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随着气枪技术的发展,目前海洋地震物探船主要采用气枪震源进行海洋石油天然气等资源的勘探,比较常用的气枪主要有美国Bolt公司生产的BOLT枪、美国ION公司生产的SLEEVE枪、法国sercel公司生产的G系列气枪3种,其基本结构均由枪体、梭阀、电磁阀、检波器4部分组成。尽管气枪震源具有结构简单、维修方便、寿命高、可靠性强、同步性好、频带宽及高环保性的特点,但由于气枪震源的大部分设备在水下工作,需要承受巨大的气枪激发时气泡冲击带来的震动和水下拖曳,导致其设备故障率较高。常见故障为气枪漏气、同步性差、气枪不点火、气枪没有检波器信号等问题[1-3]。
青岛海洋地质研究所“海洋地质九号”船装备了法国Sercel公司的GⅡ型气枪,笔者结合该船在我国各海域GⅡ枪的工作情况,总结了在这一时期气枪出现的气枪点火、漏气、自激、注油等技术问题,并介绍了解决方法。
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由于气枪设备长时间在海水中工作,气枪激发引起的震动、机械运动零部件的磨损及海水侵蚀容易造成气枪点火失败,气枪不点火的主要表现在5个方面:一是点火线路出现问题;二是电磁阀出现问题;三是检波器出现问题;四是空气管路出现问题;五是气枪进水[6-8]。
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(1) 问题分析
查看枪控数字包之间连接的Lum线(图 3)及电磁阀猪尾线(图 4)是否有破损、断裂。若完好无损,用万用表通断档检测线路是否有断路。
(2) 解决方法
用万用表欧姆档测量Lum线或猪尾线每路阻值是否在0.1~0.2 Ω之间,偏小或偏大则说明有短路、断路等问题,应及时连接好或更换。其中以点火线末端内部焊点断路最为常见[6]。
更换完线束后,通过枪控系统单独激发更换线束对应的气枪,当听到电磁阀内部“咔哒”声后说明线束连接正常、试枪结束。
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(1) 问题分析
电磁阀内部线圈损坏、内部机械部件(图 5、6、7)出现损坏导致电磁阀卡滞。
电磁阀内部运动部件(如下图 5、6、7)因为长时间往复机械运动易出现变形或粘连、阀针和弹簧断裂而导致电磁阀卡滞不点火。电磁阀长时间在水下使用后内部线圈阻值的变化也会导致不点火。
(2) 解决方法
万用表测量电磁阀线圈,阻值在4.3 Ω(+10%)则线圈正常。拆检内部机械部件,清洁并更换损坏的部件。更换维护完毕后,通过枪控系统单独激发维护保养过电磁阀的气枪,当听到电磁阀内部“咔哒”声后说明电磁阀工作正常,试枪结束[6]。
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(1) 问题分析
检波器即气枪激发状态信号传感器,将气枪激发的状态通过机械运动转化为电信号传给枪控系统,枪控系统根据各个检波器传回的数据进行处理运算,对气枪激发的时间进行修正,使所有气枪达到同步激发的目的。
检波器出现问题主要表现在枪控系统中气枪激发波形无显示,即检波器信号丢失。
(2) 解决方法
万用表测量检波器线圈,阻值在4.3 Ω(+10%)则线圈正常。拆检内部机械部件(图 8),清洁并更换损坏的部件。
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(1) 问题分析
空气管路出现问题导致气枪无高压气体进入无法正常激发。若枪在甲板上,释放前充气便可检查出管路及接头是否有漏气;若枪在水中气管出现漏气可通过枪控系统信息提示发现[7]。
(2) 解决方法
更换损坏管路或气管接头。为避免管路损坏,建议管路安装弹性防护胶皮(图 9)。
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(1) 问题分析
气枪正常工作时进水情况较少,在闷气状态不工作时因为压力不足容易导致进水。
(2) 解决方法
需将压缩机供气压力调至500 psi(3.448 MPa),控制进水气枪连续激发100炮,然后观察气枪能否正常激发。若此方法无效,需将气枪收至甲板上,拆开气枪头部4个内六角螺栓603-314(部件号),用低压空气对准各进气口将枪内积水排出即可。
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(1) 问题分析
关于气枪气管及接头漏气,上述问题描述已作介绍。在此重点介绍气枪各方面漏气问题(图 10)。
(2) 解决方法
若区域一出现漏气,检查O型圈16-411, 603-301, 603-309, 603-311和656-204;电磁阀提升阀16-361;D型圈621-303和721-309;盖型环721-302和721-313,若有损坏部件换新。
若区域二出现漏气,检查O型圈603-305,若有损坏部件换新。
若区域三出现漏气,检查O型圈603-301, 603-305, 623-301和721-302;电磁阀提升阀16-361;D型圈621-303, 721-309和721-310;盖型环721-302, 721-303和721-313;密封圈603-107,若有损坏部件换新[8-9]。
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(1) 问题分析
气枪自激是指气枪在未接收到来自系统的点火脉冲电压时,气枪因自身故障而造成气枪自动激发(点火)的现象。GⅡ枪自激主要由意外的点火脉冲干扰或气枪气密性差引起(结合原理,详细描述)。
(2) 解决方法
出现意外的点火脉冲干扰,需要检查电磁阀的点火线圈,若线圈进水引起的干扰,可通过测量插针和阀体间的阻值来判断线圈是否漏电,对于水密线圈来说,阻值应该无穷大,当出现此问题时应及时更换电磁阀线圈。
出现气密性差时应检查密封圈603-107;盖型环Ⅱ721-313,盖型环721-302, 721-303;O型圈603-301;
D型圈621-303, 721-309, 721-310;O型圈阀Ⅱ721-113及电磁阀(见电磁阀问题判断),若有损坏部件换新。
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(1) 问题分析
