專利名稱：地震浮纜系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在海洋環(huán)境中使用多個被稱為“浮纜(Streamer)”的牽引的傳感器攜帶電纜獲取地震數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
定義某些術(shù)語在本說明書全文中如它們第一次使用時那樣定義，而本說明書中的另外一些術(shù)語如下定義“集群”指的是一起使用的多個(即多于一個)類似部件。
“地震檢波器”指的是在地震探測(陸地，海洋或過渡區(qū)環(huán)境)過程中探測以粒子運動的形式的地震能量的裝置。
“水中聽音器”指的是在海洋地震探測過程中探測以水下壓力變化的形式的地震能量的裝置。
“多元”指的是包括兩個或更多像水中聽音器，地震檢波器，加速計，水中聽音器的壓力梯度配置這樣的密集間隔的(在感興趣的最小波長的一小部分內(nèi))地震傳感器的地震數(shù)據(jù)傳感器組合?！?C”，比如，指的是多元地震數(shù)據(jù)的特定形式，該多元地震數(shù)據(jù)由三個正交定向的地震檢波器或加速計與水下聽音器的組合產(chǎn)生。
“在操作上連接”指的是直接或間接連接以發(fā)送或傳導(dǎo)信息，力，能量或物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明為采集地震數(shù)據(jù)提供浮纜系統(tǒng)。浮纜系統(tǒng)包括多個使用第一傳感器配置的第一電纜段，和至少一個與一個或多個第一電纜段在操作上連接并使用第二傳感器配置的第二電纜段。
在浮纜系統(tǒng)的特定實施例中，每個第一電纜段的長度基本相同，每個第二電纜段的長度基本上比第一電纜段的長度小。
第一電纜段可以在操作上串聯(lián)以基本確定單個浮纜。在這些實施例中，單個浮纜可以包括至少一個與第一電纜段在操作上串聯(lián)的第二電纜段。因此，可以將一個或多個第二電纜段放置在單個浮纜內(nèi)的第一電纜段的上游，或放置在單個浮纜內(nèi)的兩個第一電纜段之間。
作為選擇，單個浮纜可以包括至少一個與一個或多個第一電纜段在操作上并聯(lián)的第二電纜段。這樣，例如，單個浮纜可以包括三個與一個或多個第一電纜段并聯(lián)的第二電纜段。
可以知道依照發(fā)明的浮纜系統(tǒng)，多個浮纜可以在操作上并聯(lián)以基本確定浮纜陣列。浮纜陣列可以包括至少一個第二電纜段，每個第二電纜段與單個浮纜內(nèi)的多個第二電纜段在操作上串聯(lián)。因此，每個串聯(lián)的第二電纜段可以放置在單個浮纜內(nèi)的各個第一電纜段的上游，或放置在單個浮纜內(nèi)的兩個第一電纜段之間。
做為選擇，這樣的浮纜陣列可以包括至少一個第二電纜段，每個第二電纜段與浮纜在操作上并聯(lián)。因此，每個第二電纜段可以放置在兩個浮纜之間，例如，以基本上確定小型浮纜。
浮纜系統(tǒng)的特定實施例使用第二傳感器配置，該配置適合測量頻帶的高頻部分的地震數(shù)據(jù)，例如，頻率在大約16Hz到大約125Hz范圍內(nèi)。這些實施例還使用第二傳感器配置，這個配置適合測量頻帶的低頻部分的地震數(shù)據(jù)，例如，頻率在大約2Hz到大約16Hz范圍。
在浮纜系統(tǒng)的特定實施例中，第一傳感器配置包括傳統(tǒng)水中聽音器分布，第二傳感器配置包括多元傳感器。更具體地，第一傳感器配置可以包括多個沿每個第一電纜段縱向分布的水中聽音器。這樣，第一傳感器配置可以包括縱向間隔的水中聽音器，或者它可以包括縱向間隔的水中聽音器集群。
在某些特定實施例中，水中聽音器集群是經(jīng)配置以確定壓力梯度配置的，這些特定實施例中的第一傳感器配置使用水中聽音器集群。水中聽音器集群相互之間有不超過大約3.125m的縱向間隔。因此，每個水中聽音器集群包括三個或更多水中聽音器，這些水中聽音器有著相對較短的橫向間隔，例如，相互之間的橫向間隔不超過大約4-10cm。
做為選擇，第一傳感器配置可以包括多個依照第一間距縱向分布的水中聽音器，第二傳感器配置可以包括多個依照與第一間距完全不同的第二間距縱向分布的水中聽音器。這樣，例如，第一間距可以是大約3.125m，6.25m或12.5m。第二間距可以在大約1.5m到大約3m的范圍之間。
在浮纜系統(tǒng)的其它特定實施例中，第一傳感器配置可以包括一個或多個粒子運動傳感器，例如粒子速度傳感器，壓力梯度傳感器，加速計或這些裝置的組合。
在浮纜系統(tǒng)的特定實施例中，第二傳感器配置包括一個或多個粒子運動傳感器。這樣，粒子運動傳感器可以至少包括粒子速度傳感器，壓力梯度傳感器，加速計中的一個或這些裝置的組合。
做為選擇，第二傳感器配置可以包括一個或多個水中聽音器。這樣，例如，第二傳感器配置可以包括多個縱向間隔的水中聽音器集群。在特定實施例中，這些集群可以以在大約1.5m到大約3m范圍的間距間隔分開。
另一方面，本發(fā)明提供地震勘測排列，包括水中行駛的拖船，多個與拖船在操作上連接的第一電纜段和多個與拖船在操作上連接的第二電纜段。每個第一電纜段中使用第一傳感器，每個第二電纜段中包括多個沿著它分布的震源。至少有一個第三電纜段與一個或多個第一或第二電纜段在操作上連接。每個第三電纜段中使用第二傳感器配置。
在地震勘測排列的特定實施例中，第一傳感器配置包括多個依照第一間距縱向分布的水中聽音器，第二傳感器配置包括多個水中聽音器，這些聽音器依照與第一間距完全不同的第二間距縱向分布。更具體地，第一間距可以是大約3.125m，6.25m或12.5m，第二間距可以在大約1.5m到大約3m的范圍。
在地震勘測排列的特定實施例中，至少一個第三電纜段使用多元傳感器，并與一個或多個第一電纜段在操作上連接。做為選擇，至少一個第三電纜段使用多元傳感器并與一個或多個第二電纜段在操作上相連。
本發(fā)明進一步的方面涉及震源系統(tǒng)，包括多個第一電纜段，每個第一電纜段有多個震源沿其分布。至少一個第二電纜段與一個或多個第一電纜段在操作上相連。每個第二電纜段中包括一個或多個粒子運動傳感器。
本發(fā)明中更進一步的方面涉及在地球表面的水體中采集地震數(shù)據(jù)的方法。發(fā)明的方法包括以下步驟用牽引震源組合生成聲波，使用多個第一電纜段測量來自地層的聲波反射，其中每個第一電纜段使用第一傳感器配置，用至少一個第二電纜段測量來自地層的聲波反射，第二電纜段與一個或多個第一電纜段在操作上連接并使用第二傳感器配置。發(fā)明的方法可以用一個或多個這里所說的特定浮纜系統(tǒng)實施例來實現(xiàn)。
