Introduce

地球物理仪器实验室主要方向是研制与开发在进行地质勘探过程中所用到的地球物理相关的仪器和设备。目前主要集中领域为陆上地震勘探仪器。用人工地震的方法对地球深层内部的构造进行勘探可以说是唯一的办法,因为地球对除地震波之外的其它各种探测介质,如电、磁等都有着强烈的吸收效应,使得它们无法穿透厚厚的底层表面深入到地球内部。

考虑到地球介质对地震波场的吸收效应,来自盆地埋深大的深层储层地震信号具有强干扰、弱信号的特征,地震信号的高频成分更弱,为能够识别和预测油气储集体的分布,要求地震仪器需高保真地记录地震波场信息,要求地震仪器具有大动态范围和高灵敏度。碳酸盐岩、火山岩等裂隙储层的识别与预测要求地震仪器能够保真地记录纵波和横波信息。此外,复杂山地、沙漠等地区将是深层油气勘探的重要领域,也要求地球物理探测仪器必须适应复杂地表条件,单点数字检波器地震数据采集系统将是今后发展的重要途径。为满足盆地深层油气勘探开发的需要,亟待研发适用于深层油气勘探的新一代高精度数字地震数据采集系统。

地震数据采集系统是一个复杂而庞大的仪器设备,目前我国尚未有自主生产的能力,几乎全部依赖进口。仅我国位于河北某市的一个勘探公司,每年需要进口的数量就达6万道(2005年数据),平均每道的成本约为1万元人民币。而且还要受到国外技术出口壁垒的限制,高精度的仪器往往还限制对中国出口。所以我们必须研制自己的地震仪器。地震仪器涉及的领域非常广泛,包括:

1)  精度高达24bit的模拟数字转换技术

2)  嵌入式系统的开发和应用,包括ARM、PowerPC等流行的嵌入式处理器

3)  实时操作系统(RTOS)的开发和应用

4)  高速数据的长距离传输和管理

5)  高速数据的存储和读取

6)  低功耗的硬件和软件系统的设计

7)  无线数据的传输

8)  大规模可编程逻辑器件FPGA的开发和应用

9)  基于以太网底层技术的数据传输和控制

10)  基于C和ASM汇编语言的程序开发

11)  多种高速数据接口和总线的开发,包括千兆以太网、PCIe,RocketIO、SATA等

12)  基于不同操作系统(Windows、Linux)的数据交换和应用程序的开发

以上这些领域涉及了电路设计领域、通信领域、计算机领域等多个领域的硬件和软件方面的综合知识应用。现阶段我们承担了16个国家科技重大专项中关于“大型油气田及煤层气开发”专项中关于地震仪器子课题的开发任务,我们欢迎此领域的同行进行合作与交流,也同时欢迎对硬件平台和软件平台的设计与开发都有兴趣的学生到实验室参观,并期望你们的加入。