和地震數(shù)據(jù)的質量控制。由于地震采集道數(shù)的激增以及邊緣領域的勘探使得有線系統(tǒng)的生產(chǎn)效率降低。在復雜難以進入的地區(qū)、環(huán)境易受破壞的地區(qū)，有線系統(tǒng)要由無線系統(tǒng)補充或替代(D. Mougenot, First Break, February 2010)。無線系統(tǒng)不是什么新鮮事物，但其造價昂貴并且傳統(tǒng)的天線很難使之實現(xiàn)同步。
從2005年以來，隨著低成本、低能耗的GPS芯片用于實現(xiàn)同步，無線系統(tǒng)變得越來越經(jīng)濟可靠。目前，在許多地區(qū)，高性價比的無線系統(tǒng)已經(jīng)替代了有線系統(tǒng)。在美國，無線系統(tǒng)的使用發(fā)展迅猛，在其他國家，如印度、中國、俄羅斯以及中東等國家，無線系統(tǒng)的使用仍處于萌芽期，其中一個原因是，這些國家的油公司仍舊希望數(shù)據(jù)采集時可以實現(xiàn)實時傳輸，就像有線系統(tǒng)一樣，因此，無線系統(tǒng)要想拓展市場份額必須提供實時傳輸?shù)哪芰Γ琖iFi技術的使用提供了這種可能性。
Sercel在研發(fā)UNITE無線系統(tǒng)時是首家把GPS及WiFi技術都考慮在內的公司，承包商根據(jù)客戶的需求可以選擇全盲采，盲采就是遠程自主單元(RAU)連續(xù)記錄GPS時間戳數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)稍后可以恢復出來，這就需要設備具有非常高的可靠性。通常，對位于WiFi天線附近的RAU，由于能夠檢查實時GPS同步和地震數(shù)據(jù)的質量，用戶會感覺更放心。對于其他的研究，比如記錄壓裂作業(yè)時微型地震活動，更需要通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡得到所有實時數(shù)據(jù)。由于在數(shù)據(jù)恢復過程中的靈活性，Sercel公司的UNITE很容易適應于各種需求，同時在傳感器的配置和電池的自主方面也提供了更大的選擇。 Sercel公司的 UNITE 無線系統(tǒng)
組成UNITE系統(tǒng)的遠程采集單元(RAU)與內部電池加起來的總重量小于2千克，它們像自動記錄儀一樣運轉。在RAU盒子的頂部(圖1)的半球形內包含有WiFi和GPS天線，狀態(tài)指示燈可以顯示RAU每個器件的即時狀態(tài)(GPS，WiFi，電池，儀表和傳感器)。下面部分由兩塊對應電路板組成，一個用來接檢波器，另外一個用來接外部電池。這個端口同樣也包含一個以太網(wǎng)接口，用來參數(shù)設置和數(shù)據(jù)回收，作為WiFi傳輸?shù)囊粋�補充。在盒子的下部有一個內置的鋰離子電池和一個能自主運行4周(12小時/天)的非易失性存儲器(16到32Gb)，還有一個無線射頻識別(RFID)，它會使為檢波點分配RAU序列號的任務變得簡單。
RAU有不同的版本，便于連接不同類型的檢波器(圖1)，1C版本的RAU連接標準檢波器連接器(KCK2)，這個連接器可與一個高靈敏度檢波器相連(e.g.SG-5)，也可與一串傳統(tǒng)的檢波器(e.g.SG-10)相連。RAU-3版本是與三個連續(xù)接收點的三套檢波器相連或與一個模擬三分量檢波器相連，對于這種版本，建議改用數(shù)字版本的RAU-D，在數(shù)字傳感器單元(DSU3SA)內部有一個基于MEMS技術的加速度傳感器，以上這些版本的采集單元都可以提供一個自主性延遲兩周(10小時/天)的可擴展內部電池(RAU eX)。與單個檢波器相連的模式可以很容易地埋置于地下，即使RAU的頂部離地表有10cm，也不影響GPS和WiFi的性能 (圖2)，并且在雪地或干的沙土地可以把它埋置的更深一些。
UNITE 無線系統(tǒng)的實時能力
按既定方案激活后，每個RAU進行連續(xù)記錄，儀器的質量控制和傳感器的周期運轉按設定運行，采集無需間斷，只要沿著測線移動與WiFi天線相連接的一個固定平板電腦(RAU野外中端)，數(shù)據(jù)及質控的結果就可以被遠程采收(圖3)。對于地震數(shù)據(jù)來說，炮點激發(fā)后(T0后幾秒)即回收可以加速進程，而不做聯(lián)系記錄，因為這樣記錄到的大部分都是環(huán)境噪音。遠程采收數(shù)據(jù)的方式與工區(qū)有關(步行、卡車、雪地車、汽艇、直升機…)。在儀器車里或營地的平板電腦通過以太網(wǎng)與服務器相連，這些服務器安裝了特定的e-UNITE軟件，用于處理和質控地震數(shù)據(jù)，這與Sercel的428XL有線系統(tǒng)非常相似。一炮數(shù)據(jù)一旦采收完畢, 就會生成一個可以實時顯示的SegD文件(圖4)，為了防止采收后數(shù)據(jù)存在問題，地震數(shù)據(jù)仍存放于每個RAU的循環(huán)存儲器上，直到連續(xù)采集幾周后才被覆蓋。
