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。

GⅡ枪主要有150/250/380/520 in³ 4种容积，其容积均可通过加装减容块实现。其工作原理与Sercel公司的G型气枪一致，即高压气进入气枪后，充满返回气室及点火气室(图 1、2)，当电磁阀收到点火信号后，触发气室开始充满气打破点火气室与返回气室的平衡，使梭阀向尾部移动完成一次点火，完成点火激发后，触发气室压力减小，气枪进入新的充气状态^[4-5]。

图  1  150 in³ GⅡ枪纵切面A面

Figure 1.  Longitudinal section A of the 150 in³ GⅡ gun

图  2  150 in^{3 *} GⅡ枪纵切面B面

Figure 2.  Longitudinal section B of the 150 in³ GⅡ gun

*1 in=2.54 cm; 1 in³=16.387 cm³

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]。

(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。

图  3  Lum线

Figure 3.  Lum line

图  4  猪尾线

Figure 4.  Electrical jumper line

(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。

(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。

图  5  电磁阀

Figure 5.  Solenoid valve

图  6  电磁阀线圈

Figure 6.  Solenoid valve coil

图  7  电磁阀内部结构

Figure 7.  Internal structure of Solenoid valve

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]。

(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。

图  8  检波器内部结构

Figure 8.  Time break internal structure

(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)。

图  9  带防护胶皮气管

Figure 9.  Protective rubber air hose

(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。

(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)。

图  10  气枪漏气部位标示图

Figure 10.  Air gun leakage site

(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]。

(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。

(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。

图  11  气枪注油泵

Figure 11.  Air gun oil injector pump

(1) 问题分析

“海洋地质九号”综合物探船船采用新加坡Seamap公司的GUNLINK 4000数字枪控系统。通过观察气枪监测状态(图 12)变化，可有效判断相关故障。

图  12  气枪状态监测画面

Figure 12.  Air gun condition monitoring screen

(2) 解决方法

若每个枪激发时检波器反馈的峰值不在一条线上(图 12左侧画面)，说明气枪同步性不好，可对应检查电磁阀及检波器；若枪有漏气，则图 12右侧近场子波会发生大幅跳动，可确定气枪漏气部位后进行检修^[11]。

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。