ARIES仪器不同激发方式相互转换新.docx

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ARIES仪器不同激发方式相互转换新

ARIES仪器在两种不同激发方式下相互

转换的施工方法

刘鸿飞裴晓明朴金山安北平

（东方地球物理公司装备事业部河北涿州072751）

摘要

国内勘探中，由于地质条件的制约，经常在同一工区使用二种不同的激发方式进行采集，有时在同一天多次进行二种激发方式的切换，给仪器操作带来不便，同时也对仪器造成不必要的损坏。

本文通过二种激发方式的采集质量对比，引伸到仪器使用方法的改进，通过系统软件设置和硬件连接方法，实现二种激发方式相互转换，既简便又快捷，为ARIES的高效应用提供参考。

关键词：

二种激发方式系统软件设置激发源适配器连接方法

Abstract

Atinlandsurvey，weoftenusetwoexcitationsourcemodetoacquisitionatthesameareabecauseofgeologiccondition,sometimewemaybetogglethesourcemodemoretimesinoneday.Theoldswitchwayisverynumeroustrivial,sometimetheseoperationsmaybreaktheinstrument.Thispapercomparestwosourcemodeacquisitionqualities,explicatetoimprovemethodoftheinstrumentapplication.Wecanrealizetwosourcemodeswitchesthroughsystemsoftwaresetandhardwarelink,it’sverysimpleandimmediacy,andcansupplyreferencewithAries’highlyactiveapplication.

KeyWords:

twoexcitationsourcemode,systemsoftwareset,excitationsourceadapter,linkway

前言

在地表条件相对比较复杂的地区进行地震采集施工，往往需要使用两种不同的激发方式进行采集，例如，震源激发和炸药激发。

在野外生产过程中，施工环境相对比较复杂，大多数受到自然条件以及设备状况等客观因素的影响，有时每天需要多次改变激发方式，然而，ARIES仪器主机SPM箱体后面板上只有一个Source/Aux口，改变激发方式时就需要换用不同的RTI-Y数据线，频繁的更换数据线和开/关主机对设备会造成一定程度的损坏，而且浪费时间。

为此，我们在对ARIES仪器主机软件工作原理和硬件内部结构充分了解的情况下，从仪器主机的软件和硬件入手，改进硬件设备，使ARIES仪器在两种不同激发方式下相互转换进行地震采集变得简捷迅速，既保护了设备又节省了时间，提高了野外采集施工的工作效率。

地震勘探现状调查

目前，在国内进行的地震采集项目中，震源和炸药激发方式是地震勘探采集使用的主要激发方式。

采用震源激发的地震采集地形一般是戈壁、草滩和城镇密集区；采用炸药激发的地震采集地形一般是沙漠、山地和农田区。

当工区地形相对复杂时，往往就要采用两种激发方式同时使用。

下面是2007年准噶尔盆地腹部五彩湾凹陷彩深1井区三维采集中在不同的地表条件下采用不同的激发方式进行的实验对比。

1、不同的激发方式实验对比

（1）沙漠区可控震源深层激发资料，如图1所示：

10口×6m×3kg6台3次7台2次

图1沙漠区井炮、可控震源激发对比

结论：

沙漠区可控震源激发深层资料信噪比略优于浅井组合激发。

（2）平滩区井炮、可控震源激发（频带范围BP在30Hz-60H内）采集资料对比图2所示：

震源6台3次单深井18m16kg

图2平滩区震源与单深井资料对比

结论：

平滩区可控震源激发深层资料信噪比略优于井炮激发。

（3）戈壁区井炮、可控震源（频带范围BP在20Hz-40H内）采集资料对比图2所示：

震源6台3次单深井18m16kg

图3戈壁区震源与井炮资料对比

结论：

可控震源激发，中远道深层资料信噪比优于井炮激发，近道信噪比略低。

（4）河床砾石区井炮、可控震源（频带范围BP在30Hz-60H内）采集资料对比图2所示：

震源6台3次单深井8m16kg

图4河床砾石区震源与井炮炮资料对比

结论：

河床砾石区可控震源激发深层资料，近道信噪比较低，中远道信噪比略优井炮激发。

通过试验结果，该工区在沙漠、山地布置井炮10928炮，戈壁区布置震源作业16000炮。

炸药激发成本高，不利于环保。

随着环保意识的提高，勘探成本越来越大，在满足甲方地质勘探任务的前提下，震源激发正在逐步取代炸药激发。

各种震源箱体、震源工作站和地震仪器主机按照操作规程严禁在带电或开机的情况下更换任何数据连线。

2、ARIES仪器主机SPM箱体简单介绍及其硬件连接

（1）主机固定空间小。

图5ARIES主机箱体图6SPM箱体背面图

地震仪器在野外作业，需要将仪器主机固定在仪器车上，ARIES仪器的SPM箱体和PSM箱体（UPS）固定在同一箱体内，通常要将主机箱体固定在仪器车前平台的下面，由于受仪器舱设计和箱体减震力矩设计的影响，箱体后面板到仪器车舱壁大概只有三十公分左右，到侧壁只有四十公分左右，箱体顶端到平台只有二十公分左右。

