CC BY
241
УДК 550.831.016
О.М. Сагайдачная, А.В. Сагайдачный, А.С. Сальников, А.Н. Шмыков ФГУП «СНИИГГиМС», Новосибирск
КОНТРОЛЬ ПОЛЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ И КАЧЕСТВА СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ В КАБЕЛЬНЫХ И БЕСКАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ РЕГИСТРАЦИИ СЕМЕЙСТВА РОСА
O.M. Sagaidachnya, A.V. Sagaidachny, A.S. Salnikov, A.N. Shmykov
Federal State UnitaryEnterprise «Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and
Mineral Resources» (FGUP SNIIGGiMS),
67 Krasny Pr., Novosibirsk, 630091, Russian Federation
CONTROLLING OF FIELD EQUIPMENT AND SEISMIC DATA QUALITY IN CABLE AND WIRELESS POCA-TYPE REGISTRATION SYSTEMS
Better efficiency of seismic studies is connected directly with the attainment of an accuracy requirement of signal recording in the field. Weak signal-to-heavy noise discrimination is possible if the full dynamic range of recorders exceeds 120 dB. High-precision recorders of the POCA (telemetering) and POCA-A (autonomous) types meant for seismic systems of broadband and full-size data acquisition have been developed on the latest componentry base (Patents RU 2189615, 2207719, 2244945, 41376). Their technical specifications comply with those of the best foreign analogs: I/O (Scorpion™, FireFly), Sercel (408UL, 428XL).
The diffused seismic spread based on the POCA-type recorders may consist of the very large number of receiver points distributed with variable density. The quality control of seismic data as large as this calls for special approaches, as «hand» data control with seismogram display is difficult. State-of-the-art microelectronics allows field data recording and storing on inner hard disks (and/or flash-memory) with information duplication. Inner disks used in the POCA telemetering system make it possible to transfer seismic data and analyze their quality in real time.
Введение
Повышение эффективности сейсмических исследований прямым образом связано с достижением необходимой точности регистрации сигналов на полевых работах. Проведение сейсмических съёмок выполняется с ипользованием систем регистрации с особо большим количеством датчиков (до нескольких тысяч при работах 3D). Контроль качества сейсмического материала такого объема требует специальных подходов, поскольку выполнить «ручной» контроль материала посредством визуализации записей на дисплеи затруднительно и недостаточно. Поэтому важно обеспечить особо высокую надежность работы полевого оборудования и систему контроля качества данных при дистанционной регистрации.
В институте ФГУП «СНИИГГиМС» (Россия) созданы на элементной базе нового поколения высокоточные сейсмические регистраторы: телеметрический РОСА и автономный РОСА-А (патенты RU 2189615, 2207719, 2244945, 41376, ФГУП «СНИИГГиМС», Россия), технические характеристики (рис. 1) которых соответствуют лучшим зарубежным
аналогам: I/O (Scorpion™, FireFly), Sercel (408 UL, 428 XL); Refraction Technology, Inc. (Reftek), Vibtech (Unite).
Сейсмические регистраторы семейства РОСА являются основой построения кабельной и
бескабельной многоканальной
пространственно распределенной системы сбора данных.
Современный уровень развития микроэлектроники, миниатюризация электронных носителей позволяет осуществлять надёжную запись и хранение полевых данных на внутренних жестких дисках (или Flash памяти) с дублированием информации. Использование
внутренних дисков в
телеметрических системах сбора
сейсмических данных обеспечивает в реальном времени анализ качества полевой информации.
Телеметрическая система РОСА
Телеметрическая система РОСА с высокоскоростным каналом сбора и передачи данных в реальном времени это аппаратно-программный комплекс, объединяющий регистрирующие полевые модули различной конструкции (для суши, транзитных зон, открытой воды), сетеобразующие элементы иерархической структуры, систему распределенного питания, кабельное хозяйство (рис. 2).