在發(fā)明方法的特定實施例中，第一傳感器配置包含傳統(tǒng)水中聽音器分布，第二傳感器配置包含多元傳感器。獲取的水中聽音器測量結(jié)果可以用獲取的多元測量結(jié)果進行消重影，例如，通過確定與來自地層的聲波反射相關(guān)的粒子速度垂直分量的上行部分。確定步驟可以根據(jù)方程式完成VzU=12(Vz-KzρωP)]]>，其中VzU是粒子速度垂直分量的上行部分，Vz是粒子速度的垂直分量，P是壓力，Kz是垂直波數(shù)的絕對值，ω是角頻率，以及ρ是水的密度。
在本發(fā)明方法的特定實施例中，一個或多個多元電纜段被牽引在接收器電纜段和/或震源陣列之間。


為了詳細了解了本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點，將參照附圖中示意地示出的具體實施例對上面已簡要概述的發(fā)明做更特別的描述。盡管如此，注意到附圖只示意地示出了本發(fā)明的典型實施例，并不因此認為限制了它的范疇，因為發(fā)明可以允許有其它同等有效的實施例。
圖1A是在平面圖中示意地表示現(xiàn)有技術(shù)地震勘測排列。
圖1B是在前視圖中示意地表示圖1A中的地震勘測排列技術(shù)。
圖2依照本發(fā)明示出帶有兩個被第二電纜段分開的第一電纜段的地震浮纜，這三個電纜段串聯(lián)。
圖3依照本發(fā)明是帶有交互的第一和第二電纜段的地震浮纜的示意表示，第一和第二電纜段都串聯(lián)。
圖4A示出圖3中沿線段4A-4A的地震浮纜的剖面圖表示。
圖4B示出圖3中沿線段4B-4B的地震浮纜的剖面圖表示。
圖5示依照本發(fā)明出帶有多個在各自的上游位置與多個第二電纜段分別串聯(lián)的第一電纜段的地震浮纜。
圖6依照本發(fā)明示出帶有多個與第二電纜段在操作上并聯(lián)的第一電纜段的地震浮纜陣列。
圖7依照本發(fā)明示出帶有與第二電纜段并聯(lián)的第一電纜段的地震浮纜。
圖8A依照本發(fā)明示出帶有與第二電纜段并聯(lián)的第一電纜段的地震浮纜的可替換形式。
圖8B示出圖8A中沿線段8B-8B的地震浮纜的剖面圖。
圖9A依照本發(fā)明示出帶有與三個第二電纜段并聯(lián)的第一電纜段的地震浮纜。
圖9B示出圖9A中沿線段9B-9B的地震浮纜的剖面圖。
圖10依照本發(fā)明示出在震源陣列之間牽引的多元電纜段的前視圖。
圖11依照本發(fā)明示出在震源陣列之間牽引的可替換多元電纜配置的前視圖。
具體實施例方式
海洋地震采集勘測的執(zhí)行通常包括一個或多個船，船牽引著至少一個地震浮纜通過水體，該水體被認為是覆蓋在一個或多個具有碳氫化合物結(jié)構(gòu)上。圖1A-1B依照本發(fā)明受讓人WesternGeco所有的商品示出用來進行三維或四維勘測的特定海洋地震采集勘測排列(還簡稱為“排列(spread)”)10。盡管如此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道，本發(fā)明不局限于應(yīng)用在特定排列10中。這樣，本發(fā)明在很多其它系統(tǒng)采集系統(tǒng)中都有效用。
排列10的特征在于有多個部件，其中一些部件是可控的，被稱為排列控制部件。排列控制部件通常包括船舵R，船推進器P，船推力器(未示出)，和一個或多個牽引裝置用來駕馭否則構(gòu)成排列10的各種部件。
更特別地，在WesternGeco所有并操作的QTM船的情形中，船11被提供GPS接收器12，該GPS接收器與基于計算機的集成地震導(dǎo)航(TRINAVTM)，震源控制器(TRISORTM)，和記錄(TRIACQTM)系統(tǒng)14(總稱為，TRILOGYTM)耦合，QTM船還牽引多個震源16，尤其是美國專利4,757,482中描述的那種TRISORTM控制的多重氣槍震源，以及四個或更多基本相同的浮纜18組成的浮纜陣列19。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員會明白，實際上，通過使用受讓給WesternGeco的美國專利6,498,768中描述的技術(shù)，可以牽引多達20個浮纜。浮纜18通過它們各自的引線(lead-ins)20(也就是高強度鋼或在船11與浮纜18之間傳輸電力、控制和數(shù)據(jù)信號的纖維增強電纜)牽引。最外層浮纜18的跨度是由兩個叫做MONOWINGTM偏導(dǎo)器的可操縱的前端偏導(dǎo)器(SFEDs)控制的，該偏導(dǎo)器在22處指出，與兩個或更多最外層浮纜的各個前端24相連。在受讓給WesternGeco的美國專利5,357,892中詳細描述的SFED 22，與各個延展機繩索26協(xié)同作業(yè)，該延展機繩索26連接在每個最外層浮纜18的前端24和其臨近的浮纜的前端24之間，以幫助維持浮纜18之間基本一致的間隔。
每個浮纜18包括多個(多達4000個)沿浮纜的長度間隔分布的水中聽音器傳感器21。每個水中聽音器21被分開地電線連接，使得它的輸出信號可以被分別數(shù)字化和濾波，從而允許執(zhí)行受讓給WesternGeco的美國專利6,684,160中描述的被稱為數(shù)字群形成的尖端處理。
每個浮纜18包括大量基本相同的“活躍”浮纜段18i，18ii，18iii...18n，每段大約100米長，端部相連地連接在一起。每個活躍浮纜段包括外層塑料皮，該塑料皮包含幾種例如由Kevlar制造的延長壓力元件，還包括水中聽音器21，該裝置如受讓給WesternGeco的美國專利6,477,111中描述的煤油飽和的塑料泡沫間隔材料隔開。做為選擇，活躍浮纜段可以使用“固體”結(jié)構(gòu)、基于光纖的配置或其它本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的配置。
每個浮纜18還有多個內(nèi)嵌浮纜操縱裝置(SSD)38，也稱為“鳥(bird)”，諸如也被受讓給WesternGeco的美國專利6,671,223中描述的那種Q-FINTM鳥，它們每隔大約例如200m分布，用來控制浮纜的深度并橫向操縱它。另外，每個浮纜18有內(nèi)嵌聲發(fā)射器或“聲波發(fā)射器”40沿其分布，聲波發(fā)射器交插在鳥38之間。聲波發(fā)射器40是定位和導(dǎo)航系統(tǒng)的一部分，它們的操作在美國專利4,992,990和5,668,775中有描述，這兩個專利都受讓給WesternGeco.
