 220多炮。創(chuàng)下了火焰山工區(qū)最高生產(chǎn)記錄。

5 結(jié)束語(yǔ)

吐哈盆地玉北構(gòu)造帶三維地震勘探項(xiàng)目可控震源與炸藥震源用同一個(gè)中繼臺(tái)作通訊中繼的成功運(yùn)用，很好地解決了復(fù)雜地表的通訊問(wèn)題，同時(shí)也解決了由于距離遠(yuǎn)或穿越障礙通訊信號(hào)弱而不能啟動(dòng)可控震源問(wèn)題，滿足了大排列、長(zhǎng)距離和復(fù)雜地形炸藥震源和可控震源交替施工的需要，提高了生產(chǎn)效率。

[1] MOTOROLA.GM338/GM398 Detailed Service Manual，2002(資料)

[2] Pelton公司.Shot ProⅡ manual.2003(資料)

[3] 董 功，劉國(guó)華，宋海濤，等.Shot proⅡ遙爆系統(tǒng)TB延遲測(cè)試及參數(shù)調(diào)試方法[J].物探裝備，2013，23(1)：50-53.

Application of Repeaters in the Hybrid Seismic Source construction with explosive source and vibroseis

LI Fugui1WAN Lianshun2YANG Yulan2WU Yaoqin2XU Yuemei2

(1.YangtzeUniversity,Jingzhou,Hubei434023,China2.BGPEquipmentServiceDepartment,CNPC,Hami,Xinjiang839009,China)

Repeaters can increase wireless communication distance, so they are widely used in the seismic exploration construction with explosive source. It is the first time for them to be used in the seismic construction with vibroseis.This paper first introduces the necessity and feasibility of their application in the Flaming Mountains regional seismic exploration in Tuha exploration area, then gives the improvement and the consistency debugging methods and procedures for the repeaters before taken into use.

seismic exploration， repeater， vibroseis， application

李富貴，男，1974年生，工程師，1998年畢業(yè)于西安石油大學(xué)電子儀器及測(cè)量技術(shù)專(zhuān)業(yè)，目前在東方地球物理公司裝備服務(wù)處吐哈作業(yè)部從事地震儀器技術(shù)管理工作。E-mail:1084655342@qq.com

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2096-0077(2015)01-0098-03

2014-08-05 編輯：姜婷)