海上拖纜地震采集系統(tǒng)電纜檢測要求

李銘　陸響暉

【摘? 要】海上拖纜地震采集系統(tǒng)是海洋石油地球物理勘探重要水下數(shù)據(jù)采集部分，對電纜工作段進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)檢測能夠有效提高工作段的可靠性，本文通過對拖纜工作段輸入電源濾波分析、檢波器極性分析、采集板技術(shù)指標(biāo)和內(nèi)芯檢測，能夠有效提高拖纜工作段質(zhì)量工藝，減少作業(yè)過程中故障頻率，降低作業(yè)成本，提高其作業(yè)可靠性。

【關(guān)鍵詞】海洋地球物理勘探;拖纜工作段;檢波器;采集板;可靠性

Abstract：The marine streamer seismic acquisition system is an important underwater data acquisition part of the marine geophysical exploration.The high standard detection of the cable working section can effectively improve the reliability of the working section.In this paper，the quality and technology of the working section of the streamer can be effectively improved through the filtering analysis of the input power supply of the working section of the streamer，the polarity analysis of the geophone，the technical indicators of the acquisition board and the inner core detection Reduce the failure frequency in the process of operation，reduce the operation cost and improve the operation reliability.

Key words：Marine geophysical exploration，streamer working section，geophone，acquisition board，reliability

1.引言

海上拖纜地震采集系統(tǒng)主要應(yīng)用于勘察船、物探船的地震數(shù)據(jù)采集作業(yè)，能夠完成二維、三維采集作業(yè)以及斜纜、深纜等新方法采集作業(yè)。目前國際先進(jìn)的采集系統(tǒng)最大支持24纜地震數(shù)據(jù)采集，單纜2000道可實(shí)現(xiàn)0.5ms的采樣率，最大工作水深超過100米。

2.拖纜工作段

拖纜工作段是海上地震采集系統(tǒng)的重要水下組成部分，用于實(shí)現(xiàn)地震信號的采集、處理和傳輸。電纜具有對稱分布、無方向性特點(diǎn)，可通過檢波器的單檢、組合分布，填充膠及固體發(fā)泡等方式最大限度降低接收噪音以及減小對海洋環(huán)境的污染。

3.檢測要求

拖纜工作段主要由電纜骨架、采集板、檢波器、芯線組成，成品工作段質(zhì)量工藝的好壞與各個(gè)組成部分密不可分，任何組成部分工藝不合格將會(huì)直接降低拖纜工作段的可靠性，甚至無法繼續(xù)使用，給使用單位造成重大損失。

3.1電源濾波處理

電源線是干擾傳入設(shè)備和傳出設(shè)備的主要途徑，通過電源線電網(wǎng)的干擾可以傳入整個(gè)拖纜采集系統(tǒng)，干擾設(shè)備的正常工作，降低數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，影響鳥線通訊，甚至出現(xiàn)丟失振子導(dǎo)致數(shù)字包不能正常工作等現(xiàn)象，因此對電纜電源輸入端進(jìn)行有效的直流電源濾波，提高其電磁兼容（EMC，Electro Magnetic Compatibility）性能，能夠有效抑制和消除強(qiáng)電磁干擾，提高拖纜采集系統(tǒng)的抗干擾能力。

首先對電源直接進(jìn)行干擾測試，圖1為直接對電源輸出進(jìn)行測試結(jié)果，分別測試電源正對地和電源負(fù)對地的干擾：紅色為電源正所測干擾，棕色為電源負(fù)所測干擾。由圖可知在未濾波的情況下電源正負(fù)的干擾基本相同。

之后將濾波器放置在電源機(jī)柜內(nèi)部進(jìn)行濾波，加負(fù)載測試濾波前后效果。圖2位內(nèi)置濾波器電源濾波前后對比圖：紅色為未濾波干擾波形，棕色為濾波波形。由圖可知濾波前后效果無明顯變化，因?yàn)闄C(jī)柜內(nèi)插線板附件線路比較多且布線很亂造成線間干擾，導(dǎo)致濾波效果不明顯。