由于注油量过多,气枪电磁阀易出现问题,气枪注油量过小,气枪磨损速度加快,易出现漏气问题。当气枪在短时间正常使用过程中频繁出现同步性差、气枪漏气的故障时建议检查气枪注油泵注油量是否合适[10]。
(2) 解决方法
注油量调节受气枪配置及海水水温影响较大。以法国柱塞式注油泵(图 11)为例,经过海上实际作业经验和试验,在我国东海、黄海海域作业时,枪阵中不含45 in3气枪情况下,油量调节为每分钟60滴,震源末端含45 in3需注油量加大至70滴每分钟。南海作业时,枪阵中不含45 in3气枪情况下,油量调节为每分钟70滴,震源末端含45 in3需注油量加大至85滴每分钟。
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经过上述对GⅡ枪常出现的气枪点火、漏气、自激、注油4个方面问题的分析描述及解决方法的探究,为实际多道地震采集作业过程中气枪问题排查解决提供了较为全面的依据,可有效缩短解决问题的时间,提高作业效率。
在气枪的实际使用过程中还会出现新的问题故障,只有不断分析、总结,积累经验,才能更好地提升技术人员对气枪的有效管理使用,保障地震采集作业的正常进行。
COMMON TECHNICAL PROBLEMS OF GⅡ AIR GUN AND THEIR SOLUTIONS
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摘要: 海洋地震勘探中使用的气枪主要有美国Bolt公司生产的BOLT枪、美国ION公司生产的S LEEVE枪、法国Sercel公司生产的G系列气枪3种.其中, Sercel公司生产的GⅡ型气枪与其他两种气枪相比具有结构简单、体积小、容积范围大、单枪威力能量强、同步性好、气枪后座力小等优点, 介绍了GⅡ枪在多道地震作业中出现的气枪点火、漏气、自激、注油等常见技术问题及其解决方法, 方便实用, 可大量节省对气枪的维修保养时间, 有效提高生产效率。Abstract: The most popularly used air guns in marine seismic exploration include the BOLT gun produced by Bolt Company of the US, the SLEEVE gun produced by ION Company of the US and the G series of air gun produced by Sercel Company of France. Compared with the other two kinds of air guns, the GⅡ air gun produced by Sercel Company has the advantages of simple structure, small size, large volume range, strong single gun power, good synchronization and small air gun recoil force. This paper introduces some common technical problems, such as the air gun ignition, air leakage, self-excitation and oil injection in multi-channel seismic operation, and their possible solutions, which are convenient, practical, economic and time saving for maintenance.
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Key words:
- GⅡ air gun /
- air gun ignition /
- air leak from air gun /
- air gun self-excitation /
- air gun filling /
- technical problems /
- solutions
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[1] 吴彬.空气枪在海洋地震勘探行业中的应用[J].科学与财富, 2015(5):263-264. doi: 10.3969/j.issn.1671-2226.2015.05.235 [2] 靳文国.海上气枪震源系统发展历程及应用现状[J].中国化工贸易, 2014, 6(31): http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zghgmy201431042 [3] 李海军, 戴丽丽.气枪震源应用技术的发展[J].物探装备, 2014, 24(1):16-22. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/wtzb201401004 [4] 钱慧石, 丁乐俊.常用气枪工作原理介绍[J].物探装备, 2008, 18(2):94-96. doi: 10.3969/j.issn.1671-0657.2008.02.005 [5] 陈宪战, 刘昊, 德莲, 等.气枪震源结构的初步研究[J].物探装备, 2009, 19(增刊):7-10, 14. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/wtzb2009z1002 [6] 於国平, 李维东.气枪震源设备故障模式及管理措施[J].物探装备, 2007, 17(1):24-27. doi: 10.3969/j.issn.1671-0657.2007.01.005 [7] 马跃军.BOLT气枪震源工作系统故障分析与应用的探讨[J].物探装备2004, 12(2):117-120. doi: 10.3969/j.issn.1671-0657.2004.02.015 [8] 法国Sercel公司GⅡ气枪操作手册[Z]. 2016. [9] 法国Sercel公司GⅡ气枪保养手册[Z]. 2016. [10] Langhmmer J.温度对气枪性能的影响[J].石油物探译丛, 1994, 4(6):79-80. [11] 新加坡GUNLINK 4000 V4.5.7操作手册[Z]. 2015. -