地震勘探数字仪器设备的应用及前景分析

地震勘探数字仪器设备的应用及前景分析

刘兵

中石化石油工程地球物理有限公司江汉分公司 433124

摘要：石油勘探开发事关国家能源安全和社会经济发展。随着科技的发展，人们对石油的需求量逐渐扩大，需要对石油勘探仪器进行升级和创新，以此促进石油行业良好的发展。在我国的石油行业，地震勘探采集仪器被广泛运用，因为该仪器可以提高石油勘探的准确性、稳定性。本文将通过研究地震勘探428野外仪器的设备原理，希望本文可以促进该仪器的运用和石油行业的发展。

关键词：石油地震；数字仪器；应用；前景分析

地震勘探主要是对地下各物质密度和弹性的差异的分析，掌握地下岩层的形态以及空间的构造。地震勘探对石油资源的勘探有着非常重要的意义，其次地震勘探技术还可以帮助人类更好地了解地球状态。由于多年的开采，地下石油资源会越来越少，各行各业对石油资源的需求却与日俱增。相对于部分发达国家，我国对石油资源的开采还比较谨慎，这也导致我国在石油勘探仪器的运用上不如一些发达国家，尤其在数字技术快速发展的情况下，应用加强数字地震勘探的应用，实现弯道超车，赶超世界先进水平。

1数字地震勘探428野外仪器设备原理主要功能

1.1仪器设备主机

遥测数字地震仪器的构成有硬件和软件两个部分，硬件的作用是执行数据的采集，软件是保证硬件能够完成数据采集，并且可以对模拟和数字两种地震信号进行采集。如信号的传输、排列的管理和供电、数据的记录等。该仪器的软件主要由6种程序组成，如用于管理和控制地震数据采集的采集程序、用于检测故障的诊断程序、用于协调系统各项工作的现场处理程序、用于监视采集质量情况的监控程序，还有其他服务类程序。

1.2地震数据采集流程

地震数据的采集流程主要用于开环链路数据的接力与传输，在炮点的能量被激以发后就可以进行自动数据采集，地震波会被专业的仪器输入到采集站，数据回流经每个环节会被主机完整记录，其流程关系图如下图所示。

图1地震数据采集流程图

1.3使用采集站的优点

在遥测数字地震仪器中采集站的作用十分重要：（1）由于电缆的芯数变少，可以降低野外施工劳动强度。（2）所采用的信号传输类型为数字信号，数字信号具有更强的抗干扰性，增加了数据的可靠性。（3）采集站可作为转发器使用，可用于调整信号频率的大小，进一步保证了信号的稳定性。（4）无线电传输方式，采集站之间无需使用电缆连接，简化户外施工。

1.4采集站的基本原理

一般情况而言地震信号的强度都比较弱，所以检波器所输出的信号也都比较弱，其电信号一般为微伏级至毫伏级，如果这些电信号直接输入至A/D转换，可能会遇到以下这些问题：因为信号较弱导致A/D转换的精度低；信号的整体幅度不大，造成A/D转化器的高位为零；信号幅度小造成转换器不能被充分利用，使一部分的小信号被浪费，导致地震信号的动态范围也随之降低。为保证地震信号被充分利用，可以采取线性提升的方法，以此提高A/D转换器的利用率。

1.5采集站的工作原理

采集站的工作原理采用了AZ技术，也就是24位A/D转换的核心技术，AZ技术的幅度分辨率可以通过时域分辨率来得到，相较奈奎斯特频率的速度大大地提高，可以实现模拟信号与数字信号的转换，并经过高速数字抽取滤波器的处理，实现对24位样点的信号去除假频。

1.5.1采集站主要由六大功能电路组成

采集站的电路组成包括：（1）电源电路（2）采集站数据通讯电路（3）传输电路（4）EEPROM（5）采集站接口电路（6） 模数转换电路。

1.5.2电路板五项功能

电路板可以为电模电路提供63伏的电压，也可以为数字电路提供37伏的电压。在采集站可以产生两路逻辑信号，并与系统和相位同步。采集通讯电路可以与电源站的通信一起完成数据的抽取。模拟转换电路的模拟转换可以由电源站实现DAC数据转化。EEPROM可以控制采集站的地址信息以及校正参数等数据。如图2所示。

图2电源电路板流程图

电源站或交叉站的指令由传输电路来送输，对于检波器所拾取的信号首先要输入滤波电路进行第一级的滤波，通过模数转换电路的转换而得到数字信号，并经过数据通讯电路的处理和采集站接口电路的传输，进入电源站或交叉站实现自测。

1.6电源站

    电源站可以提供12v和48v的直流供电，满足电路运行的需求。来自主机的命令经过la ul解释可以得到采集参数，实现采集与TB的同步。同时，la ul解释可以从fdu来收集各种数据参数，通过抽取滤波的处理以后发送到主机。

1.7CSU交叉站

     7CSU交叉站通过主机的控制可以实现信号分配，一方面在采集数据以前，主机系统的指令可以给CSU，实现主机系统与各个采集站之间的良好沟通；另一方面在采集数据时，CSU可以对各个采集站的数据进行采集处理，并可以沿侧线地进行纵向传输，也可以实现横向送输到主机系统。

3野外探测注意事项

在户外进行探测工作时，工作人员首先需要进行实地勘察，制定出因地制宜的探测方案和选择适宜的探测地点，以此保证探测工作的顺利进行。在户外进行探测工作常常会遇到复杂的野外环境，给探测工作带来未知的不确定性，工作人员要将地震仪器放在干扰比较小的地方，以此保证所得探测数据的可靠和准确。

部分的野外环境植被和降水都较为丰富，地理情况也比较复杂，就更需要做好对仪器的管理工作，避免出现因环境过大的变化而丢失仪器的位置，相关的工作人员可以通过蓝牙技术进行协助定位。

5数字地震勘探技术的展望

地震勘探428野外仪器属于因时代需要而发展出来的创新技术，在实际应用中有待于进一步完善。该项技术主要采用了数字技术实现模拟信号的数字转化，可以提高三维地震勘探采集技术的精度和分辨率。在今后的石油地震勘探中应用这项技术不仅可以提高勘测的准确性，而且可以提高地震勘探的劳动强度，具有广泛的应用潜力。

6 结束语

科技的发展进行了石油勘探仪器的创新和升级，以目前的情况，数字地震勘探尽管还不够完全成熟，但随着科技的进一步发展而更加完善，因此，为了我国的能源开发，国家需要重视对相关技术的发展和研究，加大培养相关专业的人才的力度。

参考文献：

[1]米宏泽.地球物理勘查仪器研发新成果及国产品牌化发展研究[J].矿产勘查.2018(03):94-95.             

[2]孟娟.浅谈物探仪器电路板的防护处理[J].世界有色金属.2017(04):89-90.

[3]吴迪.物探仪器电路板的三防处理[J].物探装备.2014(06):85-86.