428XL儀器放炮常見錯誤的解決辦法

代偉明，朱 峰，晉為真，石一青

(中石化地球物理公司華東分公司 江蘇 揚州 225007)

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·經(jīng)驗交流·

428XL儀器放炮常見錯誤的解決辦法

代偉明，朱 峰，晉為真，石一青

(中石化地球物理公司華東分公司 江蘇 揚州 225007)

428XL采集系統(tǒng)采用SEG-D格式存儲地震數(shù)據(jù)。探討了野外地震勘探過程中，通過數(shù)據(jù)處理解決以下三個常見錯誤：因生產(chǎn)原因?qū)е碌奈募柤胺排跁r間錯誤；炮點線號及樁號錯誤；地震道數(shù)據(jù)極性反向。實踐證明，采用該方法可以保證采集數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，避免重新打井放炮，節(jié)省成本。

428XL采集系統(tǒng)；SEG-D數(shù)據(jù)格式；頭段；文件號；極性；反向

0 引 言

428XL采集系統(tǒng)是法國SERCEL公司為了應(yīng)對地球物理行業(yè)對更多地震道數(shù)、更高精度數(shù)字檢波器以及觀測系統(tǒng)更大靈活性的需求而推出的新一代地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[1]。428XL儀器所采集到的地震數(shù)據(jù)主要是按SEG-D格式編排，以地震數(shù)據(jù)文件形式存儲于網(wǎng)絡(luò)存儲器(NAS)中。與傳統(tǒng)的磁帶記錄模式相比，NAS數(shù)據(jù)讀寫速度更快，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲零等待。儀器性能的改進，使得每天完成的放炮數(shù)量激增，在作業(yè)中難免會出現(xiàn)誤操作，按照傳統(tǒng)的流程，這些地震記錄只能作廢，甚至要求重新打井補炮。通過對SEG-D格式的分析，筆者發(fā)現(xiàn)通過對數(shù)據(jù)進行處理，可以解決不少常見問題，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省成本。

1 SEG-D格式簡介

SEG-D格式最早是由SEG協(xié)會在1975年頒布的，該協(xié)會后來又分別于1994年和1996年頒布了兩個更新的SEG-D格式標(biāo)準(zhǔn)(版本1和版本2)[2]。428XL地震儀器支持這兩種版本，但實際生產(chǎn)中，所有用戶基本都采用版本1。本文主要探討428XL儀器SEG-D 文件版本1數(shù)據(jù)格式。

1.1 SEG-D數(shù)據(jù)文件格式編排

428XL儀器所采用的SEG-D格式版本1的數(shù)據(jù)格式編排示意圖如圖1所示[3]?？梢姡瑔蝹€數(shù)據(jù)文件包含一個文件頭段數(shù)據(jù)塊，按順序編排的若干個獨立的記錄道數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊之間由數(shù)據(jù)塊間隔(IBG)分隔，直到最后以EOF結(jié)束單個文件。

圖1 SEG-D數(shù)據(jù)文件格式編排示意圖

1.1.1 文件頭段

SEG-D數(shù)據(jù)文件頭段格式如圖2所示。其中，頭段包含3個常規(guī)頭段，16個地震道組，1個擴展頭段和1個外部頭段。其中，常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#1包含文件號、施工年份、日期、時間等；常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#2包含擴展文件號、擴展記錄長度等；常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#3包含擴展文件號、震源測線號、震源點號等；擴展頭段包含記錄長度、采樣率、排列記錄道數(shù)、輔助道數(shù)、地震記錄總道數(shù)、炮號、作業(yè)線束名等；外部頭段主要用于注釋。

常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#1常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#2常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#3地震道組#1…………地震道組#16擴展頭段外部頭段32bvtes32bvtes32bvtes32bvtes32bvtes1024bvtes1024bvtes

