508XT陆地采集单元的特性与应用

杨秀泉

(大庆钻探工程公司地球物理勘探一公司 黑龙江 大庆市 163000)

0 引 言

在当今的勘探行业里，各勘探公司主要应用的地震仪器是Sercel公司的428XL。428XL地震仪器的陆地采集单元在野外布设时，2个电源站之间通常连接48个采集站。当采集排列出现故障时，需要派人立即处理，否则会因工作道数的缺失而耽误正常生产。然而，随着地震勘探采集道数的加大，施工炮数的增多，48个采集站的排列布设方式以及因排列故障而被迫停产的工作模式会使得工作难度加大，降低采集的工作效率。Sercel公司推出的508XT陆地采集单元采用了全新的跨平台新技术(X-Tech)，在正常生产的情况下就可以处理排列的故障，对备用排列进行各项指标的测试。一块电瓶的电量可提供近百个采集站使用，低功耗的设计以及强大的带道能力降低了野外铺设排列的难度。大线采用新的材质减轻了质量，增加了强度，与采集站的接口采用了双侧咬合结构方便了现场操作。新一代的节点单元WTU-508可将QC实时传输到中央单元，在地形复杂的勘探区域确保了数据的安全性。

1 508XT主要陆地采集单元概述

508XT的陆地采集单元主要有SCI-508、CX-508、FDU-508、DSU1-508、508大线、TFOI-508、WTU-508。SCI-508是连接外部排列和内部仪器的接口，采用了网络化的管理模式，统筹管理野外的采集单元。CX-508是野外有线排列上唯一的供电单元，负责对野外排列的管理，包括对整个排列的供电、采集站的时间同步、野外与仪器的测试、数据的传输与恢复等。FDU-508和DSU1-508是野外排列上的采集站，负责对地震数据的滤波、压缩和采样，不同的是FDU-508需要外接模拟检波器而DSU1-508为数字单分量检波器并不需要外接模拟检波器。508大线材质上有了改进，变的轻便而且结实，在使用维护上更加的方便；内部采用两对双绞线传输数据，提高了数据传输的安全性。TFOI-508为交叉线，负责CX-508彼此之间的连接以及CX-508和SCI-508之间的连接，传输速率为1Gb/s，最大长度为2KM。新一代的节点单元WTU-508含有自主适应QC网络技术(XT-Pathfinder)，可以自动寻找传输路径实时的将QC指标回传给中央单元(CU)。

2 SCI-508、CX-508

2.1 SCI-508

它类似于上一代地震仪428XL的lCI-428，将野外排列与内部仪器相连接，同时控制着DPG、爆炸系统、GPS以及辅助道。但与LCI-428不同的是，它必须通过外接GPS授时，与排列上的CX-508内在GPS授时进行时间同步。它像是一个巨大的千兆网络路由器，管理着野外的采集单元，但它并不直接回收数据。所以即使在采集道数达到百万道时，也只需配备一台SCI-508即可。箱体的正面有电源开关，蓝色的LED灯表示着GPS同步良好；背面接口有110/220 V的交流电源、保险丝、接地端、Blaster接口、连接GPS的XDEV2接口、低端接口、交叉线接口和千兆网线接口。

2.2 CX-508

2.2.1 CX-508技术优势

CX-508是整个野外数据采集的中枢，负责对整个排列的统筹管理。它将CU下达的控制命令实时的传输到排列上，并将从FDU-508/DSU1-508接收的数据实时的回传到CU。在断排列的情况下，它可以将数据存储在自身的内存中(32 G)，当排列恢复后根据CX-508中每个子样的GPS时间来选取Tb时间后记录长度内的数据自动回收。CX-508具有实时QC功能，将电瓶电量、检波器状态、环境噪音、CX的内存状态、GPS的同步状态实时的传输给CU，当与CU的有线连接断开时，外接有LRC-508(可连接在CX-508上的无线收发装置)的CX-508可以通过LRC-508的无线功能将QC传送出去，最大的回传距离为1 km。CX-508提供三种工作模式，分别为采集模式、备用模式、测试模式，用户可根据具体需求进行选择。