這樣的遠程采收不是實時的。對大工區(qū)來說，幾千個RAU和足夠數(shù)量的采收者三天時間就可以回收所有地震數(shù)據(jù)(R.McWhorter et al., First Break，January 2012)，因此為了保證地震數(shù)據(jù)的質量，客戶通常要求一定的實時能力。最基本的配置就是把一個高容量的WiFi天線(接入節(jié)點，CAN)連接到服務器上，離記錄儀的半徑在一定范圍內(1km視線范圍)的RAU的數(shù)據(jù)可以被實時存儲起來(圖5)。
如果UNITE用于補充有線系統(tǒng)，可以把附加的CAN天線連接到428XL的交叉站上(LAUX)，實現(xiàn)遠程實時接收多個RAU的數(shù)據(jù)。如果UNITE單獨使用，特別是用于固定排列的情況，比如用于被動油藏檢測，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(Mesh network)的特殊天線擴展了實時能力(圖6)。每個網(wǎng)孔節(jié)點先通過一個2.4GHz天線最多可與100個在800米半徑范圍內的RAU相聯(lián)系，網(wǎng)孔節(jié)點的間距能達到1500米，連續(xù)的數(shù)據(jù)流通過5.8GHz天線傳輸?shù)接涗泝x上，因此，RAU的數(shù)據(jù)可以在任何時間回收, 即便在生產(chǎn)過程中也可以，所采用的傳輸方式最好符合工區(qū)的條件和用戶的要求。由于在1000米視線區(qū)域內，通過一個免許可的無線通信技術，可以把數(shù)據(jù)安全存儲在記錄儀上，這使得UNITE無線系統(tǒng)具有多種靈活的使用方法。
UNITE無線系統(tǒng)的應用
在交通堵塞的地區(qū)、復雜難于進入的地區(qū)或環(huán)境易受破壞的地區(qū)，對于大3D工區(qū)，不管是可控震源還是炸藥震源都已經(jīng)布設了RAU寬排列進行采集(R.McWhorter et al.，F(xiàn)irst Break，January 2012)，受制于這樣的地形條件，加上當?shù)鼐用竦呐懦猓豢赡懿荚O有線系統(tǒng)(M.Lansley，F(xiàn)irst Break, January 2012)。如果RAU被偷，一個"LoJack"可以探測到(即便沒有連接外部電池)采集單元的大概位置，并通過WiFi遠程回收地震數(shù)據(jù)。大多數(shù)情況下，記錄儀周圍的RAU上的數(shù)據(jù)都是實時傳輸?shù)摹Ｃ刻欤陂_始采集之前由直升機對排列進行一個快速Q(mào)C。記錄過程中可以采用多種方式完成地震數(shù)據(jù)的遠程采收，許多承包商更傾向于在搬動RAU排列前收集數(shù)據(jù)。通常如果數(shù)據(jù)回收率能達到99.6%，就認為是非常成功的。全無線采集需要的人手相對于同等規(guī)模的有線采集來說少很多，但在電池管理、RAU分配以及數(shù)據(jù)采收方面則需要更為精細的管理監(jiān)督。
在通過城鎮(zhèn)、密林(樹冠遮擋了GPS同步)、靜水等區(qū)域時，許多承包商采用了UNITE做為428XL有線系統(tǒng)的補充(填入式)，這兩種采集系統(tǒng)采用同樣的電子設備、工作流程及服務器(但是需要不同的軟件)，這種組合接收到的數(shù)據(jù)可以生成到同一個Seg-D文件中。中國中石化做了幾個對比測試 (You Taoru et al.，Equipment for Geophysical Prospecting，3，2011)，測試結果顯示有線系統(tǒng)和無線系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)幾乎完全相同。目前，填入式UNITE已經(jīng)用于生產(chǎn)(M.Lansley, First Break, January 2012)，這種模式采集的數(shù)據(jù)及質控結果與有線系統(tǒng)采集的沒有差別，因此可以這樣說，無線系統(tǒng)并不是用來替代有線系統(tǒng)，而是根據(jù)地形條件做為有線系統(tǒng)的一種補充。UNITE系統(tǒng)的全實時能力主要應用于被動油氣監(jiān)測，特別是在非常規(guī)油氣藏液壓巖層斷裂過程中的監(jiān)測(P.Roche, New Technology Magazine，August 2010)。這種情況下，井眼四周要鋪設大排列的檢波點，用于檢測由高壓水造成的低幅度微地震，實時追蹤地震活動，用于裂縫成圖、優(yōu)化注水，并且檢查淺層水是否受到污染。對設備來說，由于要求檢波點間距要大，并且站點之間不能用明纜連接，特別是在鉆機墊四周雜亂無序的環(huán)境下更不能使用明纜(圖7)，因此最便捷的方式是使用像RAU這樣的具有WiFi和網(wǎng)狀網(wǎng)絡的自主站來實時回收數(shù)據(jù)。來自于每個由GPS精確同步的RAU的連續(xù)記錄能夠檢測定位微地震活動，通過UNITE記錄儀遠程控制這樣的監(jiān)測，如果用于控制和顯示的遠程客戶端通過互聯(lián)網(wǎng)連接，客戶端服務器可以實現(xiàn)無人操作。
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