最后將濾波器放置在機(jī)柜外進(jìn)行電源濾波，由于鳥線輸出頻率為24kHz左右，并且鳥線所受干擾比較嚴(yán)重，因此為使測試圖形更準(zhǔn)確，測試頻率范圍選在10kHz～200kHz。圖3為外置濾波器測試效果：紅色為濾波后測試點(diǎn)波形，棕色為濾波前測試點(diǎn)波形。由圖3我們可以看出濾波后電源干擾的幅值有大幅度抑制，完全滿足對系統(tǒng)的使用。

3.2檢波器極性檢測

電纜制造生產(chǎn)過程中，檢波器極性檢測是提高工作段可靠性重要環(huán)節(jié)。檢波器安裝時(shí)，通常根據(jù)檢波器芯線抽頭顏色判斷檢波器極性正負(fù)，但不能夠完全保證其準(zhǔn)確率，因此單纜測試系統(tǒng)對整段電纜的檢波器進(jìn)行極性測試。

單纜測試系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)處理接口板電源控制模塊構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)電纜日月檢、實(shí)時(shí)顯示波形及極性分析功能。圖4為檢波器極性正測試結(jié)果，圖5為檢波器極性負(fù)測試結(jié)果。由圖可知，當(dāng)檢波器極性為正時(shí)，界面同時(shí)顯示為綠色;界面同時(shí)顯示為紅色時(shí)，說明檢波器極性為負(fù)，需要對檢波器進(jìn)行重新焊接安裝。

通過對檢波器極性檢測，不僅能夠及時(shí)更正錯(cuò)誤極性，同時(shí)能夠檢測該道序是否為弱道或死道，掌握工作段各個(gè)道序工作狀態(tài)，提高工作段的可靠性。

3.3采集板檢測

采集板是電纜工作段的數(shù)據(jù)采集單元，主要實(shí)現(xiàn)對檢波器信號放大、24位模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)上傳功能，采集板技術(shù)參數(shù)是否合格直接影響采集到的地震數(shù)據(jù)質(zhì)量，因此對采集板進(jìn)行指標(biāo)檢測非常重要。

采用單纜測試系統(tǒng)對工作段進(jìn)行正弦波模擬回環(huán)測試（T0）和正弦波數(shù)字回環(huán)測試（T12）。正弦波模擬回環(huán)測試能夠?qū)Σ杉娐非岸斯Ψ拧⒛?shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)字濾波元器件檢測是否正常工作;正弦波數(shù)字回環(huán)測試單獨(dú)對數(shù)字濾波處理進(jìn)行檢測，檢測采集電路是否能夠?qū)ε渲弥噶钸M(jìn)行正確的解析。其測試指標(biāo)為總諧波畸變和信噪比，要求信噪比不小于115dB，諧波畸變小于0.0005%。

圖6為工作段正弦波模擬回環(huán)測試結(jié)果，圖7為正弦波數(shù)字回環(huán)測試結(jié)果。

從圖中我們可知直觀看到，該工作段8塊采集板的每個(gè)通道指標(biāo)參數(shù)是否合格，采集板參數(shù)一致性是否良好，及時(shí)更換指標(biāo)不合格采集板，保證拖纜工作段采集數(shù)據(jù)質(zhì)量的可靠性。其中，表1列出了采集板各個(gè)參數(shù)指標(biāo)。

4.總結(jié)

海上拖纜工作段是拖纜采集系統(tǒng)的重要組成部分，通過對工作段輸入電源濾波檢測改進(jìn)、檢波器、采集板和電纜芯線檢測，能夠有效提高拖纜工作段的質(zhì)量可靠性，降低電纜故障率，提高正常采集作業(yè)過程中工作效率、為降低生產(chǎn)成本提供了可靠保障，同時(shí)為推進(jìn)國產(chǎn)拖纜地震采集系統(tǒng)的應(yīng)用化及產(chǎn)業(yè)化打下了良好的基礎(chǔ)。

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（作者單位：中海油田服務(wù)股份有限公司物探事業(yè)部;中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七0八研究所）