GPS技术在山区石油地震勘探测量中的应用

GPS技术在山区石油地震勘探测量中的应用摘要：GPS技术在山区石油地震勘探测量中起到了重要的作用，能够为石油地球物理勘探提供质量保障，如果没有做好测量工作，不但会阻碍石油地震勘探项目，还会造成重大的经济损失。为此，首先阐述了GPS技术发展，其次分析了GPS技术在山区石油地震勘探测量中的应用，以期为区石油地震勘探测量提供参考。关键词：GPS技术；山区石油地震；勘探测量引言：据有关统计表明，2020年我国石油的产量远低于消费量，对外依存度持续递增。为了提高石油产量和储量，油田企业必须采用更加先进的技术手段，不断提高油田的勘探开发质量和效率。石油勘探开发的技术众多，而地震勘探是其中极其重要和关键的技术手段，是目前解决油气勘探问题最为有效的方法。1.GPS技术发展概述GPS技术是20世纪70年代由美国军方研制的一种由24颗卫星组成的圆轨、中距离全球卫星导航定位系统[1]。GPS技术主要由3个部分组成：空间控制部分，主要包括绕地球飞行的GPS卫星；地面控制部分，主要包括主控站、地面天线、监测站以及通讯辅助系统；用户装置部分，主要包括GPS接收机和卫星天线。GPS技术具有以下5个优点：GPS卫星的信号有2个中心频率，分别为1575.42MHz和1227.6MHz，均为低频信号，不但具有非常强的穿透能力，而且还具有一定的抗干扰能力，可以确保GPS技术全天候正常工作；GPS技术最初由24颗卫星组成，目前已经达到了31颗，基本达到了全球覆盖；GPS技术能够为用户提供高精度的三维定位、定速以及定时服务；GPS技术的功能比较全面，使用范围非常广泛；省时、快速、效率比较高。2.GPS技术在山区石油地震勘探测量中的应用分析2.1源驱动技术常规地震采集中，震源或者爆炸机操作手通过电台给仪器操作员报桩号后，操作员手动从SPS内选择当前要放的炮点桩号，通过XPS文件启动当前炮要用的排列，这种方法容易出现选错桩号的可能，且很难满足高效采集项目中生产需要。源驱动技术是在震源或者爆炸机上安装GPS，操作手到位后将当前坐标和ＲEADY信号发给仪器，仪器通过坐标自动检索当前炮点桩号，启动设计排列进行采集，这种方法避免了人为因素造成的错误，省时省力，且可以大大提高生产采集效率[2]。2.2定时采集技术伴随着地震勘探技术的发展，开始逐渐进入以小断块、小构造为勘探目标的高精度地震勘探时代，对地震资料的精度要求越来越高，这就对地震仪器的激发和接收系统之间的一致性提出了更高的要求，于是基于GPS授时技术的有线仪器定时采集技术开始被推广应用。传统有线仪器通过模拟电台进行记录系统和激发系统之间通讯，开工前需要进行电台延迟测试，在编码器进行电台延迟校正(有些电控系统自动进行延迟校正)，以补偿电台传输和电控箱体之间差异造成的延迟，保证激发源触发的同时记录系统能够开始数据采集，实现二者的系统同步。自动或者是手动设置电台延迟校正都只能为某一固定数据，实际上同一厂家同一型号的电台和电控箱体也存在不同的延迟数值，所以本身延迟校正就存在误差，有时不能满足项目甲方或者是相关标准的要求。在常规的有线仪器和地震激发系统都安装上GPS接收机，保证两套系统时间同步，编码器和译码器之间通过数字电台进行通讯保证激发和接收的高度同步，同步精度为GPS授时精度，一般在几十纳秒到一微秒之间。定时采集技术大大提高了地震采集仪器采集资料同步精度，也可实现多台地震仪器联合采集施工。2.3连续采集技术428XL连续采集技术即微地震采集模式“Microseismic”，最初应用于油气田开发阶段的压裂和油气藏动态监测[3]。采用428X等有线仪器进行城区、密林等复杂地表进行施工时，一般存在激发与采集系统之间的通讯问题，基于模拟和数字电台的传统采集方法一般会通过架设中继站解决通讯问题。通过428XL连续采集技术成功规避激发与采集系统之间的通讯问题和常规解决方案中繁琐的差转台架设和移动工作，成功解决了通讯受限区域的地震资料采集问题。连续采集技术通过采集过程中写入数据道头的GPS时间和装在激发端的辅助记录设备记录的TB及桩号坐标信息进行室内数据分离。GPS授时技术是保证激发和接收系统高精度的时间系统，为后期高精度的地震采集资料提供应用保障。2.4节点采集技术随着多项技术的进步，尤其是廉价、低耗、高精度的GPS芯片应用于地震仪器同步，存储式节点仪器开始出现在地震勘探市场。存储式节点仪器没有传统仪器辎重70%以上的电缆，大大提高设备的灵活性。存储式节点在采集过程中通过GPS授时保证激发和接收系统的时钟高度一致，室内根据激发源记录系统记录的每炮桩号及TB等信息和从节点内下载的原始数据，利用专业软件提取对应的有效数据(例如BGP国际部研发的SeisPro软件)。采集过程不需要记录系统(存储节点)与激发系统之间的通讯，因为这三种节点仪器在采集过程中没有任何生产数据和QC数据回传，所以被称为“盲采式”仪器。从上面数据处理流程可见，GPS授时技术是存储式节点仪器发展的关键技术。2.5无桩号施工技术由于近年来地震勘探高效采集技术的应用和对环保要求的提高，常规使用RTK进行点位测量、用旗子、纸条等标志物对点位标记的方法已经不能满足技术和环境的要求。同时，RTK定位过程中需要架设覆盖工区的基准站才能动态放样，通讯受阻时需要长时间的静态观测，于是基于OmniStar星基差分的无桩号施工技术开始在地震勘探中应用。OmniStar集团在1987年发明了一种采用多个站点提供的加权改正数，从而给用户提供一套优化的差分校正的方法，这种方法被称为广域差分GPS，因为在GPS定位过程中，不需要用户另外架设基站就能保证定位的高精度，所以被称为星基差分定位技术[4]。OmniStar采用独有的广域算法，提供一个恒定的不变量，与用户位置和基站位置无关，每个用户都用到所有基站提供的改正值。OmniStar提供三种服务：VBS、XP、HP，VBS的精度＜1m、XP＜150mm、HP＜100mm，在中国地区只提供VBS和XP服务。无桩号施工技术的地震采集作业中给推土机和可控震源安装OmniStarGPS接收机进行清线和采集作业，OmniStarGPS接收机安装在可控震源平板的正上方，采用辅助记录设备(如DSG)记录施工过程中的测量成果，精度可以替代RTK放样成果作为炮点成果。结束语：源驱动技术、定时采集技术、连续采集技术、节点采集技术、无桩号施工技术均属于能够被应用在山区石油地震勘探测量中的GPS技术。随着GPS技术的不断改进、完善，GPS技术在山区石油地震勘探测量中的应用也越来越多，GPS技术使石油地震勘探测量方法发生了变化，提高了石油地震勘探测量效果。参考文献：[1]袁俊,代伟明,李筠玲,等.4G对讲机在石油地震勘探野外生产中的使用[J].中国科技信息,2021,14:52-53.[2]董金伟,张宏,黄凯,等.无线节点采集技术在东部复杂地表区地震勘探中的应用及效果[J].地球物理学进展,2