中國船舶工業系統工程研究院和中船電子科技有限公司在國家發展和改革委員會海洋工程專項支持下自主研發的海洋多纜物探系統中的核心子系統——高精度拖纜采集系統近日成功進行海上試驗。國慶節前夕，SERI-ROSE多纜物探系統對選定區域的海洋地質情況進行探測。經對比，該系統在信噪比、地質成像清晰度和分辨率等方面均達到國際先進水平。
記者了解到，目前，我國已具備三維高性能多纜物探船的建造和交付能力，但海上物探裝備主要依賴進口。系統工程院及中船電科成功研制SERI-ROSE系統，是我國海上物探裝備產業化之路上取得的重要突破，將推動我國盡早具備物探船、物探設備的完全自主研制能力。
瞄準前沿 發力自主研發
從20世紀30年代開始，國外便開展了海上地震勘探活動。70年代以后，地震勘探技術迅速發展，海上地震勘探開始向深水區域挺進。到了90年代，國際上大力應用和推廣多纜多道地震勘探船，促進了三維高分辨率拖纜勘探技術和采集數據處理技術的進一步發展，并大大提高了勘探精度及勘探效率。
“如今海上勘探采用最多的是多纜地震勘探方法，而10纜以上的勘探船是多纜地震勘探的主力。系統工程院長期從事聲納裝備技術研究，在系統集成、檢波器研制和高速數據采集技術等方面積累了豐富的經驗，因此責無旁貸地承擔了自主研制多纜物探系統的任務。”系統工程院黨委書記楊國兵表示。
2013年，系統工程院依托國家發改委海洋工程產業化專項，開始實施多纜高性能地球物理勘探船物探系統研發項目，成功研制了高分辨率拖纜地震數據采集系統。“該系統當時就被命名為‘SERI-ROSE’， SERI代表我院，ROSE是高分辨率海上地震采集設備的簡稱（High Resolution Offshore Seismic Equipment）。”楊國兵介紹說。
據了解，SERI-ROSE高分辨率海上拖纜地震數據采集系統從系統架構上，可分為水下拖纜系統和船載室內系統。其與物探船的導航子系統、***震源子系統、姿態控制子系統協同工作，共同構成了SERI-ROSE物探系統。
據該項目負責人顏晗介紹，SERI-ROSE的水下拖纜系統負責完成多通道數據采集、傳輸、協議解析、供電、監測等任務。拖纜系統采集的地震數據再傳送到船載室內系統，實現作業、質量控制、系統管理和實時處理等功能。
攻克難關 打破國外壟斷
海洋物探系統屬于高端海工技術裝備，目前，世界上多纜地球物理勘探船物探裝備市場主要由美國ION公司、法國Sercel公司和斯倫貝謝公司等歐美公司把持。他們的資金、技術力量雄厚，占據了海上拖纜地震勘探裝備市場的大部分份額。“為此，我院立足自主研發，攻克拖纜及數字包設計與加工、船載采集子系統研制等方面的關鍵技術難關，以打破國外壟斷，實現大工作深度、小道間距的高分辨率拖纜地震采集系統國產化，并最終研制具有自主知識產權的高性能多纜海上物探系統。”楊國兵說。
拖纜子系統的設計與加工是顏晗及其團隊在研發過程中面對的首要問題。“拖纜子系統包含十余個部分，任何一個部分出現問題都可能導致整個拖纜子系統難以正常工作。” 顏晗介紹說。數字包是拖纜子系統乃至整個拖纜地震數據采集系統的關鍵部分，若其中的采集板出現故障，只能剖開拖纜維修。為提高數字包的可維修性，系統工程院攻克了采集板和傳輸板高度集成設計與數字包電路低功耗設計等關鍵技術難關，使集中式數字包實現了高度集成化和模塊化，同時優化了數字包艙體水密結構。“這在國內尚屬首例。”顏晗表示。
接下來，顏晗及其團隊還面臨著控制海洋污染、擴展拖纜應用方式、準確設計SERI-ROSE與各子系統的接口等嚴峻挑戰。經過多次選型與試驗測試，研發人員設計出固有噪聲低、采集頻率范圍寬的固體拖纜。同時，系統工程院進行了大深度檢波器的自主研究，通過多次材料及工藝改進，使SERI-ROSE具有較大的應用拓展潛力。在SERI-ROSE與各子系統的接口設計方面，顏晗及其團隊對大量水鳥的數據類型及標準化數據交互方式進行研究，構成水鳥的數據交互接口，通過制定采集子系統的工作狀態控制方案、明確各子系統間的標準化數據類型及交互方式等，最終解決了決定系統成敗的關鍵性技術難題。
取得突破 達到國際先進
盡管我國已經具備三維高性能多纜物探船的建造和交付能力，如上海船廠船舶有限公司建造的“發現6號”物探船等，但海上物探裝備使用的均為國外產品。當前，我國從事海上地震勘探作業的物探船配備的拖纜地震采集系統主要來自法國Sercel公司和美國ION公司。然而，進口設備的性能參數受諸多技術限制，妨礙了我國海上高分辨率地震勘探的發展，不利于國內油田的深度精細開發和海上隱蔽油氣資源的發現。同時，進口設備價格高昂，維修困難，采購周期長，也增加了我國海上地震勘探的作業成本。
“為此，我院自主開展了物探采集系統研制工作。經過數年的潛心研究，我們終于完成了樣機研制工作，并在廣州海洋地質調查局‘探寶號’海洋調查船上開展了海試。與最新進口的產品進行對比試驗的結果表明， SERI-ROSE系統性能均達到了國際先進水平。”楊國兵說。
據了解， SERI-ROSE系統不僅技術先進，而且保持了自身特色。該系統具有小道距、高分辨率、便攜式、可擴展的特點，適用于小型生產作業，如數字地震井場調查、高分辨2D勘探和小型3D高分辨勘探等。而作為物探系統實現高分辨率海上勘探的決定性因素，小道間距的設計直接影響著產品質量。SERI-ROSE的道間距為6.25米，已經突破了國外進口設備在道間距方面的技術限制。
業內人士表示，SERI-ROSE系統的成功研制將為我國海上物探裝備產業化打開突破口。下一步我國將通過對綜合導航設備、拖纜控制定位設備、***震源的進一步研究，最終形成物探船、物探設備的完全自主研制能力。
來自中國船舶報