Сетевая телеметрия системы РОСА позволяет построить пространственно распределенную систему наблюдений различной конфигурации, обеспечивая многоканальную (свыше десяти тысяч) регистрацию и защищённую передачу цифровых потоков (команд управления и сейсмических данных) со скоростью до 16 Мбит/с по одной линии связи.
В качестве центральной станции используется PC-совместимый компьютер под управлением операционной системой MS Windows (ОТ 5.1) с дружественным интерфейсом пользователя.
Отличительными характеристиками телеметрической системы РОСА является работа в ведущем, ведомом и пассивном режимах; синхронизация по сигналам точного времени GPS по всей расстановке; иерархический принцип сбора данных.
параметры РОСА РОСА-А
тип регистратора телеметрический автономный
количества каналов регистрации 4 4
аналого-цифровой преобразователь 24 bit
интервал дискретизации, мс 0,125; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 16,0
регистрируемые частоты 0-3200 Гц
мгновенный динамический диапазон 135 дБ (16 мс) 130 дБ (4 мс) 125 дБ (1 мс)
коэффициент усиления, дБ 0, б, 12, 18, 24, 30, 36
коэффициент нелинейных искажений менее 0,0005%
взаимные влияния между каналами менее минус 110 дБ
потребляемая мощность в рабочем режиме менее 0,25 Бт на канал менее 1,7 Вт на регистратор
способ питания, аккумулятор на 60 каналов на модуль
габариты регистратора 200x98x75 мм 245x105x70 мм
масса регистратора 1,3 кг 1,6 кг
диапазон рабочих температур от минус 40°С до плюс 60°С
погрешность синхронизации GPS, мкс <0,1
нестабильность частоты опорного генератора <ю'е
время автономной работы,суток не менее 10
Рис. 1. Технические характеристики
Рис. 2. Телеметрический сейсмический регистратор РОСА; схема цифровых
потоков информации в системе РОСА
Бескабельная система РОСА-А
Бескабельная система регистрации сейсмических данных на основе автономных регистраторов РОСА-А предназначена для выполнения длительных измерений, сейсмического активного и пассивного мониторинга. С регистраторами РОСА-А можно выполнить сейсмические наблюдения в заданных пунктах приёма без предварительной временной настройки, поскольку в них реализована высокоточная система синхронизации времени, включающая ОРБ-приемник, прецизионный тактовый генератор и систему автоподстройки.
В качестве энергонезависимой памяти служат промышленные Е1авЬ-карты ёмкостью 2 Гб. Запись данных осуществляется стандартной файловой системой БАЛб (32), которая обеспечивает многоуровневое защищенное хранение и высокую скорость передачи больших объемов информации.
Диагностика канала регистрации выполняется без использования дополнительных приборов. Контролируются шумы, уровень максимально неискаженного сигнала регистрации, коэффициент нелинейных искажений, коэффициент подавления синфазной помехи, коэффициент взаимного влияния, идентичность коэффициентов усиления, сопротивление и импульсная характеристика подключенного геофона, правильность настроек регистрации.
В 2006-07 гг. автономные регистраторы РОСА-А были использованы при производственных работах методом ГСЗ на Северо-Востоке России. Сейсмические работы были проведены на опорных профилях 2-ДВ и 2-ДВ-А в наземном варианте (Чукотский АО) и в варианте «суша - море» (Магаданская область) с использованием источников различного типа возбуждения упругих колебаний: вибраторов (ЦВП-40), взрывов и
импульсных. Регистраторы безотказно отработали при особо высоком фоне статического электричества в условиях высоких широт, получен материал хорошего качества на удалениях до 300 км (рис. 3).
