428XL仪器Laux-Encoder有线放炮系统在雨林地区应用

董秀勇

(东方地球物理勘探有限责任公司装备服务处 河北 任丘 062552)

0 引 言

通讯差而放不响炮是热带雨林地区地震生产的瓶颈，严重地影响了地震生产的优质高效进行。为了改善通讯，可以使用爆炸机Shot Pro 2的中继(repeater)放炮方式，但该方法仅有限地扩展一下仪器的发射接收信号的距离,起不到根本改善的作用。使用428XL仪器的LSS有线放炮系统，需要额外购买LSI和HSU专用有线放炮设备，也不是可行方案。428XL仪器安装手册提到在通讯差的条件下，可以把仪器的编码器连接到排列上距离炮点较近的428交叉站(Laux-428)上，以解决和爆炸机的通讯问题[1]。但是外设硬件如何进行物理连接，仪器参数如何设置， TB延迟量如何，能否与无线放炮系统同时施工等问题安装手册中都没有提及。

针对以上问题对428XL仪器有线放炮系统进行深入研究，开发出428XL仪器Laux-Encoder有线放炮系统。下面以巴布亚新几内亚热带雨林二维施工为例，介绍428XL仪器Laux-Encoder有线放炮系统的使用方法。

1 428XL仪器Laux-Encoder有线放炮系统原理分析

428XL仪器交叉站Laux-428在硬件结构上与LCI-428相比仅少一块晶振板，其它完全相同,通过软件指令(lgsBootBoxSetI)可以使它们在功能上互相转换。所以在428lite系统上Laux-428可以仿真成LCI428来使用，这也是编码器可以直接接在排列Laux-428进行428XL仪器Laux-Encoder有线放炮系统的理论依据。把原图Shot Ppro 2-428XL仪器连线中的LCI-428替换成Laux-428，即变成428XL仪器Laux-Encoder有线放炮系统。信号流程框图[2]如图1所示。

图1 有线放炮系统信号流程框图

从 Shot Pro 2控制器出来的 RS232 连线连接到 Laux428 XDEV2 连接器的串行端口。Shot Pro 2控制器的输出时断信号送入记录系统。详细的放炮时序过程与无线放炮时序模式完全相同。(把LCI428换成Laux428)。具体如图2所示。

图2 LCI428无线及 Laux428有线放炮方式时序图

当排列准备好后，操作员用鼠标点击operation菜单上“GO”命令，启动 428XL仪器 的采集程序。在完成建排之后，由排列Laux428的xdev2端口(G、A管脚)经由(xdev2-blaster cable)连线，通过向编码器发送爆炸机ID的信息，对编码器进行初始化。以同样方式由Laux428的L、M管脚向编码器发出点火FO信号，仪器同时开启时断窗口。检测编码器是否产生了CTB，如在TB窗口内没检测到CTB，仪器自动产生内部时断(ITB)，启动采集记录程序，此时，监视器上 ITB灯点亮，表明所放炮为废炮。如果在TB窗口内检测到编码器经由(xdev2-blaster)连线发给Laux428的CTB，在检测到CTB的同时也开始采集地震数据 ； 在此期间译码器通过电台发送验证时断、井口等PFS信号。编码器收到PFS信号后，一方面通过xdev2-blaster 电缆中的 RS232串口连线(P、R管脚)，将爆炸信号、井口等数字信息以ASCII码形式发到Laux428，经电缆传回主机；另一方面对接收到的数据进行相应处理，并在1.0 s、1.5 s 、2.0 s(主从放炮方式时间间隔为2.5 s、3.0 s、3.5 s)时间处(由D、B管脚)顺序输出译码器钟TB、验证TB、井口信号，编码器CTB由J、K管脚输出，它们分别由在排列上提前指定的两个辅助道记录下来。管脚详细连接如图3所示。

图3 具体管脚连接图

图3中，Laux-428的Xdev2端口经转换连线(XDEV2—BLASTER CABLE)转成blaster接口后与shot pro 2 编码器连接[3]。

2 428XL仪器Laux-Encoder有线放炮系统野外设备连接方法

为区别于LSS有线放炮方式和LCI428无线放炮方式，该放炮方式称为428XL仪器Laux-Encoder有线放炮系统。它主要由Laux428、爆炸机控制器和辅助道组成，Laux428与爆炸机控制器共用12 V电源。Xdev2-blaster专用电缆接在Laux428的xdev2插口上，另一端连接爆炸机控制器的blaster端口。此电缆作用等同于遥爆系统与主机的接口电缆，负责传输FO、CTB及井口ASCII码信息。详细结构见表1[4]。

表1 Xdev2-blaster内部连线结构图

爆炸机控制器由Shot Pro 2编码器和GM338电台组成，电台使用高增益天线，编码器通过Shot Pro 2—428XL 电缆与其它部件连接，连接方式与无线放炮方式相同。Laux428与两个FDU辅助道串接进排列里，但不一定非要置于排列上。为寻找与炮点和仪器停点之间的最佳通讯位置，也可使用排列加长线，如停在地形较高skyhole或helipad直升机作业点。注意使用加长线后，该系统离排列上最近的fdu电缆总长度要小于110 m。为提高生产效率，428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统可以与无线放炮方式以及无线中继模式同时进行；也可以在排列上同时接入多套428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统,接入点位置不受限制。具体连接如图4[5]所示。