圖2 SEG-D數(shù)據(jù)文件頭段格式編排示意圖

1.1.2 記錄道數(shù)據(jù)塊

記錄道數(shù)據(jù)塊格式編排如圖3所示。每一個按順序編排的獨立的記錄道數(shù)據(jù)塊均包括道頭、7個道頭擴展數(shù)據(jù)和記錄道數(shù)據(jù)。其中道頭20字節(jié)，道頭擴展數(shù)據(jù)塊均為32字節(jié)。

圖3 SEG-D數(shù)據(jù)文件記錄道數(shù)據(jù)塊格式編排示意圖

2 放炮中的常見錯誤及解決辦法

2.1 放炮順序及文件號錯誤

在實際生產(chǎn)中，多種原因會導(dǎo)致文件號重復(fù)或者顛倒。比如，在井深和能量試驗中，施工組下達(dá)的任務(wù)書會明確要求放炮順序，要求野外在施工時嚴(yán)格遵守。但是野外環(huán)境多變，有時候條件不允許，只能臨時變通，否則生產(chǎn)無法完成。此時，就需要人工修改文件號及放炮時間，滿足甲方的試驗要求。

下面舉例說明：將文件號3194的SEG-D文件修改成文件號3317，并將生產(chǎn)日期改為2014年1月6日，放炮時間改為23:36:42，炮序號改為513。

這里實際上需要修改三項內(nèi)容：修改日期和時間；修改文件號；修改炮序號(Shot Id)。

1)修改日期和時間

查閱手冊[3]可知，生產(chǎn)日期和時間存儲在文件頭段的常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#1中，如圖2所示。其中第11字節(jié)(BCD格式)表示施工年份的最后兩位數(shù)(0～99)，第12～13字節(jié)(BCD格式)以省略日表示施工的日期(1～366)，第14～16字節(jié)(BCD格式)表示放炮時間(時：分：秒)。用UltraEdit超級編輯器軟件以16進制格式打開3194文件，找到第1行，可以看到其值為十六進制數(shù)13 23 58 00 04 12，表示為2013年第358天(2013年12月24日)生產(chǎn)的，放炮時間為00:04:12。直接將其改為14 20 06 23 36 42即可，如圖4所示。

圖4 UltraEdit軟件打開SEG-D數(shù)據(jù)文件示意圖

2)修改文件號

文件號的存放位置較多。首先，文件號存儲在文件頭段的常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#1中的第1～2字節(jié)(BCD格式)，字節(jié)內(nèi)的值是四位數(shù)(0～9 999)，如果文件號大于9 999，則設(shè)置為FFFF并使用擴展文件號。其次，常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#2和3中的第1～3字節(jié)(bin無符號二進制格式，下同)也存儲了擴展文件號。其三，每一個記錄道數(shù)據(jù)塊中的道頭部分的第1～2字節(jié)也用于記錄文件號(0～9 999)，如果大于9 999，則設(shè)置為FFFF，并使用擴展文件號；第4字節(jié)表示地震道組號，取值為01，表示為輔助道，取值為02，則表示地震道；第18～20字節(jié)(bin格式)表示擴展文件編號。

本例中，將3 194改為3 317，均小于9 999，故用不到擴展文件號。具體的修改方法如下：

(1)修改常規(guī)頭段數(shù)據(jù)

用UltraEdit軟件打開3 194文件，直接修改第1行(常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#1)1～2字節(jié)，將3 194改為3 317；分別將第3行(常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#2)和第5行(常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#3)的第1～3字節(jié)內(nèi)容由00 0C 7A 改為00 0C F5。注意，C7A對應(yīng)的十進制數(shù)為3 194，CF5對應(yīng)的十進制數(shù)為3 317。

(2)修改記錄道數(shù)據(jù)塊

由于每一個記錄道(含輔助道和地震道)均包含有道頭數(shù)據(jù)，每一個道頭中均存儲了文件號，因此需要對所有記錄道進行修改[4]。對于動輒數(shù)千乃至上萬道生產(chǎn)的記錄，手工逐道修改費時費力。可以參考以下步驟批量修改。