Рис. 3. Автономный сейсмический регистратор РОСА-А (Чукотский АО); первичные записи ГСЗ на открытом канале РОСА-А
Контроль полевого оборудования и качества данных
В телеметрической системе РОСА реализован режим «горячего» подключения, при котором выполняется автоконфигурирование (развертывание) полевого оборудования при старте (и переброске) и контроль его состояния в реальном времени. Система интерактивного контроля оборудования РОСА имеет дружественный интерфейс, выполняется в автоматическом режиме, информация представляется в графическом и текстовом виде (рис. 4).
Рис. 4. Рабочее окно, отображающее полевое оборудование системы РОСА и
его статус
Контролируется 56 параметров, в том числе встроенное метрологическое обеспечение позволяет выполнить на действующей расстановке:
- Оценку надёжности телеметрической системы в целом (контроль сбоев при ретрансляции и передачи цифровых данных с указанием сбойного участка);
- Оценку качества автономного питания (измерение напряжения питания и всех выходных напряжений вторичных источников питания регистраторов и узловых модулей, измерение потребляемого тока);
- Оценку минимального значения регистрируемого сигнала (измерение собственного шума каналов, измерение коэффициента нелинейных искажений каналов);
- Измерение максимального входного сигнала каналов;
- Оценку качества каналов (измерение относительной погрешности установки коэффициента усиления и измерение импульсной характеристики);
- Измерение коэффициента подавления синфазной составляющей и коэффициента взаимного влияния;
- Измерение сопротивления групп геофонов постоянному току, импульсное тестирование и расчет их неидентичности;
- Тестирование сейсмической косы на взаимные влияния каналов и утечки на землю;
- Измерение уровня микросейсм на профиле;
- Измерение температуры и влажности внутри регистраторов и концентраторов.
Если функционирование некоторого элемента оборудования не соответствует рабочим характеристикам, то данный элемент графически отмечается, и одновременно фиксируются в таблице ошибочный параметр (см. рис. 4). При возращении параметра в область допустимых значений индикация ошибки прекращается.
Заключение
Телеметрическая система РОСА с высокоскоростным каналом сбора и передачи данных в реальном времени является надёжной технической системой с интерактивным интерфейсом, обеспечивающим снижение эксплуатационных затрат на этапе полевых работ при проведении сейсмических исследований (2D, 3D, 4D, ВСП+ОГТ) в жестких
климатических и неблагоприятных географических условиях.
Бескабельная система сбора данных на основе автономных полевых модулей РОСА-А обеспечивает регистрацию информации по свободному расписанию с различными источниками возбуждения упругих колебаний (взрывными, импульсными и вибрационными), может служить технической основой активного и пассивного сейсмического и сейсмологического мониторинга. Система наблюдений может состоять из сверхбольшого количества пунктов приёма, распределенных с переменной плотностью по
площади исследований, при этом исключается неработоспособность сети сбора из-за неисправности одного элемента.
Особо отметим, возможность комплексного использования кабельных и бескабельных сейсмических систем на основе телеметрических и автономных регистраторов семейства РОСА, имеющих единый измерительный канал.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Sagaidachnaya O.M., Sagaidachny A.V., Salnikov A.S., Shmykov A.N., Shegolkov A.V. A Distributed Data Recording System as a Basis for Modem Seismic Research Technologies. Abstracts / 69th EAGE Conference & Exhibition, London. - 2007. - P. 187.
2. О.М. Сагайдачная, А.С. Сальников, А.В. Сагайдачный, А.Н. Шмыков, К.А. Дунаева. Сейсмические системы сбора (телеметрические и бескабельные) на основе регистраторов семейства РОСА / Международная конференция геофизиков и геологов. 4-7 декабря 2007 г. - Тюмень. - 2007.
3. О.М. Сагайдачная, А.В. Сагайдачный, А.С. Сальников, А.Н. Шмыков. Распределенные системы сбора сейсмических данных на основе высокоточного канала регистрации РОСА / Приборы и системы разведочной геофизики. - № 3. - 2007.
© О.М. Сагайдачная, А.В. Сагайдачный, А.С. Сальников, А.Н. Шмыков, 2008
