利用BOOM BOX3实现井炮高效激发.pdf

中国科技信息 2024 年第 10 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024-76-三星推荐当前低成本勘探的大环境下，项目投入设备越来越多，观测系统越来越豪华，勘探投资单位成本越来越低。为了顺应这一发展趋势，勘探项目必须采用先进的勘探技术与方法，通过项目提速、提效、提质，以更加高效的施工模式，获取优质资料，满足甲方地质目标要求，实现项目增效。而高效激发技术（源驱动）是其中一项非常有效的关键技术。本文利用 BOOM BOX3 实现高效激发，并成功运用于实际生产中，效果显著。下面给出了实现方法，供同行参考。井炮高效激发原理与特点常规陆上物探地震生产施工中，将激发源布设在地表或浅地表激发产生地震波信息，地震检波器埋置于地表用于接收震动信息。早期的地震勘探主要采用炸药（井炮）作为激发源应用于生产，原因在于井炮激发所产生的人工地震波信号具有能量强、子波脉冲性好、激发频带宽等显著优势，且便于实施，对地震仪器系统数据处理性能要求低。随着物探技术及计算机电子技术的发展，“两宽两高”勘探时代的到来，井炮激发技术也得到了巨大发展，日效从几十炮攀升至3 000 炮以上。传统井炮激发作业时，爆炸作业人员（炮手）在安全作业距离外建立爆炸作业站，连接好主炮线和井口检波器，通过爆炸机检测两者阻值正常后，通过电台与仪器操作员语音通话，核对激发桩号等相关数据，准确无误后由仪器操作员选取该桩号对应的排列，激活排列并通知炮手警戒和充电，充电完毕，仪器操作员通过编码器发起爆指令完成该点激发与数据接收。在此过程中，影响井炮作业效率的关键因素在于炮手与仪器操作员之间的语音通讯。井炮高效激发与传统激发的区别就在于所要激发的点位桩号等相关信息不需要语音通话来传达，而是由爆炸机以无线电数据传输方式发送至仪器主机，仪器主机系统能够正确解编该数据，自动计算选取并激活相应激发点位排列。由于仪器采集系统自动根据激发点选取和激活排列，因而将该技术称为井炮源驱动激发技术。其工作原理如图 1 所示。从井炮源驱动技术工作原理分析可知，与传统井炮工作模式相比，该技术有如下显著特点。采用 GNSS 模块实时定位技术，将激发点坐标编码后以无线电方式发送至仪器主机，可确保激发点与接收排列的准确对应关系，有效避免人为的语音通话、人工选取排列等错误，提高采集数据准确性。有效解放仪器操作员，使操作员更加关注野外排列状况，行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度利用 BOOMBOX3 实现井炮高效激发代伟明 李筠玲代伟明 李筠玲中石化地球物理公司华东分公司-77-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024中国科技信息 2024 年第 10 期三星推荐规避干扰，提升数据采集质量。减少室内后续工序质量复核工作量。大幅度提升有效放炮时段的工作效率，降低HSE风险。助推项目采集作业各流程的标准化、规范化。随着地震勘探向山地、城区、黄土塬、复杂水网的区域延伸，采用井炮源驱动高效采集技术，单位时间内投入炮手作业台班越多，越能体现其技术优势。采用 BOOM BOX3作为编码器实现井炮源驱动激发下面以 SERCEL 428XL 仪器系统为例，将 BOOM BOX3 作为编码器来实现井炮源驱动激发。由于 428XL 仪器内置的井炮源驱动激发功能只支持与其配套的 SGD-S 遥爆系统的指令微码，因此，任何其他类型的遥爆系统要选用源驱动激发技术，只有严格执行 SGD-S 系统与仪器主机的通信协议，才能和仪器主机建立有效的通讯。而 BOOM BOX2 编码器本身并不能直接支持源驱动功能，只有借助 BOOM BOX3 才能通过向下兼容模式来解决 BOOM BOX2 井炮源驱动功能。BOOM BOX3 编码器的参数设置可直接使用平板电脑或智能手机通过 Wi-Fi 热点来链接。当 WI-FI 连接相应 1D 号 的 BOOM BOX3 编 码 器 后，通 过 访 问 http：/192.168.1.1 即可进入设置页面。如需设置高级参数，界面会提示需输入密码。出厂密码为 BoomBox3。选用MOTOROLA GM338作为配套通信电台，编码器启动延迟、0 时刻调整、编码器电台延迟等参数是相对股固定的，设置参数如图 2 所示。使 用 BOOM BOX3 标 准 连 线 时，图 中 的 Remote Fire、Time Break 和 Recorder Start 都要选 Low。如采用无线电中继电台进行增程式激发作业时，则需要调整相应的 Encoder zero time adjust 为 400，Encoder radio reference delay 为 2 450。428XL 采集系统主要参数设置采用源驱动放炮模式时，428XL 采集系统主要参数设置包括如下。1）JInstall 窗口参数设置Blaster type（爆 炸 机 类 型）设 置 里 选 SGD-S Shooter-Driven。2）JOperation 窗口参数设置Seismic setup（采集参数）菜单中 Operating Mode（放炮模式）选 Standard；Automation（自动放炮）选Manual。3）JPositioning 窗口参数设置Geodetic-Datum Type（基准面类型）采用采集项目所在区域测量的基准面三参数设置；Geodetic-Projection Type（投影面类型）采用采集项目所在区域的基准面、投影面参数设置。这两项参数必须准确，否则仪器服务器无法与炮点表坐标精确匹配。