首先檢查記錄中包含輔助道和地震道的確切數(shù)量。用UltraEdit軟件打開3 194文件，分別查看其中第7行(地震道組#1)和第9行(地震道組#2)的第9～10字節(jié)，如圖4所示，分別為00 03和44 80，表明該炮輔助道有3道，地震道有4 480道。

查閱記錄道數(shù)據(jù)塊的道頭定義可知，第3字節(jié)為01，第4字節(jié)為01或02。其中，第4字節(jié)為01，表示輔助道，02則表示地震道。如果將這兩個字節(jié)與前面的第1～2字節(jié)連到一起，就可作為一個特征編碼，便于批量查詢和替換。將光標(biāo)定位到文件頭位置，從菜單選擇“替換”，輸入31940101，點擊“全部替換”，批量替換成“33170101”，替換時，會提示總共有3個項目完成替換。再次將光標(biāo)定位到文件頭位置，從菜單選擇“替換”，輸入“31940102”，批量替換成“33170102”，替換時，會提示總共有4 480個項目完成替換，如圖5所示。表明整個數(shù)據(jù)文件的4 483道(含輔助道)道頭數(shù)據(jù)修改無誤。將修改過的文件換名成“3317.segd”保存，至此，文件號的修改完畢。

圖5 利用批量替換修改各道頭文件號示意圖

(3)修改炮序號

文件頭段數(shù)據(jù)塊的擴展頭段中，第37～40字節(jié)，用于存儲炮序號(Shot Id)。擴展頭段之前有3個常規(guī)頭段，16個地震道組，總計19×32=608個字節(jié)，再加上32個字節(jié)，為640，轉(zhuǎn)換成十六進制則為280 h。打開該數(shù)據(jù)文件，找到位于十六進制第0280 h行第5字節(jié)，相當(dāng)于擴展頭段的第37字節(jié)，讀取到該值為00 00 02 02，轉(zhuǎn)換到十進制為514?，F(xiàn)欲改為513，則將該值改為00 00 02 01并存儲。修改過的該字段數(shù)據(jù)如圖4所示。

必須指出，如果僅僅修改常規(guī)頭段數(shù)據(jù)，該文件在428XL儀器中回放會顯示文件號已經(jīng)更改，但如果采用PROMAX現(xiàn)場處理系統(tǒng)進行單炮顯示，文件號仍然為修改前的。因此，文件號的修改必須徹底。此外，由于本例中文件號小于9 999，并未用到記錄道數(shù)據(jù)塊中道頭的第18～20字節(jié)，該字節(jié)為擴展文件編號，所以不用修改。如果實際文件號大于9 999，則該字節(jié)必須修改。

2.2 炮線號及炮點號錯誤

在野外施工中，難免偶爾放錯炮。以三維束狀生產(chǎn)時，同一排炮點很容易放錯炮。這時，無論是炮點錯報樁號還是儀器誤操作，都必須加以補救。如果是炮點線名錯誤、炮點樁號正確，可在儀器班報上備注清楚，或者補炮。不管是哪種方法，都是不得已而為之[5]。實際上，通過修改數(shù)據(jù)文件相應(yīng)頭段字節(jié)，可以加以彌補。

下面舉例說明：將3317文件的炮點號、炮線號由2060.5、1804改為2064.5、1802。

查閱手冊可知，常規(guī)頭段數(shù)據(jù)塊#3中第4～8字節(jié)(bin格式)表示炮線號；第9～13字節(jié)(bin格式)表示炮點號。用UltraEdit軟件打開3 317文件，讀取該文件第5行第4～8字節(jié)，其值為00 07 0C，轉(zhuǎn)換為十進制為1804，將其改為00 07 0A(十進制為1802)。如圖4所示。讀取第9～13字節(jié)，其值為00 08 0C 80 00。前三個字節(jié)為炮點的整數(shù)位，轉(zhuǎn)換到十進制為2060，后兩個字節(jié)為小數(shù)位。將80 00轉(zhuǎn)換到十進制的小數(shù)位，正好是0.5。因此將該字段修改為00 08 10 80 00，轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)為2 064.5。修改后存盤，通過儀器主機或現(xiàn)場處理機讀取顯示，數(shù)據(jù)文件正常。

