物探测量操作人员在峡谷中进行检波点测量。 杨擎宇 摄
物探院研究人员在胜利油田江家店工区进行野外应用测试。 杨尚琴 提供
□于晓东 杨尚琴
近日，中国石化科技部对石油物探技术研究院（简称：物探院）主导完成的“智能节点采集系统研发及应用”成果进行了鉴定，认为该成果有效解决了当前地震全节点采集生产中的实时数据传输难题，填补了油气勘探野外施工无控盲采的技术空白，推动了新一代无线通信技术在地震采集行业中的发展，整体技术达到国际领先水平。
充分做好前期场内测试，才能保证野外应用满足现场需求
近年来，随着高密度地震勘探的实施，现有全节点采集时缺少实时数据传输和质控手段的问题越来越突出，而传统有线数字地震仪的关键技术一直掌握在国外厂商手中。为实现技术自主可控，物探院决心啃下这块“硬骨头”。
实现全节点采集实时数据传输及作业质控，第一个要跨越的“山头”就是研制布设于地面的一道道智能节点地震仪。为推进关键核心技术攻关，物探院迅速成立研发团队，第一时间奔赴山东济南商河勘探现场进行实地调研。
时值隆冬，研发团队在雪地中布点测试，围绕仪器埋深、极端天气下使用条件、便捷回收和充电等问题展开“头脑风暴”，经过多次调整与改版，最终完成了智能节点仪的工业设计及原型样机开发。“在样机开发过程中，我们进行了多次高低温、耐腐蚀性、电磁干扰等滚动测试。”物探院软件所技术研发室负责人洪承煜说，“只有充分做好前期的场内测试，才能保证野外应用满足现场需求。”
节点仪的埋置地点多在沙漠、戈壁等地，地质条件复杂，常遇到高温、积水、腐蚀等问题。研发团队针对不同地质环境的施工需求，在研发自主定制通信协议技术、地震采集精确时间同步技术、智能节点低功耗控制技术、5G通信技术、5G模组及工业设计的基础上，成功研制出防尘、防摔、耐腐蚀、耐寒、耐高温、散热性好的第一代Smart Point 5G智能节点地震仪（简称：5G节点仪）。
采集系统就像“核心网”，节点仪则是插进地里的一部部“手机”
有了设备，但5G节点仪采集到的数据要完成实时传输还需要一套完备的系统来支撑。研发团队“趁热打铁”，集合传统有缆系统和现有无缆系统的优势，研发出基于5G的智能节点地震采集系统（简称：5G节点采集系统），不仅能有效降低成本，而且在提高施工效率、实现数据回收及质量控制等方面具有突出优势。
该系统由5G核心网络、智能化软件系统、野外营地、人机施工系统、5G节点仪和云端平台构成，每个节点仪中都装备了5G模组用于通信和数据传输。“打个比方，5G节点采集系统就像是‘核心网’，各个节点仪是插进地里的一部部‘手机’，云端平台则充当‘基站’，可以经由它们实现节点采集系统和大地之间的‘通话’，实时精准地传回地震采集数据。”物探院软件所所长宋志翔介绍，“应用该系统，我们就有了油气勘探的‘千里眼’，可以远程对现场进行质量控制，有助于高效采集数据。”
为了让5G节点仪能有更好的网络通路，物探院还在研发过程中引入了自动化、人工智能、边缘计算、大数据等技术，形成了面向节点采集系统的工业物联网技术，研制出了野外5G组网技术与装备，打通了基于5G通信的控制流程和数据通路。“经过不断打磨，我们定制开发的5G通信设备具备小型化、可移动、低功耗等优势，非常适用野外作业场景，而且研发的野外组网技术方法和专业软件，也能良好支持5G通信基站部署地理位置设计。”物探院软件所5G组网系统负责人林庆富说，“不仅如此，我们还与中国移动合作，开展大批量物联网通信卡应用试点，大幅降低了数据流量资费，同时紧密跟进5G技术发展情况，持续保持组网技术领先优势。”
全节点采集技术迈向实时可控、实时可视、实时可评阶段
创新之路，永无止境。在多次的实践应用中，研发团队发现5G节点仪还存在有缆监控成本高、部分复杂区域布设困难等问题。为更好地完成地震数据采集任务，他们经过多次测试及实际工区应用，持续对原有5G节点仪进行迭代升级，研制出整体性能更佳的第二代产品，形成了面向采集生产现场的稀疏观测排列测网监控、全节点采集实时质控技术，以及实用化的增量式质控、有缆监测线替代和环境噪声自动监测等多项特色方法与流程，实现了地震采集过程实时监控，满足了中心机仪器指挥系统“即放即所得”的应用需求，使全节点采集技术迈向实时可控、实时可视、实时可评阶段。
截至今年5月，第二代5G节点仪已完成了1.5万道生产，7个月内在野外完成了6个以上项目的实时质控试验，与之前的采集流程相比，在特定探区获得完整数据所需的质控时间缩短了3~4周。
“成功的产品需要经历有用、好用、爱用的阶段，5G节点采集系统还有很大的发展空间。相信在不久的将来，它有望在野外采集作业中实现全流程应用，带来地震采集施工方式的变革，加快地震采集行业数智化进程，助力油气勘探实现降本增效。”物探院软件所党支部书记袁晖说。
3年多来，5G节点仪先后在南方山地、东部平原、东北极寒地区等20个工区推广应用，得到了业界高度认可。以南方山地的两个项目——旺隆-鸣凤三维采集项目和池溪三维采集项目为例，自应用5G节点采集系统后，已多次刷新工区采集日效纪录。
“过去我们要背着一条条接有很多采集设备的电缆进行勘探监控，现在有了无线技术，不仅摆脱了笨重的电缆，而且能更快、更准、更轻松地找到油气。”布设仪器的勘探人员切身感受到了智能节点采集系统带来的变化。