[发明专利]声节点的水速的估计方法

说明书

本发明提供了一种用于估计属于声节点网络中的第一声节点D的水速的方法，至少一些所述声节点沿着被拖曳的声学线形天线（S）布置。所述方法包含以下步骤：a）界定N维基底，所述基底的中心为所述第一声节点，并且当N=1时，包含单条轴线，或者当N=2或N=3时，包含N条非共线轴线，每条所述轴线与从所述第一声节点延伸到另一声节点的基向量相关联；b）根据以下各项估计水速的幅值：对于界定所述基向量的每个给定的其他声节点：从所述第一声节点传输到所述给定的其他声节点的声信号的声传播持续时间，以及从所述给定的其他声节点传输到所述第一声节点的声信号的声传播持续时间；以及水下声音速度的值c。

1.技术领域

本发明的领域是地球物理数据采集。它涉及的是研究海床及其沉积层特性所需的设备。

更具体而言，本发明涉及一种用于估计拖缆、扫雷器或者是广义上的由船拖曳的任何装置的水速的技术。装置的水速是指该装置通过水的相对速度。

本发明可以有效地应用到使用地震方法的石油勘探行业（海上石油勘测），但也可以应用到需要在海洋环境中进行地球物理数据采集的系统的任何其他领域中。

2.背景技术

在本文档中，下文更加具体地描述了在石油勘探行业的地震数据采集领域中存在的问题。当然，本发明并不局限于此特定应用领域，而是适用于必须处理紧密相关的或类似的问题和难题的任何技术。

在现场采集地震数据的操作常规上使用的是地震传感器的网络，例如，加速器、地震检波器或者水听器。在海洋环境中采集地震数据的情况下，这些传感器是沿着电缆分布的，以形成线性声学天线，所述声学天线通常被称作“拖缆”或“地震拖缆”。如图1所示，若干个平行的拖缆S1-S4形成了由地震勘探船V拖曳的地震拖缆的网络。

地震方法是基于对反射地震波的分析。因此，为了在海洋环境中收集地球物理数据，将一个或多个水下地震源激活，以传播全向地震波列。由地震源生成的压力波穿过水柱，并且对海床的不同层进行声穿透。被反射的部分地震波（即，声信号）随后被分布在地震拖缆的长度上的水听器检测到。这些地震声信号由遥测技术进行处理并且从地震拖缆转发到位于地震勘探船上的操作站，在操作站处对原始数据进行处理（在替代的解决方案中，存储地震声信号以用于稍后的处理）。

在地震勘测期间，精确地定位拖缆是非常重要的，尤其是针对：

●监测水听器的位置（沿着地震拖缆分布的），以在探测区域中获得令人满意的海床精确图像；

●检测拖缆相对于彼此的移动（拖缆通常受到不同大小的多种外部自然约束，例如，风、波浪、水流）；以及

●监测拖缆的航行，尤其是在绕开障碍物（例如，油驳）的情况下。

这种功能是通过声定位系统来确保的，所述声定位系统包含沿着拖缆布置的声节点（它们通常从外部插入到拖缆中或者与拖缆同线），以及主控制器系统。

还如图1所示，扫雷器（或者“门”）P1-P2是横向向外地设置在多个拖缆S1-S4的每一侧上的水动力箔片，并且能够在邻近拖缆之间保持横向分离。现在将详细描述了解扫雷器的水速以及外部拖缆的水速的重要性。

传统上，地震勘探船朝向一个目标以直线航行，随后转向朝向平行于第一直线的另一直线前进。一个众所周知的问题是继而监测扫雷器的拖曳力，所述拖曳力位于转弯之外。所述拖曳力必须与索具的规格兼容，即，与扫雷器处理系统的主线兼容。另一个问题是继而监测由扫雷器生成的横向力，所述横向力位于转弯之内。如果横向力过低的话，那么拖缆之间的横向分离可能是不充分的。横向力和拖曳力主要取决于船的水速、转弯半径以及扫雷器与船之间的横向分离。

实际上，横向力和拖曳力是通过两个独立的量度来监测的，即，扫雷器的拖曳绳的张力以及外部拖缆的水速。拖曳绳张力的高阈值确保了扫雷器的拖曳力是可以接受的，而低阈值则确保了由扫雷器生成的横向力足够维持邻近拖缆之间的横向分离。