每個浮纜18還可以配有前段(36)和后段(44)，一般被稱為“伸展”段或“震動絕緣”段。前伸展段36的功能是機械地使浮纜18與船11解除耦連，從而阻止來自船11的不希望的震動力作用于浮纜18，該震動力可能將大量噪音引入記錄的地震數(shù)據(jù)信號。后伸展段44對尾浮標(biāo)46有相似的功能，否則尾浮標(biāo)會施加因拖曳導(dǎo)致的震動力。伸展段包括外層塑料皮，導(dǎo)線，和浮飄裝置，這方面與活躍浮纜段相似。然而，不同的是伸展段通常沒有水中聽音器，而且缺少活躍段的延長壓力元件，盡管有像聚酰胺纖維繩索這樣的彈性壓力成分構(gòu)成每個伸展段的一部分，以便將其總伸展長度限制在預(yù)選限度內(nèi)。典型的伸展段可以是50-250米長，幾乎能夠伸展它本身長度的兩倍。
浮纜28的后端42，也就是，遠離船11的一端，通過各自的后伸展段44與各自的尾浮標(biāo)46相連。尾浮標(biāo)被提供各自的與聲波發(fā)射器40相似的聲波發(fā)射器48，和各自的GPS接收器50。
浮纜陣列19還在前端24區(qū)域被提供另外的浮標(biāo)或浮筒52。更特別地，另外的浮筒52分別在各自的水密光電T形連接器54處與浮纜18相連，經(jīng)常是四個最外層浮纜，以便于被浮纜牽引，水密光電T形連接器54放置在最外層浮纜的前端24的兩個伸展段36之間?？梢耘c尾浮標(biāo)46基本相同的浮標(biāo)52，被提供各自的聲波發(fā)射器56和GPS接收器58，通過各個伸展段60與它們各自的連接器54相連。盡管為了清楚，浮標(biāo)52在圖1A中作為它們的浮纜的分支示出，實際上它們基本上與浮纜18成一直線。
震源16在62處也被提供GPS接收器和像水中聽音器21這樣的聲波接收器。震源16可以通過如受讓給WesternGeco的英國專利申請GB 0307018.2中描述的操縱裝置17進行操縱。
這樣，當(dāng)如上所述用QTM船進行地震采集勘測時，從船11調(diào)度震源16和地震浮纜陣列19并在基本于圖1A和圖2B中示出的配置中以大約5節(jié)的速度拖曳。每隔例如10秒左右周期性地發(fā)射震源16，以聲波的形式將地震能量發(fā)射到水中，導(dǎo)致一個或多個相干地傳播到水W下的地球E中的波場(看圖1B)。當(dāng)波場沖擊地貌或地層之間的界面4時，它們通過地球E和水W沿路徑5反射到各種水中聽音器21，在水中聽音器21處，波場(例如，壓力波)被轉(zhuǎn)換成電信號，數(shù)字化，并通過浮纜18和引線20發(fā)送到船11上的記錄/處理系統(tǒng)14(看圖1A)。通過對這些探測到的信號的分析，可以確定海底地層的形狀，位置和巖性。
在海洋勘測中遇到一個問題，與在倒轉(zhuǎn)地震垂直剖面或“VSP”中一樣，就是水柱回響。這個由水面和水床(以及海底邊界)的固有反射率引起的問題，可以進行如下解釋。地震波從海床3或海底地層4反射以基本向上的方向進入水中(例如，看波5，7).這樣的波，稱為“初波”，通過水W傳播并通過地震傳感器21-無論在海床還是牽引陣中(后者在圖1A和圖1B示出)-傳感器會記錄它的出現(xiàn)(即初波的特性)。該波場繼續(xù)例如沿路徑7向上到達水面S，在這里它被向下反射回去。該反射的(或“重影(ghost)”)波場8，也通過水W傳播并通過一個或多個傳感器21，在這里它又被記錄下來。依靠水底3地球物質(zhì)的自然特性，重影波場本身可以通過水向上反射，產(chǎn)生一系列的一個或多個相續(xù)的重影反射或“多重波”。
在海床地球物質(zhì)特別硬的情形下，震源16產(chǎn)生的多余聲能或噪音也會在水柱中被捕捉到，以與反射地震波本身相同的形式回響。該噪音常常有大振幅，結(jié)果，常常覆蓋了研究中所尋找的相對較弱的地震反射信號。地震波場的這個水中回響使地震數(shù)據(jù)變模糊，并使某些頻率放大而使其它的衰減，因此使得對水下地貌的分析變得困難。
因此，消重影，或消除一個或多個重影波場，以及消除所謂的多重波，對得到精確的地貌特征很重要。到目前為止已經(jīng)提出了幾種消重影的解決方案，但是一般都不能令人滿意，因為它們被一個或多個以下的缺點所限制需要近海面牽引的浮纜；解決方案只對第一重影陷波(notch)的一小部分有效；DC和陷波頻率(notch frequency)的差的信噪比；對在評估壓力或粒子速度的垂直分量(Z)方面的二維假設(shè)的依賴；和操作復(fù)雜性(例如所謂的上/下浮纜解)。
因此存在對消重影解決方案的需要，該解決方案可以在問題領(lǐng)域內(nèi)大范圍應(yīng)用，而且在地震勘測和/或數(shù)據(jù)處理操作上實行起來相對簡單和可負擔(dān)。
這樣，例如，存在對消重影解決方案的需要，該解決方案消除來自頻譜的重影陷波，以便可以在任何深度牽引一個或多個浮纜。在多個深度進行牽引的自由帶來多個操作上的優(yōu)點。
此外，存在對交叉線波場特性的需要，以便能夠?qū)崿F(xiàn)用來確定壓力或粒子速度的垂直分量(Z)的實三維解。
已知的一種消重影解決方案，將波場分解為上行波場分量和下行波場分量，這種解決方案對測量信號的消重影和噪音衰減都有用。盡管如此，目前波場分解在商業(yè)應(yīng)用中只用在海床勘測。因此存在對將全波場成分應(yīng)用于牽引海洋勘測的解決方案的需要。
另外，眾所周知，在地震采集勘測過程中，粗糙海洋效應(yīng)可能非常重要，它能將振幅和相位擾動引入測量信號和波至之后的離散尾波波場。因此存在對能有效消除粗糙海洋效應(yīng)的解決方案的需要。
本發(fā)明如這里描述和要求的提出致力于解決這些和其它需要、目標(biāo)和優(yōu)點。
本發(fā)明提供減少地震采集勘測中“重影”和“多重波”的影響的解決方案，該解決方案還可以用來衰減所測量地震數(shù)據(jù)中的噪音，適合在大量地震采集系統(tǒng)中執(zhí)行，包括傳統(tǒng)的和“高端”浮纜。本發(fā)明包括多種地震傳感器或接收器配置，它們一般以在傳統(tǒng)浮纜技術(shù)和非傳統(tǒng)浮纜技術(shù)(例如多元傳感器)之間的混和解決方案為特征。因此，結(jié)合進了本發(fā)明中幾個方面的浮纜(或者通過分立的電纜段，或者通過分離的單個浮纜，或者通過作為浮纜陣列或地震排列的一部分而結(jié)合)一般將在下文中稱為“混合浮纜”。
地震波場使用在牽引浮纜(或浮纜陣列)中離散放置的傳感器進行空間取樣通常有兩個分離的因素控制。首先，地震波長必須被適當(dāng)?shù)剡M行空間采樣以防止出現(xiàn)空間混淆(例如頻率模糊)。這樣，例如，如果假設(shè)水速為1500m/s，而且我們對高達125Hz的還原頻率感興趣，那么采樣條件為間隔大約6.25m，因為最小波長將針對與浮纜同線內(nèi)的水平傳播的波(波場必須在每波長放置兩個傳感器下進行采樣)。這比傳統(tǒng)地震工業(yè)中12.5m的間隔更有限制性，傳統(tǒng)工業(yè)中假設(shè)整個水平方向傳播很小的能量。
