[发明专利]用于辅助拖缆定位的包括定义及产生声学循环步骤的方法

说明书

技术领域

本发明属于地震数据采集领域。更具体地说，本发明适用于海底分析设备。

本发明尤其与使用地震方法的石油勘探产业相关，但也可适用于其他在海洋环境中实施地震数据采集网络的领域。

在本发明领域中，现场地质数据的采集传统上使用传感器阵列(在海洋环境的数据集中，被称为“水听器”)。

背景技术

在海洋环境中的地震数据采集工作，传统上采用以下方法进行：由船舶拖拽一系列的地震拖缆或线性声学天线，并特别携带水听器。

在目前实践中普遍采用的，被称为3D勘测的海洋地震勘测的操作中，拖揽网络有确定的长度和宽度，且被拖于一个被控制的深度。拖揽通常被拖于从5米到15米的深度。

拖揽由大约150m长的部分组成，各个天线可能具有不同的长度(6km到7km，甚至10km)。传统上，展开的拖揽的数量能达到12(该拖揽的数量在将来可能继续增加)。

各个拖揽装备有地震传感器，以及与传感器相连的模拟/数字转换电路。

拖拽拖揽的船舶也拖拽一个或多个由气枪或水枪或声学震动器组成的震源。由该震源产生的压力波穿过水柱，并且使声穿透海底的上层。该信号的一部分被海洋地壳的界面和不均匀性所折射。最终的声学信号被分布在该拖揽整个长度范围内的地震传感器所检测到。这些声学信号通过拖揽的遥感勘测被整理、数字化并转传送到一个放置于地震船舶上的操作台，在那里，这些原始数据被进行处理。

要得到所探索区域的海底的准确的地图，很重要的一点是，沿着拖揽分布的地震传感器要像地震源一样被精确的放置。

先前技术方法已提出了关于沿着拖揽分布的地震传感器的绝对定位的不同技术。

海洋拖揽和震源的定位最初依靠GPS接收器和磁罗盘的使用。GPS接收器被放置于网络中的几个特定的点，也即在拖拽船舶上，震源的支持浮标和头尾浮标各自与拖揽相连。沿着拖揽大量分布的磁罗盘被用来确定拖揽和特定点之间的变形。

最近，更好地进行拖揽定位的技术已被提出。这些技术仍然使用GPS定位以得到绝对的地理参考系统，但是它们通过联合使用水下声学设施以确定沿着拖揽安装的声学模块之间的距离。

这些起到拖揽定位作用的声学天线，被沿着拖揽安装或夹在光缆上。它们可作为发射器和/接收器被使用，以确定被安装在临近拖揽上的相邻模块之间的距离。

因此，为了得到所有拖揽的准确定位，有了可以使用的参考点。这些参考点首先通过GPS接收器提供，其次通过模块之间距离的齿合提供。

一般来说，在预定义的声学发射和接收序列(其描述了一个预定义的声学循环)中，有规律地进行这种声学测量。该声学循环在发射之初即被定义，并能够在地震勘测线的变化中进行更新。

但是，一个声学循环在一条地震勘测线的过程中，并不被更改。

更进一步说，声学循环的定义的依据是装置的名义上的理论几何形状(即，在直线采集阶段)。

声学循环被最优化地使用，以在以下两者之间达到妥协：

其持续时间：该持续时间必须尽量短，以增加测量当时的准确性并且其后可取得更大的取样频率。应更进一步注意的是，该循环的持续时间通常设定地比地震采集的时间短，后者的持续时间取决于地震研究必须分析的海洋次表层的拓扑结构，以及该地震研究的产能限制；

测量的质量：由于声学信号具有相同的传播媒介，声学循环的定义必须考虑声学网络的几何形状，以避免声波碰撞的风险。

在射频传输中，有各种分享传输频段的方法：

分享频率；

通过传输密码分享；

空间分享(一声波在到达目标接收器之后继续传播)；

即时分享。

实践中可注意到，对循环时间的限制总是会导致声学测量质量的下降。

除了各个拖揽的相对定位问题之外，还有控制拖揽深度的问题。

确实，拖揽的深度直接影响到传感器收到的地震信号的特征。

传统上来说，通过对组成拖揽的元素的浮动性进行适当的调整来控制深度。以上的调整通过使用导航控制装置(通常被叫做航行器或“鸟”)来实现，其描述见编号为FR-2870509的专利文件。这些设备被附在拖揽上或是插在拖揽的两个部分之间。