从图7中可知SPM箱体后面板上有十来根连线，Source/Aux口是一个55针的插座,RTI-Y线也是一个55针的插头，在很小的空间内不容易找到定位槽，将其连接牢固，通常依靠经验解决更换激发源连线问题。

（2）只有一个Source/Aux口

从图6中我们就可以看出，在SPM箱体的后面板上只有一个Source/Aux口，我们在改变不同的激发方式，主机和不同的编码器联机进行转换时，就要使用不同的RTI-Y线，而一个Source/Aux口，制约了在转换时就必须要卸掉目前使用的RTI-Y连线，重新连接要使用的RTI-Y线。

（3）需要连接多个插头

RTI-Y线不仅需要连接SPM箱体上55针Source/Aux口，还要连接辅助站的A、B端口以及连接不同编码器的接口见图7。

图7主机箱体背面连线

（4）连接过程

仪器操作规程中明确规定，严禁主机开机连接任何数据连线！

仪器主机包括震源箱体和震源工作站需要关机后在连接RTI-Y线，从主机关机、连接好连线到重新开机、进入应用软件进行采集生产，这一过程大概需要二十分钟左右的时间。

然而当转换频繁时，连线重复改变，对于硬件设备是一种无形的损坏，例如：

插针不注意碰弯，插头内的金属弹片逐渐失去弹性等，都会造成连线的接触不良，在采集施工中就会出现一些阻碍正常施工的问题产生。

3、常规采集软件的基本设置

在同一工区使用两种不同的激发方式进行放炮采集时，应用软件的基本设置按图8显示进行。

图8激发源类型辅助道设置

通常我们设置两组激发类型，以VE432震源箱体为例进行震源激发时软件的设置。

下面是AUX界面的主要设置，为了便于监视相关子波，一般要将子波信号延迟1S，这对于要与地震数据相关的真参考信号不会发生变化。

图9是SrcCtrl震源控制窗口设置。

图9激发源控制窗口设置

之后相继对Record界面进行设置见图10。

图10采集记录参数设置

参数设置好后，要考虑RTI-Y连线问题，参见图11。

启动信号由SPM箱体的G、H角发出，连接到VE432箱体的M、N角，VE432箱体发出的真参考信号（PIL1）、平板信号（RPIL）、重锤信

图11ARIES主机与VE432电控箱体连线图

号（RSWP）等发送到辅助站，经过A/D转换后输送到主机，真参考信号与数据道进行相关，其它辅助道数据经过格式编排记录到数据文件里。

图12、13分别是相关子波的波形图,以及真参考信号、平板信号、重锤信号的模拟一致性的波形图.

图13相关子波形图

图14一致性波形图

ARIES仪器使用炸药激发时软件的设置，以Shotpro-II型爆炸机为例，分别对AUX界面窗口的设置见图14和SrcCtrl窗口设置见图15：

图14Shotpro-II编码器辅助道设置图15激发源控制窗口参数设置

图16RTI-Y线简易连线图。

Aries仪器SPM箱体发出的点火命令一方面通过G、H角发送到Shotpro-II编码器的E、F角（见图16），编码器接收到指令后，通过无线电台将启动指令发送给译码器，同时产生两组TB信号（TB_A、TB_B）通过G、B、J、K角输送到SPM箱体的L、M、N、P角，一组信号用于启动记录系统开始记录，另一组信号输出到辅助站用于产生PTB信号，在编码器产生的REF信号和通过无线电台传回的译码器产生的CTB信号都输出到辅助站，经过A/D转换后输送到主机，进行数据格式编排记录到数据文件里（见图17）。

图17ARIES仪器与Shotpro-II型编码器联机时序图。

4、改进后硬件的连接以及软件的设置

（1）剖析硬件结构，将Source/Aux接口进行扩展。

SPM箱体的Source/Aux接口是一个55针的插座，这就需要使用一个55针的插头将信号线引出，然后通过数据线转换成为两个55针的插座串口。

图19显示55个引脚输入和输出的信号。

ARAM公司已经生产有相关的产品见图20（dualsourceextender）。

图19ARIES与编码器连线内容

图20ARIES生产厂家出品的二种激发源编码器连接转换器

（2）辅助站的连接。

方案1.使用双辅助道站.SPM箱体与每种编码器系统的连接都需要使用不同的RTI-Y线,一种编码器就需要连接一个辅助站.

