Fairfield Nodal - автономная система, имеется аналогичная концепция для их успешного океанского дна пакетов записи. Они сочетают в себе схемы приобретения прибора и батареи в отдельный, самостоятельный пластиковый цилиндр, который размещается на земле или закапывают вровень с поверхностью. Блоки собираются после использования и помещаются в стойку, которая извлекает данные и заряжает аккумулятор.
Wireless Seismic Inc также является бескабельной системой, работающей в режиме реального времени, но исключающая большую часть обычной беспроводной инфраструктуры за счет использования приемных устройств в качестве радиорелейных реле. Сейсмические данные, полученные от местной группы приборов, передаются вниз по линии от станции до станции. Потому что расстояние реле коротко, радиоприемники могут быть низкой мощности и все еще достигать разумной ширины полосы частот. После того, как данные со всех блоков в линии, собранные на базовой станции, передается по беспроводному каналу на Центральный регистратор.
Инструкции и параметры получения могут быть отправлены в резервную копию линии с использованием того же подхода. Поскольку система работает в режиме реального времени, она обеспечивает мониторинг шума и полный набор интерактивных функций самотестирования. Центральная система записи напоминает кабельную систему по форме и функциональности (но при этом не является таковой).
С помощью сейсмической системы в режиме реального времени центральная диспетчерская (сейсмостанция) получает все данные, собранные с бескабельных датчиков, что позволяет обеспечить качество в режиме реального времени. Большая часть работы, проводимой с использованием бескабельных систем, была проделана для “заполнения” в сочетании с обследованием на основе кабелей. Это, как правило, область с особенно трудным доступом, или где требуются дополнительные каналы для улучшения разрешения по интересной цели. В настоящее время очень немногие экипажи работают исключительно с высококанальным множеством бескабельных устройств сбора данных, но их количество будет расти. Имеются некоторые эпизодические сообщения о значительном повышении эффективности, что приводит к ускорению обследований с меньшими экипажами.
Глава 2. Примеры применения
Последние годы многие бескабельные проекты стали обусловлены соблюдением безопсности здоровья, техникой безопасности, защитой окружающей среды (HSE) и соображениями доступности. Использование бескабельных систем было способно значительно уменьшить воздействие на окружающую среду и получить более легкий доступ к экологически уязвимым областям. Получение необходимых разрешений от государственных и местных департаментов недропользования часто могут занимать месяцы.
С бескабельными след гораздо меньше, чем это требуется для кабеля на основе операции (где профиль через растительность распространен), нефтегазовые компании могут аргументировать доступ для лиц, которые дают разрешения на проведение работ, во многих случаях, получить более быстрый доступ к своим областям интересов.
Второй ключевой фактор повышения производительности HSE приходит от разницы в весе между кабельными и бескабельными системами. Бескабельные системы на 50% легче (или даже больше чем 50%), чем их кабельные аналоги. Большинство кабелей весят в диапазоне от 16 до 23 кг, а также неудобным в обращении, создавая небезопасные условия переноса на пересеченной местности.
Бескабельные системы узлового типа не только изменчивы по весу в меньшую в сторону облегчения, но и в сторону утяжеления, для простоты развёртывания на месте. Это подразумевает использование меньших и более производительных рабочих бригад с уменьшением затрат человеко-часов. Более того, снижение веса позволяет снизить транспортные расходы, выброс выхлопных газов в атмосферу, меньше использовать вспомогательное оборудование (такое как тележки, вертолёты, вездеходы).
В последние несколько лет достижения в бескабельных системах стали возможны благодаря использованию технологий из других отраслей, особенно военной. Такими ключевыми технологиями являются детектор света и измерения расстояния (Light Detection and Ranging, LiDAR) и система глобального позиционирования (Global Positioning Systems, GPS).
При интегрировании этого в рабочий поток сбора данных эти технологии позволяют снизить риски HSE. LiDAR является актуальной компиляцией технологий, заимствованных из аэрокосмической, оборонной и сельскохозяйственной отраслей.