其次，浮纜中牽引引入的噪音，如浪涌噪聲或隆波，以比水中音速低得多的速度傳播。幸運地，這種噪音的頻率含量也非常低。盡管如此，為了適當(dāng)?shù)貙υ撛胍舨蓸?，希望間隔大約3.125m的傳感器，甚至還希望間隔更短(例如，1.5625m)的傳感器。這種采樣標(biāo)準(zhǔn)比空間混淆標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，但是原則上只是局部地需要這樣密集的間隔，因為空間濾波器的孔徑(也稱為假頻濾波器和抗混淆濾波器)相對較短(例如，2-5個傳感器點)。因此，某些混合浮纜實施例(下面進一步描述)使用間隔密集元素的短數(shù)字群以衰減噪音，但群與群之間的距離相對較大以便在不需要記錄高頻信號的情況下捕捉信號。
一些—而不是全部—混合浮纜實施例會使用多元傳感器，并可能因此被認為是多元浮纜和多元電纜段。這樣，例如，某些多元中壓力(P)和垂直分量(Z)(例如粒子速度的)測量的有效性，混合浮纜允許進行消重影，包括多重波消除，將被以與目前對海床記錄所做的相似的方式進行。假設(shè)壓力和粒子速度記錄都是高質(zhì)量的，合并了兩個測量的多元浮纜會提供消重影數(shù)據(jù)的全帶寬，而不在陷波頻率犧牲信噪比。這樣，因而提供多個優(yōu)點，包括優(yōu)秀的低頻和高頻數(shù)據(jù)(與從時移到堿基鹽和復(fù)合成像的范圍內(nèi)廣泛的目標(biāo)一致)；改善的解(高頻率，短穩(wěn)定小波)；和改善的反演(低頻率，速度模型評估)。
如本文中提出的與混合浮纜相關(guān)的確定性消重影方法論可以有效地消除粗糙海洋擾動。粗糙海面的影響可能非常重要，并將振幅和相位擾動引入信號和波至之后的離散尾波波場，消除粗糙海面擾動對時移(四維)處理和分析尤其重要。通常，任何多道處理步驟都會抹除在信號后引起噪音的擾動?？梢詮拇植诤Ｃ嫦赜爸蝎@益的處理的一個特殊例子是多重波抑制。
依照本發(fā)明的混合浮纜的特定實施例適用于分解為上行波場和下行波場分量的全波場，例如，依照受讓給Schlumbnerger的美國專利6775618或都受讓給WesternvGeco的國際專利申請WO03/058281A1號和WO 2003/100461A3所教導(dǎo)的消重影，結(jié)果增加了精確性和帶寬。這是重要的因為它使得浮纜深度/操縱選擇(像由上圖1A-B中所述的裝置執(zhí)行的那樣)能夠由具有減少的噪音的最優(yōu)無噪音時段的目標(biāo)導(dǎo)向進行控制，防止電流影響，等等。
用這種方法對記錄的數(shù)據(jù)進行精確分解為目前正在研究的多重波抑制和成像提供了幾種解決方案，例如初級波和多重波驅(qū)動成像(下行波場在波動方程成像處理中被用作震源波場)；使用P，Z和震源信號知識之間的三角關(guān)系評估震源信號(這對無數(shù)處理步驟是先決的，例如表面相關(guān)多重波消除，或SRME)。另外，將波場分解為上行和下行分量為衰減水中傳播的例如發(fā)動機/推進機噪音或地震干涉這樣的噪音提供了新的可能性。
本發(fā)明進一步的方面涉及到在牽引海洋環(huán)境中可以能夠?qū)崿F(xiàn)實三維解的交叉線波場特性。到目前為止一般會在二維模式中想到消重影，或至少在2.5D模式處理中。本發(fā)明展示出執(zhí)行三維消重影解決方案的效果，如受讓給Schlumberger的同時待決的英國專利申請GB0413151.2中所述。這樣，依照本發(fā)明在近海面處牽引的混合浮纜允許實測的地震數(shù)據(jù)垂直(Z)分量的三維消重影。這允許通過它們來自平面的波至而識別衍射的多重波，且允許將衍射的多重波分解為上行和下行的成分，從而多重抑制技術(shù)在除去這些多重波方面是有效的。
交叉線波場特征包括，如粒子速度的交叉線成分的測量。因為這與壓力的一階交叉線導(dǎo)數(shù)成比例，浮纜附近壓力的泰勒展開式中兩個基本項(P和dP/dy)是自動已知的。此外，如果按照本發(fā)明的浮纜是在海表面附近被牽引的，那么壓力的二階交叉線導(dǎo)數(shù)可確定，從而泰勒展開式中三個基本項(P，dP/dy，和d2P/dy2)是已知的。泰勒展開式會提供重要的額外信息并對P記錄的內(nèi)浮纜插入進行約束。在目前使用的三維表面相關(guān)多重波消除方法中這是關(guān)鍵步驟。該科目中的大部分研究集中在與內(nèi)插法和來自記錄(不完全)數(shù)據(jù)的新震源/接收器位置預(yù)測相關(guān)的問題上。另外，泰勒尺形式將允許記錄的壓力數(shù)據(jù)從浮纜外推。這又會允許在時移(四維)勘測中實行數(shù)據(jù)內(nèi)插以便在基地勘測中更好地匹配記錄位置。
這樣，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道，在一些情況下(如，單個波至)，極化和事件波至方向的精確特性會允許過濾復(fù)合噪音現(xiàn)象和識別衍射的多重波。
本發(fā)明進一步的方面涉及在任何深度牽引混合浮纜的能力，因為從頻譜上消除了接收器表面重影陷波(notches)。這是可能的，因為在某些混合浮纜實施例中提供的壓力梯度/速度測量是純動壓測量的互補測量，而且當(dāng)壓力在壓力陷波頻率上達到最小值時，上述測量達到其最大值，反之亦然。
浮纜深度和來自海面涌浪的噪音是直接相關(guān)的。將浮纜牽引得離水面越近，壓力陷波頻率越高。因此，趨勢是在淺海面牽引浮纜以取回更高的頻率。盡管如此，牽引得越淺，離海面涌浪越近，測量結(jié)果變得越嘈雜。這種天氣噪音是現(xiàn)在非操作性海洋勘測時間的最大組成部分之一，也是在設(shè)計勘測時需要放在海洋環(huán)境中著重考慮的。因此勘測深度的自由是關(guān)鍵的操作優(yōu)點，通過減少不操作時間增加了操作窗口。
本發(fā)明的混合浮纜解決方案的特殊范例是多元浮纜，它不僅包括記錄傳播地震波產(chǎn)生的動態(tài)壓力的水中聽音器，還有能在三個笛卡兒方向Vx，Vy，Vz，測量如粒子速度向量(或粒子速度的時間導(dǎo)數(shù)，等等)這樣粒子運動的傳感器。應(yīng)當(dāng)知道，其它粒子運動傳感器，例如加速計和壓力梯度傳感器(包括水中聽音器集群裝置)可以應(yīng)用于這個優(yōu)點。
帶有例如壓力測量和壓力垂直梯度測量和/或加速度測量的多元完全集成化浮纜解決方案的發(fā)展在技術(shù)上是復(fù)雜，昂貴而且耗時的。一個特別的挑戰(zhàn)是以節(jié)省成本的方式，實現(xiàn)將所需要的聲學(xué)性能引入直徑相對較小例如45mm的浮纜。