方案2.改动RTI-Y连线,使用一个辅助站.同样以VE432震源箱体和Shotpro-II型编码器为例,先进行软件设置，使用VE432箱体进行震源生产的源类型设置为1，其它的参数设置和正常的震源生产一样，在AUX标签页面下，通常只选用两个辅助道，但为了检测震源性能的好坏，有时还要用到RPIL（平板信号）和RSWP（重锤信号），使用1、2、3、4这四个辅助道（见图21）。

图21VE432电控箱体编码器设置

使用Shotpro-II型编码器进行的井炮生产的源类型设置为2，在AUX标签页面下，要选用第二个编码器，从图22中可以看到，三个辅助道占用的6、7、8道，因此我们要在硬件连线上做一下改

图22Shotpro-II型编码器辅助道设置

动。

通常SPM主机箱体到VE432箱体的连线接在一个Source接口上，SPM主机箱体到Shotpro-II编码器之间的连线连接到另外一个Source接口上，从它们之间的连接图可知，先去除SPM主机箱体到Shotpro-II编码器间辅助站的“LineSide”插头上的连线，然后将插头上的S、R角的连线（灰色和蓝色的两根）并联到SPM主机箱体到VE432箱体间辅助站的“LineSide”插头的S、R角上；同时，去除SPM主机箱体到Shotpro-II编码器间连接辅助站的“TrukSide”插头，将连接到插头的S、R角的连线（灰色和蓝色的两根）并联到SPM主机箱体到VE432箱体间连接辅助站的“TrukSide”插头的S、R角上，再将SPM主机箱体到Shotpro-II编码器间连接辅助站的“TrukSide”插头的B、A，D、C，L、M角的连线并联到SPM主机箱体到VE432箱体间连接辅助站的“LineSide”插头上的P、N，L、M，C、D角，辅助道由一个编码器使用的第一、二、三道变为使用第五、六、七道。

方案3.使用成型产品.图23是ARAM公司生产的双激发源适配器（dualsourceadaptor）,使用时,需要两根这样的适配器.连接时只需将SPM箱体到VE432震源箱体的RTI-Y连线上的“Truk

图23ARAM公司生产的双激发源适配器图24二种激发方式下命令线的设置

Side”插头接在适配器的一端,将SPM箱体到Shotpro-II编码器的RTI-Y连线的“LineSide”插头接在适配器的另一端,而另一端接在辅助站的A口端;同样要将SPM箱体到VE432震源箱体的RTI-Y连线的“LineSide”插头接在另一根连线的一端,将SPM箱体到Shotpro-II编码器的RTI-Y连线的“TrukSide”插头接在另一根连线的一端,适配器的另一个端口接在辅助站的B口端.

（3）应用中激发方式的相互转换

我们在实际采集时，使用多组命令线，设置不同的炮点桩号，在每组炮点桩号里设置不同的激发源方式，就可以轻松的实现两组编码器同时施工。

注意的是在CriticalParameter页面中，命令线（CommandLinds见图24）选项里不要选择LockAllGroups项。

图25、26分别进行井炮和震源生产不同炮点桩号的采集界面，转换起来相当简单，而再也不必用开关。

图25井炮施工时采集主窗口

图26可控震源施工时的采集窗口

ARIES主机及VE432箱体、箱体工作站和Shotpro-II编码器，然后再更换系统间的连线，使野外施工变得更加灵活。

其它任何两种编码器同时施工时都可以根据连线图自行进行连线的改动，软件上进行类似的设置，当然，如果两种编码器都需要使用RTI接口进行通讯，可以将不同编码器的RTI接口分别接在主机不同的COM口上，采集时在Parameters命令里选择ComPorts选项对连接的COM口分别激活，就可以实现主机与各编码器的通讯。

图26二种编码器串口设置

结束语

ARIES仪器在两种不同激发方式或与两种不同的编码器联机进行野外地震采集施工时，转换起来变得十分灵活和快捷，再也不用频繁的开关主机和更换RTI-Y连线，既保护了硬件设备，又节省了许多时间，提高了野外的施工效率。