GPS技術(shù)在山區(qū)石油地震勘探測量中的應(yīng)用

GPS技術(shù)在山區(qū)石油地震勘探測量中的應(yīng)用摘要：GPS技術(shù)在山區(qū)石油地震勘探測量中起到了重要的作用，能夠為石油地球物理勘探提供質(zhì)量保障，如果沒有做好測量工作，不但會阻礙石油地震勘探項目，還會造成重大的經(jīng)濟損失。為此，首先闡述了GPS技術(shù)發(fā)展，其次分析了GPS技術(shù)在山區(qū)石油地震勘探測量中的應(yīng)用，以期為區(qū)石油地震勘探測量提供參考。關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；山區(qū)石油地震；勘探測量引言：據(jù)有關(guān)統(tǒng)計表明，2020年我國石油的產(chǎn)量遠低于消費量，對外依存度持續(xù)遞增。為了提高石油產(chǎn)量和儲量，油田企業(yè)必須采用更加先進的技術(shù)手段，不斷提高油田的勘探開發(fā)質(zhì)量和效率。石油勘探開發(fā)的技術(shù)眾多，而地震勘探是其中極其重要和關(guān)鍵的技術(shù)手段，是目前解決油氣勘探問題最為有效的方法。1.GPS技術(shù)發(fā)展概述GPS技術(shù)是20世紀(jì)70年代由美國軍方研制的一種由24顆衛(wèi)星組成的圓軌、中距離全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)[1]。GPS技術(shù)主要由3個部分組成：空間控制部分，主要包括繞地球飛行的GPS衛(wèi)星；地面控制部分，主要包括主控站、地面天線、監(jiān)測站以及通訊輔助系統(tǒng)；用戶裝置部分，主要包括GPS接收機和衛(wèi)星天線。GPS技術(shù)具有以下5個優(yōu)點：GPS衛(wèi)星的信號有2個中心頻率，分別為1575.42MHz和1227.6MHz，均為低頻信號，不但具有非常強的穿透能力，而且還具有一定的抗干擾能力，可以確保GPS技術(shù)全天候正常工作；GPS技術(shù)最初由24顆衛(wèi)星組成，目前已經(jīng)達到了31顆，基本達到了全球覆蓋；GPS技術(shù)能夠為用戶提供高精度的三維定位、定速以及定時服務(wù)；GPS技術(shù)的功能比較全面，使用范圍非常廣泛；省時、快速、效率比較高。2.GPS技術(shù)在山區(qū)石油地震勘探測量中的應(yīng)用分析2.1源驅(qū)動技術(shù)常規(guī)地震采集中，震源或者爆炸機操作手通過電臺給儀器操作員報樁號后，操作員手動從SPS內(nèi)選擇當(dāng)前要放的炮點樁號，通過XPS文件啟動當(dāng)前炮要用的排列，這種方法容易出現(xiàn)選錯樁號的可能，且很難滿足高效采集項目中生產(chǎn)需要。源驅(qū)動技術(shù)是在震源或者爆炸機上安裝GPS，操作手到位后將當(dāng)前坐標(biāo)和ＲEADY信號發(fā)給儀器，儀器通過坐標(biāo)自動檢索當(dāng)前炮點樁號，啟動設(shè)計排列進行采集，這種方法避免了人為因素造成的錯誤，省時省力，且可以大大提高生產(chǎn)采集效率[2]。2.2定時采集技術(shù)伴隨著地震勘探技術(shù)的發(fā)展，開始逐漸進入以小斷塊、小構(gòu)造為勘探目標(biāo)的高精度地震勘探時代，對地震資料的精度要求越來越高，這就對地震儀器的激發(fā)和接收系統(tǒng)之間的一致性提出了更高的要求，于是基于GPS授時技術(shù)的有線儀器定時采集技術(shù)開始被推廣應(yīng)用。傳統(tǒng)有線儀器通過模擬電臺進行記錄系統(tǒng)和激發(fā)系統(tǒng)之間通訊，開工前需要進行電臺延遲測試，在編碼器進行電臺延遲校正(有些電控系統(tǒng)自動進行延遲校正)，以補償電臺傳輸和電控箱體之間差異造成的延遲，保證激發(fā)源觸發(fā)的同時記錄系統(tǒng)能夠開始數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)二者的系統(tǒng)同步。自動或者是手動設(shè)置電臺延遲校正都只能為某一固定數(shù)據(jù)，實際上同一廠家同一型號的電臺和電控箱體也存在不同的延遲數(shù)值，所以本身延遲校正就存在誤差，有時不能滿足項目甲方或者是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。在常規(guī)的有線儀器和地震激發(fā)系統(tǒng)都安裝上GPS接收機，保證兩套系統(tǒng)時間同步，編碼器和譯碼器之間通過數(shù)字電臺進行通訊保證激發(fā)和接收的高度同步，同步精度為GPS授時精度，一般在幾十納秒到一微秒之間。定時采集技術(shù)大大提高了地震采集儀器采集資料同步精度，也可實現(xiàn)多臺地震儀器聯(lián)合采集施工。