因此，本發(fā)明的一個方面涉及以下發(fā)現(xiàn)多元傳感器可以選擇地(例如稀疏地)與傳統(tǒng)浮纜集成以達到很多與全集成方案(例如，浮纜陣列，每個浮纜大量使用多元傳感器)相同的結(jié)果，而不會遇到隨之而來的困難和成本。稀疏集成的多元浮纜解決方案可以使用短到1m或更短的電纜段，該電纜段上裝有粒子運動傳感器，例如粒子速度傳感器，壓力梯度傳感器和/或加速計。這些短電纜段可以插在排列之前(例如，在每個浮纜的前部)或分布于整個排列。
多元傳感器可以與地震排列的其它部分集成，在此處這些測量是切實可行的并且特別關(guān)心的，如下文進一步描述的那樣。此外，依照本發(fā)明的混合浮纜，包括稀疏多元解決方案，可以用在其它方法和處理技術(shù)中。
如前面提及的，可以對聲波波場進行分解從而使產(chǎn)生的量代表粒子垂直速度或壓力的上行和下行分量。下面的方程式對于將數(shù)據(jù)(在頻率波數(shù)域內(nèi))分解成上行和下行粒子速度是有用的VzU=12(Vz-KzρωP),---(1)]]>其中VzU是粒子速度垂直分量的上行部分，Vz是粒子速度的垂直分量，P是壓力，Kz是垂直波數(shù)的絕對值，ω是角頻率，和ρ是水的密度。
方程式(1)可以作為沿每個浮纜的空間濾波器非常精確地實現(xiàn)。
通過計算粒子速度的上行分量而不是壓力可以獲取許多優(yōu)點，部分原因是由于空間濾波器作用于壓力記錄而不作用于粒子速度的垂直分量。因此，可以在單一的多元測量或在浮纜中的壓力測量之間集成的采樣位置處實現(xiàn)消重影以及相關(guān)操作和處理。
上面提及的分解和三維消重影技術(shù)可以因此完全應(yīng)用于集成在“傳統(tǒng)浮纜”記錄壓力中的一個單一多元測量的極端情況。盡管消重影數(shù)據(jù)只在多元浮纜測量的位置完成，這種“稀疏”解決方案由于許多原因而重要，這些原因包括消重影的校準(zhǔn)處理方案；和例如幫助識別并消除所謂的復(fù)合衍射多重波。
另外，上面提及的用于所記錄的壓力數(shù)據(jù)的內(nèi)插和外推的交叉線波場特性技術(shù)依賴于壓力數(shù)據(jù)的空間濾波，也因此可以應(yīng)用于稀疏多元配置(有一定限制)。
在多元浮纜的發(fā)展中面臨的一個特殊挑戰(zhàn)是開發(fā)能同時覆蓋所關(guān)心的頻帶的上部分(例如大致16Hz-125Hz)和下部分(例如大約2Hz-16Hz)的傳感器。加速計、粒子速度傳感器和壓力梯度傳感器代表用來測量地震波場向量(聲波/地震波通過時，各個粒子的運動方向)的多種替換物的一些。本發(fā)明適合利用而且可以使用這些傳感器中的任何類型，其它的也一樣。
壓力梯度傳感器，例如，可以由至少兩個接近的、橫向間隔的水中聽音器組成(例如，隔開幾厘米)，如2004年1月30日申請的英國專利申請GB 0402012.9中所述的那樣。通過計算在此配置中兩個或多個水中聽音器的動態(tài)壓力測量之間的差異獲取壓力梯度。該差異通過運動方程(牛頓第二定律)又與粒子加速度成比例。為完整起見，應(yīng)記住一點，純壓力記錄(即，由水中所音器記錄的由于傳播波而導(dǎo)致的動態(tài)壓力)應(yīng)與壓力梯度紀(jì)錄并排獲取，因為兩個量在地震數(shù)據(jù)處理中都需要。
如前面提及的，對于壓力梯度傳感器的特殊挑戰(zhàn)是保持浮纜的直徑纖細以減少拖曳，浮纜噪音，等等。這限制了構(gòu)成壓力梯度配置的水中聽音器之間的間隔或分離距離。分離距離的減少將使該配置喪失取回最低頻率的功能。因此這個問題尤其與橫向方向上壓力梯度的計算有關(guān)。由于水中聽音器的間隔大得多(例如，3.125m)，內(nèi)嵌壓力梯度計算幾乎沒有問題，并且通常足夠在所關(guān)心的整個頻帶上計算內(nèi)嵌壓力梯度。
因此，多元浮纜可以裝備兩組粒子速度(或同等物)傳感器，如下面進一步所述?？梢詢?yōu)化傳感器中的一組以取回所關(guān)心的頻帶的最上部。這些傳感器分布于整個浮纜，其間隔與取回所關(guān)心的下半部頻帶的其它組傳感器相比更密集?？梢渣c綴也可以不點綴這兩組浮纜，這取決于特定配置。采集之后，來自兩組傳感器的地震數(shù)據(jù)被合并在一起，使得所關(guān)心的頻帶的下半部來自較粗地分布的傳感器而所關(guān)心的頻帶的上半部來自較密地分布的傳感器。
現(xiàn)在參照圖2，本發(fā)明一方面提供用來獲取地震數(shù)據(jù)的混合浮纜系統(tǒng)210(以單個浮纜示出)。浮纜系統(tǒng)210包括至少一對第一電纜段212a，212b，每個電纜段中使用已知的傳感器配置，包括但不局限于傳統(tǒng)水中聽音器配置。第一電纜段以已知的方式構(gòu)成(看上面浮纜18的描述)，長度基本相同(例如，100米)。
單個第二電纜段214通過各自的連接器或耦合器216a，216b，與第一電纜段212a，212b在操作上串聯(lián)，從而確定至少一部分單個浮纜。第二浮纜段214的長度比第一浮纜段的長度小，其中使用了第二傳感器配置。第二配置是多元配置，使第二電纜段214成為稀疏集成的、多元浮纜段。應(yīng)該注意到第二電纜段的長度可以變化，如果需要，甚至可以超過第一電纜段212a，212b的長度，圖3是具有可替換的第一和第二電纜段的混和地震浮纜311的示意性表示，它們都依照本發(fā)明串聯(lián)。即使圖中為了清楚只示出了兩個第二電纜段314a，314b，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道該交替或交錯電纜配置可以延伸到整個浮纜311。
浮纜311包括第一電纜段312a，312b，每個電纜段使用包括傳統(tǒng)水中聽音器分布的第一傳感器配置。更特別地，第一傳感器配置可以包括沿每個第一傳感器312a，312b縱向分布的多個水中聽音器。這樣，第一傳感器配置可以包括縱向間隔的水中聽音器，或者它可以包括縱向間隔的水中聽音器集群318。在描述浮纜311的實施例中，水中聽音器集群318相互之間可以有任何需要的縱向間隔L1。這樣的間隔，例如3.125米(123英寸)可以提供足夠的間隔來在所關(guān)心的整個頻帶上計算內(nèi)嵌壓力梯度，同時還產(chǎn)生足夠的水中聽音器“密度”以允許數(shù)字群形成(例如，在上述QTM配置的船中)來衰減牽引產(chǎn)生的噪音。盡管如此，應(yīng)該知道為了便利可以使用其它長度的縱向間隔(例如，大約6.25m，12.5m或其它)。