2.3 某道極性反向錯誤

物探儀器及相關(guān)技術(shù)發(fā)展的今天，在野外采用428XL儀器放炮已經(jīng)很難見到一次某道極性反向的問題。盡管目前的處理技術(shù)可以很方便的將極性反向的地震道反轉(zhuǎn)過來，但出于對原始記錄的保護，在儀器上不允許進行修改。因此，一旦遇到野外某道極性反向，施工中又沒有及時發(fā)現(xiàn)，往往影響到資料評價。如圖6所示。

圖6 利用程序?qū)崿F(xiàn)道極性反轉(zhuǎn)

428XL儀器每個記錄道的數(shù)據(jù)采用32位浮點IEEE多路解編格式，按照每一個樣本存儲到文件的順序，其中第1位為符號，第2～9位為指數(shù)，第10～32位為底數(shù)?？梢姡總€數(shù)據(jù)樣本的最高位是該數(shù)據(jù)的符號位。只要將符號位數(shù)據(jù)反向，就可實現(xiàn)該道的極性反轉(zhuǎn)。筆者利用C++編程實現(xiàn)了該功能[6]。具體的程序不再羅列。經(jīng)過測試，反向后的數(shù)據(jù)讀取和顯示正常。

3 結(jié) 語

上述三個問題都是施工過程中比較常見典型問題，如果沒有切實可行的辦法解決，只能采取補炮或空炮方式來彌補。本文通過對SEG-D格式的深入研究和對地震道數(shù)據(jù)的精確定位讀取與修正，并結(jié)合野外生產(chǎn)實踐，編寫一些實用的程序探討，可以解決上述常見施工錯誤，在一定程度上現(xiàn)場控制野外采集數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省成本。該方法筆者已在野外使用多年，切實可行，僅供同行參考。

[1] Sercel. 428XL V5.0 installation manual [EB/OL]. ftp://ftp.sercel.com/land /user_manuals/428XL/English/version5.0/ 428XL_v5_Installation_0311428.pdf，2015-02-01.

[2] 晉為真. SEG-D格式磁帶解編簡介[J]. 物探裝備, 2003, 13(4): 274-277,279.

[3] Sercel. 428XL V5. 0 user’s manual vol. 1 [EB/OL]. ftp://ftp.sercel.com/land /user_manuals/428XL/English/version5.0/ 428XL_v5_User1_0311430.pdf，2015-02-01.

[4] 吳莉莉,劉益成. 408UL的SEGD格式及其用法實例[J]. 物探裝備,2003,13(2):77-80，142.

[5] 孫華東,劉衛(wèi)平,夏 穎,等. SEG-D文件在野外大規(guī)模排列工作中的應(yīng)用探討[J]. 物探裝備,2013,23(6):390-392，402.

[6] 吳莉莉, 劉益成. 在VC++6. 0下讀取408UL 的SEG-D format 4.0[J]. 石油儀器, 2003,17(2): 37-39.

Solution of the Common Mistakes in the Blasting of the 428XL Instrument

DAI Weiming, ZHU Feng, JIN Weizhen, SHI Yiqing

(SinopecGeophysicalCorporationJiangsuBranch,Yangzhou,Jiangsu225007,China)

The 428XL acquisition system adopts SEG-D format to store seismic data. This article probes into the field in the process of seismic exploration, through data processing to solve the following three common problems: the file number and shooting time error; source point and source line number errors; the seismic trace data polarity error. Practice has proved that this method can ensure the quality of collected data, improve the production efficiency, avoid re-drilling and re-shooting, and saves cost.

428XL instrument; SEG-D data format; file header block; file number; polarity; reverse

代偉明，男，1972年生，高級工程師，1993年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院電子儀器及測量技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)從事地震勘探儀器現(xiàn)場技術(shù)支持與管理工作。E-mail: daiwim@qq.com

P631.4

A

2096-0077(2016)05-0080-03

2015-11-25 編輯：韓德林)