2.3連續(xù)采集技術(shù)428XL連續(xù)采集技術(shù)即微地震采集模式“Microseismic”，最初應(yīng)用于油氣田開發(fā)階段的壓裂和油氣藏動態(tài)監(jiān)測[3]。采用428X等有線儀器進行城區(qū)、密林等復(fù)雜地表進行施工時，一般存在激發(fā)與采集系統(tǒng)之間的通訊問題，基于模擬和數(shù)字電臺的傳統(tǒng)采集方法一般會通過架設(shè)中繼站解決通訊問題。通過428XL連續(xù)采集技術(shù)成功規(guī)避激發(fā)與采集系統(tǒng)之間的通訊問題和常規(guī)解決方案中繁瑣的差轉(zhuǎn)臺架設(shè)和移動工作，成功解決了通訊受限區(qū)域的地震資料采集問題。連續(xù)采集技術(shù)通過采集過程中寫入數(shù)據(jù)道頭的GPS時間和裝在激發(fā)端的輔助記錄設(shè)備記錄的TB及樁號坐標(biāo)信息進行室內(nèi)數(shù)據(jù)分離。GPS授時技術(shù)是保證激發(fā)和接收系統(tǒng)高精度的時間系統(tǒng)，為后期高精度的地震采集資料提供應(yīng)用保障。2.4節(jié)點采集技術(shù)隨著多項技術(shù)的進步，尤其是廉價、低耗、高精度的GPS芯片應(yīng)用于地震儀器同步，存儲式節(jié)點儀器開始出現(xiàn)在地震勘探市場。存儲式節(jié)點儀器沒有傳統(tǒng)儀器輜重70%以上的電纜，大大提高設(shè)備的靈活性。存儲式節(jié)點在采集過程中通過GPS授時保證激發(fā)和接收系統(tǒng)的時鐘高度一致，室內(nèi)根據(jù)激發(fā)源記錄系統(tǒng)記錄的每炮樁號及TB等信息和從節(jié)點內(nèi)下載的原始數(shù)據(jù)，利用專業(yè)軟件提取對應(yīng)的有效數(shù)據(jù)(例如BGP國際部研發(fā)的SeisPro軟件)。采集過程不需要記錄系統(tǒng)(存儲節(jié)點)與激發(fā)系統(tǒng)之間的通訊，因為這三種節(jié)點儀器在采集過程中沒有任何生產(chǎn)數(shù)據(jù)和QC數(shù)據(jù)回傳，所以被稱為“盲采式”儀器。從上面數(shù)據(jù)處理流程可見，GPS授時技術(shù)是存儲式節(jié)點儀器發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。2.5無樁號施工技術(shù)由于近年來地震勘探高效采集技術(shù)的應(yīng)用和對環(huán)保要求的提高，常規(guī)使用RTK進行點位測量、用旗子、紙條等標(biāo)志物對點位標(biāo)記的方法已經(jīng)不能滿足技術(shù)和環(huán)境的要求。同時，RTK定位過程中需要架設(shè)覆蓋工區(qū)的基準(zhǔn)站才能動態(tài)放樣，通訊受阻時需要長時間的靜態(tài)觀測，于是基于OmniStar星基差分的無樁號施工技術(shù)開始在地震勘探中應(yīng)用。OmniStar集團在1987年發(fā)明了一種采用多個站點提供的加權(quán)改正數(shù)，從而給用戶提供一套優(yōu)化的差分校正的方法，這種方法被稱為廣域差分GPS，因為在GPS定位過程中，不需要用戶另外架設(shè)基站就能保證定位的高精度，所以被稱為星基差分定位技術(shù)[4]。OmniStar采用獨有的廣域算法，提供一個恒定的不變量，與用戶位置和基站位置無關(guān)，每個用戶都用到所有基站提供的改正值。OmniStar提供三種服務(wù)：VBS、XP、HP，VBS的精度＜1m、XP＜150mm、HP＜100mm，在中國地區(qū)只提供VBS和XP服務(wù)。無樁號施工技術(shù)的地震采集作業(yè)中給推土機和可控震源安裝OmniStarGPS接收機進行清線和采集作業(yè)，OmniStarGPS接收機安裝在可控震源平板的正上方，采用輔助記錄設(shè)備(如DSG)記錄施工過程中的測量成果，精度可以替代RTK放樣成果作為炮點成果。結(jié)束語：源驅(qū)動技術(shù)、定時采集技術(shù)、連續(xù)采集技術(shù)、節(jié)點采集技術(shù)、無樁號施工技術(shù)均屬于能夠被應(yīng)用在山區(qū)石油地震勘探測量中的GPS技術(shù)。隨著GPS技術(shù)的不斷改進、完善，GPS技術(shù)在山區(qū)石油地震勘探測量中的應(yīng)用也越來越多，GPS技術(shù)使石油地震勘探測量方法發(fā)生了變化，提高了石油地震勘探測量效果。參考文獻：[1]袁俊,代偉明,李筠玲,等.4G對講機在石油地震勘探野外生產(chǎn)中的使用[J].中國科技信息,2021,14:52-53.[2]董金偉,張宏,黃凱,等.無線節(jié)點采集技術(shù)在東部復(fù)雜地表區(qū)地震勘探中的應(yīng)用及效果[J].地球物理學(xué)進展,2