影响CTB传输稳定性的因素探讨

李汉光 陈治庆 赵 忠

(胜利油田物探公司 山东东营)

影响CTB传输稳定性的因素探讨

李汉光 陈治庆 赵 忠

(胜利油田物探公司 山东东营)

CTB是地震勘探生产中记录评价的重要技术指标,文章从编译码器的原理入手分析了CTB在野外生产中的重要作用以及为什么经常会出现CTB丢失的现象,并针对各种原因提出相应的解决方案。实际应用过程中效果良好,大大降低了野外费炮率,提高了生产效率,保证了生产质量。

CTB;编码器;译码器;同步码

0 引 言

CTB即我们所说的验证TB,是地震生产中不可缺少的技术指标之一,在行业标准中明文规定,无验证TB的原始地震记录资料一律为废品,验证TB大于钟TB 2ms地震记录资料一律为废品。验证TB和CTB丢失而造成废炮严重影响野外生产速度增加生产成本。本文针对对CTB的产生、传输及接收过程中造成CTB丢失现象,将进行详细的分析并提出相应的解决方法。

1 什么是CTB

由于震源与记录仪器分处两地,而地震勘探技术又要求震源激发与数据记录开始应是同时的,因此震源同步系统要解决两者的“同步”这一基本问题。同时,炸药震源具有危险性,野外施工具有复杂性,在两者间建立同步关系时还必须考虑到要有很强的可靠性和抗干扰性。在震源同步系统中,采用了特殊设计的“同步码”及专门的识别技术来使两者之间既能唯一地、可靠地相互沟通,又保证了爆炸与记录仪器启动之间的严格同步[1]。

在同步码结束的时刻,编码器的电台由发射转为接收;译码器则在产生“同步零”指令后使电台由接收转为发射。接着,译码器把炸药起爆时真实爆炸信号(称为验证TB)及后来收到的井口检波器信号等发送回编码器,送入记录仪器,用来验证采集系统与震源激发系统是否同步。下面以MACHA译码器为例简单介绍其CTB产生的过程,如图1所示。

当译码器接收到起爆指令后[1],可控硅CR22导通,400 V的高压通过R15电阻向雷管释放,此时通过R15电阻的电流必须大于4 A,即在R15电阻上产生4 V以上的电压降,才能通过T4变压器使Q9的基极产生大于0.7 V的脉冲电压,使Q9导通,集电极变为低电位,使U2的9脚变为高电位,产生点火结束FIRED指令,并将指令送入井口板产生CTB信号,与检测到的井口信号一起发送到编码器[2]。通过R15的电流大小取决于雷管阻值的大小,当雷管的阻值大于70Ω时,则Q9不能导通,无法产生CTB信号,即点火失败。

2 影响CTB接收及传输的因素

影响CTB接收及传输的因素较多,下面将进行五个方面的详细分析。

2.1 编、译码器的电源

1)编码器的直流稳压电源

仪器上编译码器使用的标准电源为直流12 V电源,现所配备的遥爆电台为25 W电台,输入的标准电源应为13.8 V直流电压,仪器上使用的电源为标配的12 V LAMBDA直流电源,放炮时,编码器的电台处于发射状态时,25 W电台输入电压为13.8 V时,发射电流可达5 A以上,当电台的输入电压为12 V时,电台发射时电源的电流将远远大于5 A,此时如果LAMBDA电源输出功率较小时,即会造成LAMBDA直流电源处于稳压调整状态,虽然LAMBDA电源有调整稳压系统,但有一定时间的延迟,这个延迟时间远远大于电台的转换时间,这时编码器的电台接收处于不正常状态,使其接收的信号放大幅度远远小于编码器的识别幅度,即出现CTB丢失、无井口等情况的出现,造成废炮。

图1 MACHA译码器CTB产生电路图

2)电源连线

电源连线过长或接触电阻大,当电源线过长时,其电源线的电阻值由公式R=ρ×L/S可计算出[3],由公式可看出其阻值与电源线所使用的材料、长度与截面积有关。

电源线过长时其相应的电阻值也相应增大,电台发射瞬间的电流较大,由公式U=R×I可知[3],此时作用在电源连线上的电压降将增大,造成电台在发射后电台的接收电压较低,电台处于不正常状态,无法准确将接收到的译码器信号送给编码器,造成CTB及井口的丢失。

3)电台的电源插座

GM300电台的电源插座,采用的是铝合金材料,时间一长氧化现象比较严重,经常出现接触电阻较大,影响电台的电源电压输入,也是造成无CTB的一个重要原因。

4)译码器的电源

野外译码器使用的电瓶电压为12 V～13 V(电瓶在充满时最高可达13 V),但在野外使用一定的时间后(电瓶的使用时间与电瓶的容量有关),电瓶的电压下降,满足不了电台对电瓶电压的需求,造成电台发射时由于电压不足,载波的幅度变小,功率降低,发射距离缩短,编码器无法检测出CTB信号,从而出现无CTB故障现象的发生。

2.2 编、译码器的电台天线

通信天线作为通信不可缺少的重要部分,其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时,把高频电流换为电磁波;接收时,把电磁波转换为高频电流[4]。天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时,产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波[4]。电压驻波比过大,将缩短天线距离,而且反射功率将返回电台发射机功放部分,容易烧坏功放部分,造成译码器信号无法回传。天线和馈线系统造成CTB回传不正常的常见故障有以下几种:

1)编码器的电台天线高度不够,覆盖距离较近;

2)编译码器电台的天线接头、插座密封不严,使水汽泥土进入插座,影响信号发射功率;3)译码器电台天线插座孔变大,与天线接触不良;4)译码器电台天线折断,或改变了天线原有结构形状;

5)编、译码器电台的馈线折断、短路或馈线头虚焊,信号时有时无;

6)译码器电台天线插头与馈线连接不好.

