让OBS采集效率碎片化不再是问题

一个新的端到端技术组合解决了大型项目中的低效问题。

编译 |  大安 影子

海底地震数据(OBS)采集技术是建立高质量地震数据集的有效手段，但由于操作效率低，大型勘探项目难以实现OBS的目标。在源头控制、节点管理、参与操作的船只数量以及所生成的各种数据集的质量保证/质量控制(QA/QC)方面均存在挑战。作业的规模以及每个步骤中固有的相互依赖性，使项目持续时间大大增加，在数据采集过程的每个阶段均存在这种情况。为了解决低效问题，为大型项目提供规模效率，需要采用新的整体OBS采集技术。

通过实现更好的地球物理学技术应用并快速将其提供给E＆P地球物理学家来提高数据的价值，并将数据采集操作提升到新的水平，其关键是一种以数据为中心的方法。由尖端的软件驱动，“智能”硬件正在OBS领域中实现数字化转型。

ION公司在经营自己的海底业务期间，利用了公司所设想的最佳技术应用，开发了名为4Sea的端到端OBS产品。4Sea技术的目标是将数据采集作业的每一步衔接起来，在每个阶段测算综合性能效益，以获得更经济、更省时的结果。

01. 采集计划及优化

一旦完成初步勘察设计并满足所有地球物理成像要求，就可以开始规划作业。如下图所示，在ION的MESA SimSurvey软件中，基于地球物理目标、设备效率和相关成本的约束，模拟多个采集场景，选择最优方案。

•调查面积：344平方公里(133平方英里)

•水深：80米(262英尺)

•绘图：并行拍摄，18000个节点(串行节点运行)

»»模板尺寸：5200米×5200米(17060英尺×17060英尺)

»»接收网格：100米×100米(328英尺×328英尺)

»»信号源：双源，25米(82英尺)炮间距，50米(164英尺)线距

模拟的重点是使用ION的SailWing源转向系统与传统的拖缆定位器相对比，成本和时间的差别。结果如表1所示。

表1.使用SailWing源转向系统与传统的拖缆定位器装置结果比较。

结果表明，使用一艘装备有SailWing装置的震源船，可降低总测量成本15%，仅多用两天即可完成。

由于OBS的特性，OBS作业越来越多地集中在拥挤的近海环境中，在大量油轮、补给船和潜水作业之间进行地震采集。ION公司的Marlin软件提供了一个数字化平台，将船舶航线计划可视化并与跨现场作业的多个运营商共享，在基于规则化的环境和措施中安全地优化调度，预见并避免船舶与固定设施之间的冲突，改进设备性能。MESA SimSurvey的运营计划被纳入Marlin的总体规划中，进行最终优化，并与该区域的其他运营商进行沟通。

02. 数据采集

自动化是安全、高效运营的关键。Gator是一个软件包，可以跨多个震源船和数据采集船驱动实时命令和控制，它是DataHub系统的基础，DataHub是一个存储与调查有关的所有信息和数据的中央数据仓库，同时也是一个高效、集成的软件系统，能够提供自动化的工作流程，从预绘图信息到节点连接/分离过程的控制、数据源控制、地震数据的下载，自动实现结果的质量保证和质量控制。

节点部署和检索的速度可能是控制调查持续时间的最大因素，自动化后甲板系统使该过程更加迅速, 节点处理船能够以更高的速度运行，实现以高达5节的速率进行检索可以显著减少整个项目过程中的总船舶运行时间。灵活性是该系统设计的核心理念，其关键特点是能够与几乎任何海底节点兼容，从而具备前所未有的灵活性。

由于是自动化运行，后甲板系统也减少了船员人数需求，将HSE暴露风险降到最低。在DataHub系统的控制下，后甲板系统可以在任意间距内将节点连接到载波上，从而支持并简化了现代测绘理念，比如随机压缩传感技术。

调查方案还要求改进震源船的性能，是由SailWing主动动力源转向提供的。这种分段箔式分流器(SFD)取代了传统的拖缆定位分流器，能够允许线路转弯更快，单空气枪组合震源更容易操作，在线维护更加简单安全，阻力更小，更加符合地球物理学，阵列稳定性更加一致(例如：4-D重复性)。水内设备整体宽度更小对于现有基础设施更安全、更容易通过 (图1)。

图1所示:本图是一个双源配置的平面图，右舷侧源使用传统的转向器(拖缆定位器)及其专用的牵引绳，而左舷侧源使用SFDs转向器，三个子数组中每个数组对应一个SFD转向器。(来源:ION)

在今年早些时候的一个项目中，线路转向时间减少了66%，表1反映了项目模拟中使用的时间。

03. 数据QA / QC挑战

当前许多海底节点(OBN)实际的工作情况是一个独立的孤岛，具有多种不同的软件以及数据格式，导入/导出步骤繁琐，甚至还有使用电子邮件来传输操作信息。其结果是劳动强度大，易出错，且有丢失信息的风险。面临更大的挑战是，OBN领域的数据密度和数据采集频率不断增加，目前的传统方法无法审查太多的数据。集中式DataHub系统可以通过集成的软件系统和自动化工作流程提供了一个中央数据存储库——无需导入/导出步骤，不会导致数据重复和数据丢失，最重要的是，提高了工作效率和数据存储质量。

ION的方法是使用并行处理系统，自动处理地震数据，注重生成通过/失败属性信息，使船上人员专注于真正需要他们关注的问题。使用属性映射作为QC分析的主要接口。震源和接收器的状态都由表示属性的彩色点表示，可以显示QC指标的基本获取状态或通过/失败状态(图2)。

图2: 集成、全面、可配置且易于使用的工具和工作流程为自动化QA/QC功能和数据传输提供了转换范例。(来源:ION)

系统架构允许用户单击彩色圆点，向下查看问题并根据需要采取纠正措施。该显示界面还提供了查看总体进展的视图。整个系统支持云计算，允许与其他陆上用户共享该视图。由于仅共享属性，数据带宽需求降到最低。

04. 结论

全新的集成系统架构，旨在解决OBS效率低下问题，通过改善数据完整性和更快的数据传输，帮助提高OBS数据价值；同时减少操作环节以降低HSEQ风险暴露率；通过大幅度提高工作效率，最终达到提高OBS经济效益的目的。石