CX-508具有数传冗余的功能，在排列里可以任意添加交叉线(TFOI-508)，如果出现某处排列断开，CX-508会自动寻找与之相连接的传输路线。当没有其它传输路线时，这部分排列将自动进入自主模式，它们仍旧可以进行实时采集并存储，传输路线恢复后，可将存储的数据回传到中央单元。

CX-508具有同步冗余功能，可以通过自身携带的GPS模块对野外单元进行同步授时，即使有某个或者几个CX-508出现故障无法授时，排列上的单元还是可以通过其它相连接的CX-508进行授时，保证了数据记录的同步性。

CX-508具有电源冗余功能，在一个排列段范围内，如果两端都连接有CX-508，那么它们都提供供电服务，如果这段排列某处出现故障，只要排列任意一端保持与CX-508的正常连接，那么设备都能正常工作。如果这个排列段的采集站数量超出CX-508的带道能力，那么是不能保证超出范围的这部分采集站正常工作的。厂家公布的2个CX-508之间最大的带道数量参考值，CX-508的最大带道数量见表1(取决于采集站之间的电缆长度)。

表1 CX-508的最大带道数量

2.2.2 CX-508技术规格

CX-508的硬件接口包括：2个大线接口、2个交叉线接口、2个电源接口、1个XDP接口。面板上有6个LED指示灯：2个电源接口指示灯、2个交叉线传输指示灯、1个小旗状的指示灯(常亮表示与CU连接；不亮表示与CU断开)、1个齿轮状指示灯(闪亮表示正在同步；长亮表示已经同步完成)。CX-508整体质量为3.8 kg。在2 ms采样下每条线实时传输的最大道数为2 400道。大线端口功耗采集时为3 W、备用时为1W；交叉线端口功耗传输时为7 W、备用时为2 W。低功耗的设计降低了电量的消耗。CX-508还可以通过其他手持设备如DT-508、FT-508、DH-508对排列进行桩号的设置、指标的测试、QC的监测、绕道的设置、数据的回传等等方便快捷的操作。

3 FDU-508、DSU1-508及其大线

FDU-508和DSU1-508统称为508XT的采集站，负责对数据的滤波、压缩、采样和记录。FDU-508采用24位A/D转换器，采用CRC循环冗余码进行数据传输。DSU1-508采用新一代的QuietSeis MEMS加速度计，有效的降低了DSU1-508内部噪音，尾椎的改进也更加小巧灵活，方便施工的铺设。它们内置了一个可以循环存储5 s地震数据的缓存，并且通过网络协议进行地震数据以及QC指标的传输和续传，形成了一个X-Tech构架下的基本节点单元(X-Tech base nodes)。508XT大线与采集站的接口采用了双侧咬合结构，这使得在实际生产中更换大线更加的方便容易操作。这一灵活的设计可以满足不同道距的设计要求，施工队伍只需要根据当前的设计要求来选择大线的长度即可，能够充分的发挥野外基本节点单元的优势，FDU-508、DSU1-508、大线的快接插口如图1所示。大线的质量和强度也较以往有了更进一步的提升，在质量上要比428XL大线轻10%，但是在强度上要增强50%，这点在施工过程中会使得大线的铺设更加轻便。508XT大线内部采用四根线进行数据的双向传输，两两一对。即使有任意一根线出现问题，数据仍旧能够通过另一对线束进行满速率的传输，可以保持数据的完整性和安全性。

图1 FDU-508、DSU1-508、大线的快接插口

4 WTU-508

WTU-508外形如图2所示。WTU-508是建立在X-Tech构架下的新一代的节点单元，质量在2.1 kg左右。单站单道，当有检波器连接上时自动供电。内部有大容量内存卡，在2 ms采样的情况下，可以连续采集60 d的数据。自带电池可以支持连续30 d的数据采集。