В этой компиляции цифровая модель рельефа даёт на выходе точное отображение рельефа в данной местности. Цифровая модель рельефа становится значительными входными данными для геоинформационной системы, которая позволяет интегрировать и отображать географическую ссылаемую информацию в цифровой компьютерный формат. Цифровая модель рельефа может быть интегрирована с другими базами данных, такими как растительные и городские модели (какие зоны охватываются растительным покровом или застройкой).
Это создаёт реальное представление о районе проведения работ, визуализированное в 3D, и позволяющее осуществлять навигацию как в поле, так и в офисе. Используя эти технологии, нефтегазовые компании и сейсмические подрядчики способны выявлять потенциально запретные зоны, такие как крутые склоны, ареалы обитания охраняемых животных или растительности, системы полива или же трубопроводы.
Также бескабельные системы развивались в плане обеспечения развёртывания расстановки на осложнённой разнообразной местности. В 2008 году для проверки перспективности бескабельного оборудования компанией E&P и её подрядчиками были проведены работы с использованием системы Firefly в различных местностях: гор западной части Колорадо, лесах восточного Техаса, солёных плато восточной части центрального Китая, заболоченных регионах Мексики.
Сложная гористая местность западного Колорадо была неоднородно распределена между государственными и частными владениями. Работы осложнялись ареалами обитания диких животным и ирригационной системой местных фермеров.
Рис. 5 Карта района в Техасе
Первоначально в данной местности планировались работы с использованием кабельной системы, но с учётом ограниченности времени (до начала сезона охоты) и бюджета (с учётом сложного рельефа и ограничений разрешения доступа на частную собственность) в проекте оказалось более выгодным использование бескабельной системы. В итоге работы были выполнены в пределах поставленных сроков и бюджета.
В восточном Техасе (в районе Доусона) (Рис.5) в схожих рамках бюджета и времени бескабельная система оказалась эффективнее в условиях сильно залесёности местности, сильной пересечённости участка дорогами, активной разработке шахт и большого количества ферм. Аналогичное превосходство бескабельных систем над кабельными наблюдалось и на участке в пределах Внутренней Монголии (Китай), где наблюдалась удалённость от какой-либо инфраструктуры.
Устройство бескабельных систем можно рассмотреть на примере отечественной автономной системы Scout-1 производства саратовской компании «ОАО СКБ СП».
Эта система включает в себя: систему управления данными, полевые блоки сбора данных, модули заряда батарей и сбора данных.
В системе производится 24-хразрядная оцифровка сейсмических сигналов, в модули встроены GPS и синхронизируемые с его помощью часы, флеш-память. [2]
Система позволяет подключать неограниченное число каналов, ведёт запись в течении 25 суток, совместима с вибрационными, взрывными и другими импульсными источниками возбуждения сейсмических колебаний.
Рис.6. Конструкция автономных блоков
В автономные блоки встроены Wi-Fi модули для беспроводной передачи данных, высокоскоростной порт Ethernet для быстрой передачи данных по проводу, разъём бля подключения аналоговых геофонов, датчик Холла для управления питанием (Рис.6, Рис.7).
Схожее устройство имеют и другие бескабельные системы. Отличаются только характеристики. Стоит отметить, что на настоящий момент GPS в автономных блоках используется не только для синхронизации времени, но и для автоматической привязки автономного регистратора к определённому пикету на профиле. [2]
Рис.7. Схема устройства автономного блока
Даже при отключенном GPS синхронизация времени сохраняется на протяжении определённого временного промежутка (Scout-1 сохраняет на протяжении более двух часов). Это возможно благодаря встроенному тактовому генератору. [3]
Кроме того, есть генератор тестовых сигналов, позволяющий проводить предварительное тестирование автономных блоков (по следующим параметрам: шум, сопротивление, синфазный сигнал, наклон). [3]
В качестве примера применения в России можно привести работу с той же системой «Scout-1». Работы проводились осенью 2010 года в пределах Дальнего Саратовского Заволжья, в условиях проявления тектоники соляных куполов. [2]
В работах было задействовано 163 блока «Scout-1». Тестирование блоков проводилось бесконтактным способом при помощи Wi-Fi. Память и аккумуляторы вели непрерывную работу в течении нескольких суток. Формировались сейсмограммы ОПВ стандартной канальности (120 каналов) и расширенной (160 каналов) (Рис.8).