圖4A示出圖3中沿線段4A-4A的浮纜311的橫截面表示。在使用水中聽音器集群的特定實施例中，每個水中聽音器集群包括至少兩個確定壓力梯度配置的橫向間隔的水中聽音器。盡管只需要兩個水中聽音器來測量在一個方向的波場梯度，沿傾斜儀測量的三個水中聽音器允許在浮纜311可能旋轉(zhuǎn)和扭曲時獨立于浮纜311的取向來確定壓力垂直梯度。因此，每個水中聽音器集群確定一個壓力梯度配置或“傳感器”，該壓力梯度配置或傳感器包括相互之間有最小橫向間隔T1例如，大約3cm(～1.2英寸)的三個水中聽音器，使得浮纜311相對纖細。盡管這些圖沒有表示出記錄純壓力數(shù)據(jù)的水中聽音器，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道對于處理上面提及的多元數(shù)據(jù)，純壓力數(shù)據(jù)是需要的，可以通過對水中聽音器的響應(yīng)取平均來獲得，該水中聽音器是壓力梯度配置的一部分，或者通過納入另外的與壓力梯度配置相鄰的水中聽音器來獲得。
浮纜311進一步包括第二電纜段314a，314b，每個電纜段使用包括非傳統(tǒng)水中聽音器分布的第二傳感器配置。更特別地，本發(fā)明實施例的第二傳感器配置可以包括多個水中聽音器集群319，它們依照與第一電纜段312a，312b的間隔不同的分開距離或間隔，沿每個第二電纜段314a，314b縱向分布。這一特征不是對所有的實施例都是必須的(即，其它實施例的不同電纜段可以使用有相同縱向間隔的傳感器)。
另外，第二電纜段314a，314b可以比浮纜311的第一電纜段短。在一些實施例中，第二電纜段還比第一電纜段粗以允許其中的水中聽音器進一步地橫向間隔開。該配置將補充第一電纜段中窄的水中聽音器間隔(例如，分開3cm)的局限性，這個限制阻止大約16Hz以下頻率的取回。在一些實施例中對第二電纜段314a，314b使用非圓形橫截面以改進水中的流動屬性，將會是有利的。因此圖4B示出沿圖3中線段4B-4B的地震浮纜311的基本上三角形的剖面圖表示。這樣，通過在第二電纜段314a，314b使用大約24cm的橫向水中聽音器間隔T2，可以取回低到2Hz的頻率。換句話說，像浮纜311那樣配備的地震浮纜可以取回從2Hz到向上的整個頻帶。
在一些實施例中還需要第二電纜段314a，314b盡可能地短以輔助數(shù)字群形成來衰減牽引導(dǎo)致的噪音。因此圖3示出了有5個在密集配置(例如間隔距離L2在大約1.5m到大約3m范圍內(nèi)(例如，1.5625m(～61.5英寸)))中縱向間隔的水中聽音器的短集群，允許每個第二電纜段314a，314b的長度被縮短(例如，縮短到大約9.375m(～369英寸))。本發(fā)明也適合于其它配置。這樣，例如，如果第二電纜段內(nèi)的水中聽音器縱向間隔設(shè)置為0.78125m(～30.8英寸)，而且認為三個間隔的水中聽音器(或水沖聽音器集群)是足夠的，那么這些電纜段可以短到3.125m(～123英寸)。應(yīng)當(dāng)知道本發(fā)明包括許多其它傳感器配置，包括傳感器類型和定位，而且在所有配置中可以展示特定的消重影效用，也可以不展示。
由于只有頻帶的最下部(2Hz-16Hz)不必要在第一電纜段312a，312b中取樣，因此希望保證第二電纜段314a，314b之間的距離滿足聲波/地震波的尼奎斯特準(zhǔn)則(即，對存在的最高頻率每周期取兩個或更多樣品或測量)。對于與浮纜311同線內(nèi)傳播的波，低頻帶的最短波長(93.75m)會出現(xiàn)在大約16Hz。因此以合適的空間間隔，例如大約46.875m對這部分波場進行取樣至少在理論上是很重要的。盡管如此，由于波常常更多地從垂直方向到達，該空間間隔可以被釋放以允許更大的第二電纜段214a，214b間距(例如93.75m)。
第二電纜段314a，314b可以選擇使用包括其它多元傳感器類型的第二電纜傳感器配置。這樣，例如，在浮纜系統(tǒng)的特定實施例中，第二傳感器配置中包括一個或多個粒子運動傳感器。這樣，粒子運動傳感器可以包括至少粒子速度傳感器，壓力梯度傳感器，加速計和它們的組合中的一種。盡管如此，如果第二電纜段使用加速計而不是水中聽音器，它可能適合選擇不適用于高頻的傳感器。在這種情形下，第二電纜段314a，314b可能需要包含不同類型的粒子速度傳感器(例如，以并排的排列)，以允許對頻帶的最高頻部分連續(xù)采樣(以及，當(dāng)然，記錄壓力的水中聽音器也一樣)。
圖2-3示出使用與一個或多個第二電纜段在操作上串聯(lián)的多個第一電纜段的浮纜方案。雖然這些圖中示出的第二電纜段連接在兩個第一電纜段之間，本發(fā)明不局限于此。
為了消除重影和表面相關(guān)的多重波，在近偏移處得到地震波場的特征尤其重要(例如，將波場分解為上行和下行分量或?qū)?shù)據(jù)內(nèi)插/外推到避免交叉線或鄰近線內(nèi)偏移位置)。因此，現(xiàn)在參照圖5，在組成浮纜陣列519的多個離散混合浮纜511內(nèi)，一個或多個使用多元傳感器配置的第二電纜段514可以放置在多個使用傳統(tǒng)傳感器配置(例如縱向間隔的水中聽音器)的互連的第一電纜段512的上游。
作為選擇，如圖6中所示，每個都使用多元傳感器配置的一個或多個第二電纜段614可以以平行的方式放置在各自的多個相互連接的第一電纜段612之間，每個第一電纜段使用傳統(tǒng)傳感器配置(例如，縱向間隔的水中聽音器)。第一電纜段612組成多個離散浮纜611，而第二電纜段組成段混合浮纜611’。浮纜611和混合浮纜611’共同確定浮纜陣列619。
作為選擇，依照本發(fā)明的地震浮纜可以包括與一個或多個第一電纜段在操作上并聯(lián)的至少一個第二電纜段。這樣，圖7示出帶有第一電纜段712與單個第二電纜段714并聯(lián)的混和地震浮纜711。第二電纜714包括第二傳感器配置，比如上面描述的粒子速度，壓力梯度和/或加速計。可釋放的鉗位組件713，與某些浮纜操縱裝置(SSD)聲波收發(fā)器所使用的相似，或其它本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道的鉗位裝置來保證第二電纜段714連接到第一電纜段712。在第一和第二電纜段之間的能量和通訊或者通過鉗位組件713硬連接，或者通過已知的電感耦合或聲音耦合解決方案使之可行。
圖8A-8B示出對圖7中介紹的裝置的可替換平行配置。由此，短電纜段814確定牽引在與浮纜811的中央電纜段812b橫向距離很短的地方的小型浮纜。浮纜811進一步包括在操作上連接的第一電纜段812a，812c。電纜段812a-c中的每一個可以配備相同的傳感器配置，例如縱向間隔的水中聽音器。電纜段812b在電纜段812a，812c之間相互連接，與電纜段814協(xié)同確定與第一電纜段有不同傳感器配置的混合浮纜。半剛性的“抽頭”裝置813用來產(chǎn)生并維持小型浮纜814相對于電纜段812b的合適的橫向間隔和取向。小型浮纜814可以是包括傳統(tǒng)水中聽音器的非常短瘦的電纜段，其相對穩(wěn)定的幾何形狀—與電纜段812b相比—可以用來構(gòu)成例如與電纜段812b相結(jié)合的水中聽音器的“差分對”。這樣小型浮纜814與電纜段812a-c協(xié)同確定浮纜811的多元解決方案。小型浮纜814可以制作得纖細還有由于另外的原因它不需要包含像大直徑電源線，壓力件等重型建筑成分。