BOOM BOX2 主要参数设置选用 BOOM BOX2 作为配套译码器时，源驱动放炮新模式与普通放炮模式参数设置存在差异如下。1）译码器的 ID 号范围只能设置为 Unit ID（1-15）。但实际使用中发现，1 号译码器为默认译码器，容易在不指定译码器放炮时放错炮，而 15 号又是万能码，如仪器上设置为 15 号，可以点响野外任意 ID 号的译码器，因此，最好设置译码器编号为 2 14。如 16 号或更大的 ID 号则会引起 428XL 采集系统停止响应。2）Ready Message Type（预 备 信 息 类 型）选 择VibPro。见图 3 所示。其他的设置与普通放炮模式相同。图 3 BOOMBOX2 作为译码器时的参数设置图图 2 BOOMBOX3 作为编码器时的参数设置图图 1 井炮源驱动技术工作原理框图中国科技信息 2024 年第 10 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024-78-三星推荐采用 BOOM BOX3实现井炮自主激发采用 BOOM BOX3 作为编码器实现井炮源驱动激发，需要有传统的仪器主机，在仪器操作员的干预管理下，实施激发作业。采用 428XL、508XT 等有缆仪器施工时，上述激发技术正好与仪器采集系统匹配。但在极复杂地表，无线电通信难以覆盖、存在盲区的情况下，激发点无法与仪器主机实现通信，则需要通过仪器搬家等途径来保障无线电通信。同时，由于 BOOM BOX2 译码器自身不能实时存储激发时刻 T0 时间，采用全节点仪采集时，仍然需要传统仪器主机激发并保存每一炮的 T0 时间，用于节点数据切割合成。为此，技术人员研发了井炮自主激发高效采集技术。译码器不再通过传统的编码器控制点火，而是工作于自主工作模式（AutonomousDecoder）。在此模式下，译码器通过时间槽控制技术，参与放炮循环作业，每一台爆炸机根据所分配的时间槽倒计时准备，准备好后，倒计时归零时刻，该译码器自动点火，完成激发，同时记录该对应时刻的GNSS 时间。将该时间文件提交给室内处理人员，就可实现单炮数据切割合成，从而得到所需的单炮地震数据文件。该技术适配于全节点采集项目，如与有缆仪器匹配，有缆仪器必须工作于微地震模式，连续不间断采集。基于 BOOM BOX3 系统的自主激发技术下面以 BOOM BOX3 为例，简要介绍自主激发技术。1）平板电脑或手机以浏览器方式通过 WI-FI 登录地址：192.168.1.1，连接到 BOOM BOX3 主机。2）BOOM BOX3 参数设置菜单（参见图 2），将操作模式（operation mode）调整为自主译码器工作模式（AutonomousDecoder）。并将投入野外生产的每一台 BOOM BOX3 依次联机，分别设定每一台译码器的队号（crew）、启动码（start code）及各自唯一的单元号（Unit ID）。3）结合野外实际投入的 BOOM BOX3 译码器台班数量，设置参与生产的 BOOM BOX3 译码器每一台单元号（Unit ID），将这些译码器全部纳入施工群（FLEET）中，并设置相邻炮之间的最小间隔时长。该参数用于给每台BOOM BOX3 设置时间槽，在一个循环周期内，各台译码器独立作业，互不影响。交付给爆炸作业人员使用前，应进行模拟测试，确保每台译码器符合时间槽放炮时序，工作正常。见图 5 所示。4）通过输入菜单（IMPORT）为译码器逐台导入炮点表。炮点表由专人负责分配，该文件为 SEG-P1 格式，总体文件由测量组生成，经施工组人员审核以后发放。分配作业时，需要根据野外实际情况动态优化调整，便于各炮手在野外以最优化路线实施作业点自主激发。炮手可以按照译码器炮点表顺序选择炮点，也可以根据野外作业实际手动输入每个炮点的炮线号和炮点号来实施放炮作业。5）当日生产作业结束后，可以通过平板电脑或手机联机登录 BOOM BOX3 译码器，在 PFS 页面查询当日所有生产炮信息，内容包括炮点桩号、GNSS 坐标、GNSS 激发同步时间 T0、井口时间（Uphole Time）等内容。也可通过输出（EXPORT）菜单，以.CSV 格式下载并提交给施工组，为节点仪器或有缆仪器（采用微地震模式）切分地震数据提供依据。应用效果分析据统计，采用井炮源驱动激发与常规激发的效率平均要高出 30%50%，越是复杂困难的地表（如南方山地），采用井炮源驱动技术效率提升越明显。从 20212022 年度中石化地球物理公司推广应用的 9 个施工项目来看，采用井炮源驱动技术后 9 个项目的仪器平均日效为 1 016 炮，平均最高日效为 1 633 炮。单项目最高日效达 3 306 炮。20222023 年度 DSK 三维项目最高日效达 3 616 炮。在极复杂地区，采用井炮自主激发技术则可提高地震采集效率 1 倍。华东分公司分别于 2022 年、2023 年先后开展了基于BOOM BOX3 的井炮自主激发作业，先后完成了 YSL、HF 两个三维项目，采用全节点仪施工，没有传统意义上的仪器主机，野外没有仪器操作员，完全由炮手自主完成井炮激发。其中 HF 项目自然日效 1 067 炮/天，最高日效达 2 046 炮/天。结束语井炮高效激发技术带来的炮点自动选取、对应排列自动激活优势，确保了激发点位的准确性，有效避免人为操作失误，大幅低降低仪器操作员的劳动强度及工作压力，提高正常时段放炮时效。它在激发模式和施工方式上都取得创新，突破施工瓶颈，进一步拓展了勘探作业范围。随着“两宽两高”勘探时代的到来，地震勘探进一步拓展到困难作业地区，在节点仪+高效激发技术支持下，井炮作业效率还会持续提升。图 5 BOOMBOX3FLEET 参数设置图图 4 时间槽控制激发示意图