图2 WTU-508

WTU-508含有的自主适应QC网络技术，XT-Pathfinder，如图3所示。

在允许的范围内，WTU会自动寻找路径进行相互通讯，2个WTU之间允许的最大距离为100 m。可以实时的将QC(电瓶电量、检波器状态、内存卡状态、GPS状态和环境噪音)指标回传给CU，如有超标QC可以发出警报，默认为每30 min一次报告或者用户可以自定义报告时间。数据回收的最大距离为800 m，在新一代的通讯技术下，速度可以提升50%，确保高效的将数据回收到仪器。在XT-Pathfinder network的帮助下，实现了QC的实时监测，在数据的质量和安全性上有了很大的提升。

图3 XT-Pathfinder

5 508XT采集单元在沙特地区某三维项目中的应用

在沙特地区Turayqa气田附近某三维项目中，共投入508XT采集外设50 000道，采集道数为15 000多道，震源车30台，2台1组采用动态滑动扫描的施工方式，每天可对10 000多个震源点进行数据采集，508XT陆地采集单元强大的特性保证了项目优质高效的进行。

5.1 排列铺设

在野外排列布设时，2个CX-508之间连接72个FDU-508，FDU-508之间大线长度为27.5 m，道距25 m，相比较官方公布的最大带道数量少连接了8个FDU-508，这样能更加保障排列的稳定性。当将2个CX-508之间FDU-508个数增加至132个时，仍能够实现实时的数据传输，但随着FDU-508数量的增加，排列的稳定性逐渐下降。因此，在排列铺设时，最好参考厂家公布的带道数量，以免浪费资源或者影响排列的稳定性。如果CX-508的数量不够，采用单边带道时，排列末端FDU-508的数量最好为2个CX-508之间FDU-508数量的一半或者更少，否则容易出现末端排列不工作或者经常断开的情况。在电瓶的使用上，50 000道的外设大约使用七百块电瓶进行轮换，如果采用相同数量的外设配置使用428XL外设将会使用一千多块电瓶，日常电瓶的铺设和维护上节省了大量的人员和车辆。在这一点上，可以看出508XT陆地采集单元的优势是非常明显的。

5.2 排列遇到的状况及应对措施

生产过程中，野外会遇到几种常见的排列状况，如图4所示。

图4 野外排列的几种情况

图中粗实线代表交叉线(TFOI-508)，CX-508之间相连的虚线代表508大线。

排列遇到的几种情况及应对措施：状况1：从断开处到最左侧的QC状态丢失，但这部分排列可以自动进入自主模式采集数据，进入自主模式后，可以记录20个震源点(VPS)，当排列恢复后数据成功回传到中央单元。当排列能够进入自主模式时，可根据资源进行合理分配，不需要像使用428XL时立即让排列员进行故障的排除。状况2：当遇到特殊的地表情况时，可以通过增添交叉线的方法，规避排列断开而导致数据丢失的风险，断开处两侧的数据会自动找到相通的路径进行传输，虚线箭头表示数据回传路径，这使得在排列的布设上更加的灵活。状况3：由于断开处两侧的CX-508都接有LRC-508，那么从断开处到最右侧的QC状态可以回传到CU，但是地震数据不会回传，右侧的CX-508会进入自主模式，记录的数据将会存储到自身的内存中。状况4：如果从断开处至末端正在接收数据，由于此段没有CX-508无法进入自主模式，所以此段的数据丢失，需要排除故障后重新补震。状况5：右上角虚线框中的部分排列如果不是工作排列，它们可以处在备用模式或者测试模式以用来减少排列用电功耗或者进行排列的测试工作，这些可以在正常生产的过程中进行，并不需要停产。

6 结束语

508XT陆地采集单元强大的性能和野外排列上各种设备的兼容性，在当今高密度大道数的勘探采集趋势下具有独特的优势。先进的X-Tech技术构架可以确保实现真正意义上的零等待生产采集(Zero down-time)，同时在野外数据的质量和安全性上有了很大的保证。采集单元低功耗的设计以及强大的带道能力，减少了野外排列电瓶的使用数量。当排列出现故障时，可以根据现有的资源分配，择时的去处理排列，这样既节省了人力也节省了车辆油料的消耗。现在508XT的软件版本已经升级到了V2，野外采集单元的性能上又有了很大的提升， 508XT陆地采集单元的前景会更加令人期待。