可以給抽頭83提供幾種類型的機械的或機電的定向裝置，該定向裝置適合于保持小型浮纜814與電纜段812b之間的理想的橫向間隔距離。適當(dāng)裝置的范例包括電動或水利驅(qū)動臂，浮飄裝置，靜態(tài)或受控小翼，或這些裝置的組合。抽頭的荷載要求相當(dāng)?shù)?，可以就其設(shè)計的有關(guān)流動/湍流問題和使用的操作簡易性進行優(yōu)化。
在多元浮纜811中使用傳統(tǒng)水中聽音器裝置的能力是重要的優(yōu)點，以這種裝置，就不會出現(xiàn)在開發(fā)有橫向間隔約束(如上所述)的水中聽音器壓力梯度配置中伴隨的風(fēng)險和技術(shù)挑戰(zhàn)。
圖9A-9B示出地震浮纜911具有通過電纜段912b互相連接的至少兩個第一電纜段912a，912c。電纜段912b與三個外層電纜段914a-c并聯(lián)，該電纜段912b可以配有與第一電纜段912a，912c具有的相同的傳感器配置(例如，縱向間隔的水中聽音器)。三個外層電纜段代表輻射分布的傳感器類型和配置相同的小型浮纜。小型浮纜914也非常適合使用傳統(tǒng)水中聽音器裝置。小型浮纜914協(xié)同電纜段912b確定混合電纜段。因此，壓力測量結(jié)果的直接減法(矢量)將產(chǎn)生跨小型浮纜間隔的壓力梯度。實際上，該配置與和幾何中心具有小型浮纜914a-c的距離的半徑的多元浮纜等效。應(yīng)當(dāng)理解為了便利可以使用各種其它小型浮纜配置。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道本發(fā)明提供了大量在地震勘測排列中有用的配置。上述特定實施例都涉及本發(fā)明在一個或多個地震浮纜或接收器電纜中的實現(xiàn)。本發(fā)明還展示了在地震排列其它領(lǐng)域的效用。這樣，例如，上述混合電纜段和/或混合浮纜配置也可以用在震源附近。
圖10示出簡易化的地震排列1010(浮纜和其它部件為了清楚而省略)，其中地震勘探船1011牽引多個在操作上連接的震源陣列1016，該震源陣列配有牽引在震源陣列之間的上游位置的兩個多元電纜段1014。
圖11示出簡易化的震排列1110(浮纜和其它部件為了清楚而也被省略)，其中地震勘探船1111牽引多個在操作上連接的震源陣列1116，該震源陣列配有牽引在震源陣列之間的下游位置的替選的多元電纜配置1114、1114’。
因此應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明在其各種實施例和執(zhí)行方案中非常適合用來在覆蓋地層的水體中采集地震數(shù)據(jù)。特別地，可替換傳感器配置(例如，多元傳感器)對所采集數(shù)據(jù)的消重影有用，在執(zhí)行其它操作中也一樣(例如，噪音衰減)，也因此顯著改進了地震勘測的結(jié)果。
從前面描述中可以了解本發(fā)明的優(yōu)選實施例和替換實施例可以進行各種修改和變更。而不會脫離其精神。
本說明書只是為了解釋，不應(yīng)該理解為限制意義。本發(fā)明的范疇由權(quán)利要求中的語言確定。權(quán)利要求中術(shù)語“包括”的意思是“至少包括”，因此權(quán)利要求中的元素清單是開放集合。同樣，術(shù)語“包含”“帶有”和“由...構(gòu)成”的意思都是指元素的開集?！耙粋€”和其它單數(shù)術(shù)語指的是包括其復(fù)數(shù)形式，除非特別排除的。
權(quán)利要求
1.一種用于采集地震數(shù)據(jù)的浮纜系統(tǒng)，包括多個第一電纜段，每個電纜段中使用第一傳感器配置；至少一個第二電纜段，與一個或多個第一電纜段在操作上連接并在其中使用第二傳感器配置。
2.如權(quán)利要求1所述的浮纜系統(tǒng)，其中每個第一電纜段具有基本相同的長度；并且每個第二電纜段具有的長度實質(zhì)上比第一電纜段具有的長度小。
3.如權(quán)利要求1中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第一電纜段在操作上串聯(lián)以實質(zhì)上限定單個浮纜。
4.如權(quán)利要求3中所述的浮纜系統(tǒng)，其中單個浮纜包括至少一個與第一電纜段在操作上串聯(lián)的第二電纜段。
5.如權(quán)利要求4中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第二電纜段包括兩個或多個在操作上并聯(lián)的電纜段。
6.如權(quán)利要求3中所述的浮纜系統(tǒng)，其中單個浮纜包括至少一個與一個或多個第一電纜段在操作上并聯(lián)的第二電纜段。
7.如權(quán)利要求3中所述的浮纜系統(tǒng)，其中單個浮纜包括三個與一個或多個第一電纜段并聯(lián)的第二電纜段。
8.如權(quán)利要求4中所述的浮纜系統(tǒng)，其中至少一個第二電纜段放置在單個浮纜中第一電纜段的上游。
9.如權(quán)利要求4中所述的浮纜系統(tǒng)，其中至少一個第二電纜段放置在單個浮纜中的兩個第一電纜段之間。
10.如權(quán)利要求3中所述的浮纜系統(tǒng)，其中多個浮纜在操作上串聯(lián)以實質(zhì)上限定浮纜陣列。
11.如權(quán)利要求10中所述的浮纜系統(tǒng)，其中浮纜陣列包括至少一個第二電纜段，每個第二電纜段與單個浮纜中的多個第一電纜段在操作上串聯(lián)。
12.如權(quán)利要求11中所述的浮纜系統(tǒng)，其中每個串聯(lián)的第二電纜段放置在單個浮纜中各個第一電纜段的上游。
13.如權(quán)利要求11中所述的浮纜系統(tǒng)，其中每個串聯(lián)的第二電纜段放置在單個浮纜中兩個第一電纜段之間。
14.如權(quán)利要求10中所述的浮纜系統(tǒng)，其中浮纜陣列包括至少一個第二電纜段，每個第二電纜段與浮纜在操作上并聯(lián)。
15.如權(quán)利要求14中所述的浮纜系統(tǒng)，其中每個第二電纜段放置在兩個浮纜之間。
16.如權(quán)利要求15中所述的浮纜系統(tǒng)，其中每個第二電纜段實質(zhì)上限定小型浮纜。
17.如權(quán)利要求1中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第一傳感器配置適合于測量頻率范圍為大約16Hz到大約125Hz的地震數(shù)據(jù)。
18.如權(quán)利要求1中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第二傳感器配置適合于測量頻率范圍為大約2Hz到大約16Hz的地震數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求1中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第一傳感器配置包括傳統(tǒng)的水中聽音器；并且第二傳感器配置包括多元傳感器。