бескабельный регистрация сейсмический
Рис.8. Сейсмограммы со стандартной (А) и повышенной (Б) канальностью
Затем виброграммы переводились в коррелограммы. Результат работ представлен в виде полученного в ходе предварительной обработки разреза (Рис9).
Также стоит отметить, что работы проводились в основном на равнинной местности, при редком пересечении глубоких оврагов и лесопосадок (Рис.10). Всего было отработано 123 км профилей. Работы проводились со средней производительностью 7-8 км в день (иногда достигая 10-12 км). [2]
Рис.9. Результат предварительной обработки
Рис.10. Расстановка блоков
Другим примером использования бескабельных систем может послужить применение системы «РОСА-А» созданной в ФГУП «СНИИГГиМС».
Данная система использовалась при проведении работ на южном побережье Чукотского АО (Магаданская область) при проведении наблюдений «суша-море». [1]
Возбуждения упругих колебаний производились при помощи морских пневмоизлучателей СИН-6М (рабочее давление в камерах 120-125 атм., период возбуждения 2 мин. - в плане представляло 200-300 м).
Регистраторы были запрограммированы на режим непрерывной записи в течении 50 часов. В итоге были зарегистрированы многочисленные волновые поля от различных импульсных воздействий (около девятисот), и сформированы трассы продолжительностью 60 с. [1]
Уровень шума относительно сигнала в различное время суток можно оценить по первичной записи на открытом канале (Рис.11).
Рис.11. Первичные записи ГСЗ на открытом канале
Сейсмограммы глубинного сейсмического зондирования, в целом, имеют хорошее качество по уровню сигнала, на удалениях до 250 км от источника.
В качестве ещё одного примера можно рассмотреть работы, проведённые в Ямало-Ненецком АО в 2014 году. В данном случае использовалась бескабельная система RTSYSTEM 2 и результаты регистрации сравнивались с результатами кабельной системы Sercel 408X. Регистрация проводилась четырьмя фиксированными ЛП, группы геофонов полностью дублировали положения геофонов на кабельной расстановке на трёх линиях и имели смещение на 15 на четвёртой линии. [8]
При сравнении исходных записей и предварительных разрезов можно заметить идентичность результатов с кабельной системой (Рис.12, Рис.13). Из этого можно сделать вывод, что в тех условиях наиболее эффективным методом представляется комбинирование кабельных и бескабельных систем.
Рис.12. Сравнение сейсмограмм и их спектров (слева Sercel 408X, справа RTSYSTEM 2)
Рис.13. Сравнение предварительных разрезов (слева Sercel 408X, справа RTSYSTEM 2)
Заключение
Итак, являются ли сейсмические системы без кабелей, наконец, рабочей технологией? Подрядчики сегодня работают с бескабельными системами или с частично бескабельными. Кабели по-прежнему являются нормой, и, вероятно, будут представлять собой значительный процент сейсморазведочных работ на ближайшее время, но иногда они не могут быть использованы по логистическим, нормативным или экологическим причинам. Если ожидаемая экономика будет обоснована, экипажам придется остаться без сил, чтобы оставаться конкурентоспособными. Сейсмические исследования постоянно развиваются, обусловленные спросом на большее количество каналов на местах, большим количеством массивов и более жестким разрешением, и, конечно же, плодами технологических инноваций.
Бескабельные системы доказали своё преимущество над кабельными по многим параметрам, но по-прежнему достаточно дороги и сложны в оборудовании. Однако повышение требований экологической безопасности и удешевление оборудования делают перспективным развитие этих систем. К данному же моменту наиболее целесообразным и оптимальным представляется использование смешанных систем, совмещающих преимущества как кабельных, так и бескабельных систем.
Список литературы