2.3 译码器所在地的环境

由于野外施工环境日趋恶劣,地形变化复杂,也是影响CTB传输的一个重要原因。

1)高压线

高压线周围具有较强的电磁场,对电台发射的无线电波具有非常大的干扰作用,当译码器距离高压线较近时,无线电信号遭受较大的干扰,使编码器无法识别其译码器传回的信号,有时甚至使译码器无法识别编码器发出的同步码信号,造成放不响炮的现象。

2)村庄及建筑物

村庄及建筑物对无线电信号具有遮挡作用,由于野外使用的译码器天线较低,很容易被建筑物遮挡,从而造成CTB信号不回现象的发生。

3)天电干扰

在阴雨及多云天气,由云层间相互摩擦产生,或由于太阳黑子活动电磁场发生变化,使无线电信号工作不正常。

2.4 译码器的操作

译码器在野外的操作时不按照操作规程操作也是造成CTB丢失的一个重要原因。编码器在同步码结束的时刻,电台由发射转为接收;译码器在产生“同步零”指令后,电台由接收转为发射,当译码器释放高压的同时,译码器检测的CTB信号的产生,并在炸药激发后拾取到的井口信号,通过调制板将CTB信号和井口信号进行调制并送入电台,由译码器电台发送给编码器电台,编码器电台将接收的信号进行解调后,送入编码器的解调板,解调出CTB信号和井口信号[1],并送地震仪器作为辅助道的数据纪录磁带。野外放炮时,有的爆炸操作工为了赶进度,在激发炸药后,不等译码器的CTB信号和井口信号回传给编码器,便松开译码器的操作按钮,使CTB信号和井口信号传输不完全或未传输,出现CTB丢失现象。

2.5 其它

编、译码器的硬件故障,电台的硬件故障及电台话筒插座受潮或腐蚀都会造成CTB信号不回的故障。

3 CTB信号丢失各种故障的排除方法

1)编、译码器的电源引起的无CTB信号,可采取以下方法排除:

①更换直流稳压电源;

②调节标配的12V LAMBDA直流电源的输出电压,使其输出电压增加0.5-1.0V;

③缩短电源连线的长度,使用内径较粗的铜质电源连线,降低电源连线的阻值;

④定期清洁电台的电源插座,减小接触电阻;

⑤确保译码器电瓶的充电时间,施工中注意随时检查电瓶的电压,电瓶电压不足时,及时更换。

2)编、译码器电台天线引起无CTB故障,可采取如下方法处理:

①升高编码器电台天线;

②清洁天线插头、插座,连接处应注意密封;

③由专维修业人员更换天线插座;

④更换电台天线;

⑤馈线折断、短路或馈线头虚焊,应交专业人员维修;

⑥重新连接译码器电台天线,电台插头不好时,送交专业人员维修。

3)周围环境引起的无CTB故障排除方法

遇有高压电、村庄及建筑物时尽量偏离这些障碍物,必要时可使用炮线加长线。建筑物不高时也可采用天线加长线,放炮时由一人将天线加长线高举,另一人进行操作作业。天电干扰无法排除。

4)译码器的操作不当引起的

应对译码器操作人员进行严格的操作培训,持证上岗。放炮操作时必须等信号全部回传给编码器后方可松手。

5)编译码器、电台硬件产生的无CTB故障,应由专业维修人员维修,电台话筒插座必须每天清洁。

4 野外判断CTB丢失故障的快速方法

在野外放炮施工中如遇CTB丢失的故障,可根据不同的故障情况灵活快速判断并排除故障。

1)连续三炮没有CTB时(非同一台译码器所为):

①首先应检查仪器周围有无干扰源;

②其次用察看所有译码器与仪器的距离是否超出正常工作范围;

③用电表检查编码器电台的天线是否不通或者短路;

④检查编码器的供电系统,包括直流稳压电源的输出电压、电源连线、电台电源插座是否松动;检查直流稳压电源的输出电压时,必须使电台处于发射状态,即测试直流稳压电源戴负载能力;

⑤更换编码器及电台。

2)某台译码器第一次出现没有CTB故障时

①估算译码器与仪器之间的距离是否超出正常工作范围;

②检查该译码器的电瓶电压;

③检查译码器的电台天线及连线;

④检查译码器周围的工作环境;

⑤操作是否正确。

3)某台译码器两炮没有CTB时

在做上述第二项的各项检查后,译码器工作仍不正常,停用该译码器,送专业人员进行维修。

5 结束语

CTB传输的稳定性直接影响着生产进度和施工质量,本文对CTB的产生及作用进行了简述,详细分析了影响CTB传输的各种原因和排除方法,但是否还有其它原因影响CTB的传输,我们将在今后的工作中继续进行探讨和研究。

[1] 孙传友,潘正良.地震勘探仪器原理[M].北京:石油大学出版社,1996

[2] MACHA公司,THE SHOOTING SYSTEM DRAWINGS.1997(资料)

[3] 华成英,童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2003

[4] [美]拉帕波特(Rappaport,T.S.)著,周文安,等译.无线通信原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2006

P631.4+37

B

1004-9134(2010)06-0088-03

李汉光,男,1977年生,工程师,1998年毕业于承德石油高等专科学校计算机应用与维护专业,现在胜利油田物探公司从事仪器操作与维护工作。邮编:257086

2010-06-18编辑:梁保江)