海上拖纜多纜拖帶技術應用

景文科

（中海油田服務股份有限公司物探事業部，天津，300459）

1 專業名詞解釋

為了能理解文中的相關專業術語，下面對專業術語進行簡單的介紹，以此來加深對海洋物探勘探拖帶系統應用的理解掌握。

地震勘探船：海上地震工作是以地震隊(船)的組織形式來完成的。船舶上安裝地震采集記錄系統、震源控制系統、空氣壓力壓縮設備、導航定位設備等，使用海上專用的電纜和檢波器,在地震船航行中連續地進行地震波的激發和接收。船應該足夠大的馬力，才能拖得動這些設備，在采集時優先考慮效率因素，所以船舶的動力和機動性決定著采集的效率。

纜間距：電纜與電纜之間的橫向距離，常規作業一般為100米，海上電纜與電纜之間的間距主要是通過電纜之間的連接繩索的長度決定的。

震源陣列子陣間距：震源一般由多個子陣列組合而成，子陣列間的間距定義為子陣間距，震源系統的擴展一般采用自擴式擴展器，在最外側陣列上加裝分水葉片，陣列與陣列之間用一定長度的繩索纜間，拖帶同一側子陣從而實現整個源的布放。

電纜（排列）：在海洋地震勘探中，電纜拖在船后接收地震信號，由于電纜的比重與海水基本相同，在定深器的協助下，可沉放到任何深度，所以又稱等浮電纜，它內部除主要有海洋檢波器外，還有磁羅徑、羅經鳥、聲學鳥、RGPS、壓力傳感器、深度傳感器等。目前，主要使用的是sercel 生產的固體數字等浮電纜。

擴展器：一種用于海洋地震勘探的大型分水裝置，船舶擴展器絞車通過高強度迪尼瑪繩拖拽擴展器，裝有分水葉片的擴展器與拖拽繩索形成一定的夾角，在水流的作用下向外擴，從而拖帶電纜向外擴。目前多纜拖帶船主流使用的擴展器有BOAR 48和MODE 53。721船使用的是MODE53擴展器。

浮魚：一種具有2T浮力的浮體，用于控制電纜頭部的深度。通過定深繩與前導段連接在一起，使電纜的頭部達到設定的要求。

2 多源多纜水下拖帶原理

牽引式擴展方法是目前在海洋地震勘探作業船上使用最為廣泛的一種水下系統擴展方法，大量應用于對水下槍陣和電纜的擴展。牽引擴展方式的擴展原理：是借用水下擴展設備將電纜或槍陣擴展出去。目前主要用的擴展設備就是分水式擴展器。牽引擴展的方法主要是，將需要擴展的設備與擴展器用繩索相連，在擴展器在水流的作用下向外擴展的同時帶動被擴展設備向外擴展水下被擴展設備相對擴展位置可以用擴展的順序和擴展繩索的長度以及自身放出的距離來控制。這一方法主要用于多纜船作業中的電纜擴展和槍陣擴展，在三維勘探作業中，需要根據地下構造信息及需要獲得的采集需求設定電纜間距、震源間距、源距、最小偏移距及電纜的沉放深度等系統參數來滿足采集的目的，電纜的深度控制主要靠兩種水下設備完成，即前導段上的浮魚和電纜上的羅經鳥。

3 雙源多纜拖帶作業實際案例應用分析

實際作業中，按照作業參數，進行纜間擴展繩長度，浮魚定深長度及纜數及單根電纜長度進行配置，將拖拽擴展器主繩和和所拖帶的電纜整體放到目的長度，根據電纜網絡聲學配置計算，使電纜前部基本全部在一條直線上。由于拖纜式作業在不同區域進行作業，需要對電纜前部前導段下沉深度了解掌握。下面主要通過雙源12纜和雙源10纜不同電纜長度配置情況，前導段的實際放出的長度，分析對比前導段在不同速度直拖時的最深深度，以及在轉向情況下的最深深度，前導段放出的長度由ODIM遙控操作系統提供，前導段深度由工作艇測深儀測量而來，其數據可靠。