图4 有线系统接入排列示意图

3 428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统仪器参数设置

3.1 辅助道设置

由于每套放炮系统都需要配备各自的辅助道，分别记录各自系统编码器输出的模拟信号道和数字信号道信息。故使用几套放炮系统，在layout菜单中就需定义几对辅助道。如图5所示。

图5 辅助道设置

3.2 处理类型设置

在实际生产过程中，往往同时使用两套(有线无线相结合)以上放炮系统，根据野外通讯变化，灵活选用不同放炮系统。所以需要设置不同的放炮处理类型与之相匹配，428XL仪器有线放炮系统仅有三个参数不同于无线放炮，其它参数设置与无线方式相同。如图6所示。

1)firing order 参数,仅LCI无线放炮方式才根据blaster端口实际连接情况，选择正确的plug 1 或plug 2。有线方式此项参数无意义，保留缺省值即可。

2)box type参数,无线方式选择LCI428，有线方式选择Laux428，并分别输入各自的序列号。

3)每组辅助道与各自放炮系统的LCI或laux配合使用，在各自的处理类型页面分别设置。

图6 处理类型设置

3.3 更改炮表中的处理类型

根据野外实际情况，在source shot setup中把process type就近分配给炮点[6]。

当野外设备连接完毕，交叉站的数据灯正常闪烁后，炮手用爆炸机电台与仪器进行通讯测试，通讯通畅后，设置编码器为正常工作状态即可开始放炮生产。在生产期间，如果不使用无线中继辅助模式，则不需要炮手更改编码器任何参数，仅需要手持一部电台，在仪器和爆炸工之间做语音联络即可。

4 428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统延迟对比测试

428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统与无线放炮属于两种不同的放炮方式，在开工前必须对其系统延迟做对比测试。为了做到测试的可对比性，应采用相同的地面设备和遥爆系统进行测试。为保证测试精度，应使用仪器最高0.25 ms采样率、最小相位滤波采集数据。测试结果主要比对钟TB、译码器高压信号和零时计时线三者之间的关系，具体连接方式如图7所示。

图7 系统延迟测试连接

从译码器高压起爆柱上引出高压信号，经过10 Ω电阻衰减后短路，缠绕到检波器外壳上。检波器把感应到的高压脉冲信号送到FDU，由仪器记录下来，同辅助道上的CTB信号比对。经过现场处理机处理分析，Laux428有线放炮与LCI无线放炮方式均无延迟，可以正常生产。信号比对如图8[7]所示。

图8 TB、高压信号对比

5 428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统在巴新PRL21区块实际使用方法和效果

巴新PRL21二维地震区块,雨林茂密，遍布深沟陡坎，整个工区，没有一个合适的制高点做放炮中继。按以往的生产模式，主要依靠仪器每3 km搬一次家的方式推进。雨林作业，生产全部依赖直升机支持。仪器每挪一次点，需花费至少3个小时，生产效率低下。为了提高生产效率，使用428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统、辅以无线放炮另加无线中继相结合的方式施工，解决了放炮困难的问题。

以EK-02测线为例来介绍生产的流程。EK-02测线，全长27.5 km，共计551炮。仪器选择两个停点2C和1D，由于信号受到山脊的阻挡，这两个停点前后约80炮使用的是LCI无线放炮，其余470炮使用428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统加无线中继的方式生产。当仪器停在2C(桩号1265附近)时，距离2A端点5 km以上，远远超出无线直接放炮的能力，即使架设一个无线中继也不能满足要求。必须在中间采取有428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统。由于2S12位置海拔相对较高，又是直升机作业点，上空无密林阻挡爆炸机信号，所以选为有线系统停点，1 081～1 177桩号之间的炮点使用428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统直接放炮。1 081小号边由于地势相对较低，又受到山脊的阻挡，需要在1 029附近高点上设置无线放炮中继，使用428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统加中继组合解决1 081低端放炮困难问题。在2s19 skyhole附近的高点上，又同时设置了第2个无线放炮中继，从1 129有线放炮接入点到2C仪器停点之间，虽然深沟纵横，处处是信号盲区，但采取428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统、无线和中继的组合模式，轻松放完了2C仪器停点小号边的炮点。然后仪器继续停在2C位置不动，用直升机把有线设备和放炮人员运到大号边，同理进行大号边生产，如图9所示。

图9 EK-02测线小号边放炮部署方法

使用428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统，在PRL21区块的7条测线上，仪器选了5个停点(5G-→5E-→2C-→1D-→2F)，就完成了过去放炮模式需要22个停点才能完成的工作量。节省了大量直升机飞行时间和仪器搬家的的时间。日放炮数同不使用有线放炮相比，提高一倍以上。详细如图10和图11所示。

图10 无线加中继方式作业

图11 有线放炮方式作业

6 结束语

428XL仪器Laux—Encoder有线放炮系统，在不增加额外设备投资的情况下，有效解决了雨林、山地、沟壑等复杂地区由于通讯不畅而放炮困难的问题。它比428XL的LSS有线放炮系统适应性更强，更符合野外采集技术标准，连接结构更简单、可靠。428XL仪器Laux-Ecoder有线放炮系统在巴新热带雨林的实际运用表明，该有线放炮系统是地震队在热带雨林作业的首选方式，值得在国内外石油物探生产中大力推广应用。