圖1 雙源12纜配置前導段放出長度

圖2 雙源10纜配置前導段放出長度

圖3 雙源12纜8100米配置直拖時前導段深度

圖4 雙源12纜8100米配置轉向時前導段深度

通過，以上數據分析可以得出，前導段放出的長度主要與電纜位置、電纜長度、電纜纜數有關系。在電纜長度配置一樣的情況下12纜與10纜前導段放出的長度相差105米，依12纜8100米前導段深度，測算其它纜數作業時，前導段的深度。為多纜拖帶作業在不同深度水域，在沉船、淺點等復雜作業提供理論指導作用，通過理論分析，結合實踐作業，形成一套行之有效的地震勘探作業拖帶方法應用。

3.1 深海域拖帶

前導段深拖作業模式已經完全滿足深海域作業。

3.2 淺海域拖帶

10纜及以上淺海域作業及淺點附近作業極具挑戰性，主要是因為前導段深拖時深度深，拖底后容易造成水下設備損壞。西非加蓬12纜超長纜采集項目執行中，工區水深變化大，從50米到300米，淺水區域最淺只有50米，對作業帶來極大挑戰，通過對比多次水下測量的前導段深度數據結合船和槍陣浮體的相對位置，確定加裝第二個浮魚的位置（常規每根纜1個浮魚），避免作業時加裝的浮魚和槍陣浮體及炮纜纏繞在一起。經過實地測量和理論測算，成功實現了電纜17米作業深度下，淺于50米水深的12纜作業。

3.3 高密度12纜作業

目前常規的雙源12纜三維采集作業，主要是指電纜間距100米。東海某工區為了提高采集密度，采用電纜間距50米作業，即總間距從1100米變成550米，需要將MODE53擴展器擴力降到最低，然而擴力只能變化到最小的加零模式，其他的方式對擴展器的擴力無法改變。在沒有任何實踐經驗可參考的情況下，通過反復對比之前各個工區放纜參數，最后決定將之前電纜和擴展器之間長度為100米的輔拖繩，更改為250米，并通過反復調節纜間繩的細小長度，最終實現了12纜50米纜間距的高密作業。

4 小結

通過上面的拖帶原理的解釋和具體案例的分析，不難得出，海上8纜到12纜的拖纜式拖帶作業均采用擴展器拖帶電纜，電纜連電纜的模式進行采集作業。該模式也是目前主流的拖帶方式，然而，在多纜作業下也有不少棘手的共同問題有待解決，尤其是在12纜和10纜作業下，主要問題如下：

（1）最外層兩根電纜的前導段經常性的在扁擔處出現光纖斷裂、鳥通訊線路斷裂

原因分析：因為前導段在扁擔處折度大，一般在90度，長時間拖帶，扁擔鋼絲折斷，前導段保護鋼絲鎧甲也出現斷裂，導致內部線路和光纖損壞。

現階段采取的措施：目前沒有行之有效的解決辦法，屬于正常損耗，建議轉向換線時增大轉向半徑，但是這樣做的話，有會減低作業效率。

（2）邊纜線性抖動噪音大

原因分析：經過現場觀察和分析，抖動噪音來源于擴展器的上下跳動和水流對拖帶繩和前導段的沖擊共同作用下，引起共振并不斷傳導所致。

現階段采取的措施：拖帶輔繩長度由70米變為100米，輔拖帶繩選擇帶有減震效果的繩索，并且在邊纜多加一根固體前彈，衰減前導段抖動，有效地壓制了線性抖動噪音，滿足作業要求。

海上拖纜采集作業技術在不斷成熟，海上拖纜拖帶技術也趨于成熟，在實際拖帶過程中也不斷有新的問題出現，通過發現問題，解決問題，不斷地積累實踐經驗，結合理論分析，形成新時代新的拖帶技術理念，旨在提高采集作業效率和提供高質量、高品質地震資料。