20.如權(quán)利要求1中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第一傳感器配置包括多個依照第一間隔距離縱向分布的水中聽音器；并且第二傳感器配置包括多個依照與第一間隔距離實質(zhì)上不同的第二間隔距離縱向分布的水中聽音器。
21.如權(quán)利要求20中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第一間隔距離大約為3.125m，6.25m，或12.5m。
22.如權(quán)利要求21中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第二間隔距離在大約1.5m到大約3m的范圍。
23.如權(quán)利要求19中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第一傳感器配置包括多個沿每個第一電纜段縱向分布的水中聽音器。
24.如權(quán)利要求23中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第一傳感器配置包括縱向間隔的水中聽音器。
25.如權(quán)利要求23中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第一傳感器配置包括縱向間隔的水中聽音器集群。
26.如權(quán)利要求25中所述的浮纜系統(tǒng)，其中水中聽音器集群相互之間的縱向間隔大約為3.125m。
27.如權(quán)利要求25中所述的浮纜系統(tǒng)，其中水中聽音器集群中每一個包括至少兩個橫向間隔的水中聽音器。
28.如權(quán)利要求27中所述的浮纜系統(tǒng)，其中水中聽音器集群中每一個包括三個或更多相互之間的最小橫向間隔不超過大約10cm的水中聽音器。
29.如權(quán)利要求1中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第二傳感器配置中包括一個或多個粒子運動傳感器。
30.如權(quán)利要求29中所述的浮纜系統(tǒng)，其中粒子運動傳感器至少包括粒子速度傳感器，壓力梯度傳感器、加速計、和它們的組合中的一種。
31.如權(quán)利要求20中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第二間隔距離在大約1.5m到大約3m的范圍。
32.如權(quán)利要求19中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第二傳感器配置包括多個沿每個第二電纜段縱向分布的水中聽音器。
33.如權(quán)利要求32中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第二傳感器配置包括縱向間隔的水中聽音器。
34.如權(quán)利要求32中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第二傳感器配置包括縱向間隔的水中聽音器集群。
35.如權(quán)利要求32中所述的浮纜系統(tǒng)，其中水中聽音器集群相互之間的縱向間隔為大約3.125m。
36.如權(quán)利要求34中所述的浮纜系統(tǒng)，其中水中聽音器集群中每一個包括至少兩個橫向間隔的水中聽音器。
37.如權(quán)利要求36中所述的浮纜系統(tǒng)，其中水中聽音器集群中每一個包括三個或更多水中聽音器，這些水中聽音器相互之間的最小橫向間隔不超過大約10cm。
38.如權(quán)利要求1中所述的浮纜系統(tǒng)，其中第一傳感器配置中包括一個或多個粒子運動傳感器。
39.如權(quán)利要求38中所述的浮纜系統(tǒng)，其中粒子運動傳感器至少包括粒子速度傳感器、壓力梯度傳感器、加速計、和它們的組合中的一種。
40.一種地震勘測排列，包括水中行駛的拖船；多個與拖船在操作上連接的第一電纜段，其中每個第一電纜段中使用第一傳感器配置；多個與拖船在操作上相連的第二電纜段，其中每個第二電纜段包括多個沿其分布的震源；與一個或多個第一或第二電纜段在操作上相連的至少一個第三電纜段，每個第三電纜段中使用第二電纜配置。
41.如權(quán)利要求40所述的地震勘測排列，其中第一傳感器配置包括多個依照第一間隔距離縱向分布的水中聽音器；并且第二傳感器配置包括多個依照與第一間隔距離實質(zhì)上不同的第二間隔距離縱向分布的水中聽音器。
42.如權(quán)利要求41所述的地震勘測排列，其中第一間隔距離大約為3.125m，6.25m或12.5m；并且第二間隔距離在大約1.5m到大約3m的范圍。
43.如權(quán)利要求40所述的地震勘測排列，其中至少一個第三電纜段使用多元傳感器，并與一個或多個第一電纜段在操作上相連。
44.如權(quán)利要求40所述的地震勘測排列，其中至少一個第三電纜段使用多元傳感器，并與一個或多個第二電纜段在操作上相連。
45.一種震源系統(tǒng)，包括多個第一電纜段，每個第一電纜段有沿其分布的多個震源；與一個或多個第一電纜段在操作上相連的至少一個第二電纜段，每個第二電纜段中包括一個或多個粒子運動傳感器。
46.用來在覆蓋地層的水體中采集地震數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟用牽引的震源陣列生成聲波；用多個第一電纜段測量來自地層的聲波反射，其中每個第一電纜段中使用第一傳感器配置；和用與一個或多個第一電纜段在操作上相連并使用第二傳感器配置的至少一個第二電纜段測量來自地層的聲波反射。
47.如權(quán)利要求46中所述的方法，其中每個第一電纜段具有基本相同的長度；并且每個第二電纜段具有的長度實質(zhì)上比第一電纜段具有的長度小。
48.如權(quán)利要求46中所述的方法，其中第一電纜段在操作上串聯(lián)以實質(zhì)上限定一個或多個單個浮纜。
49.如權(quán)利要求48中所述的方法，其中單個浮纜包括至少一個與第一電纜段在操作上串聯(lián)的第二電纜段。
50.如權(quán)利要求49中所述的方法，其中每個第二電纜段包括兩個和更多在操作上并聯(lián)的電纜段。
51.如權(quán)利要求48中所述的方法，其中單個浮纜包括至少一個與一個或多個第一電纜段在操作上并聯(lián)的第二電纜段。
52.如權(quán)利要求48中所述的方法，其中單個浮纜包括三個與一個或多個第一電纜段在操作上并聯(lián)的第二電纜段
53.如權(quán)利要求49中所述的方法，其中至少一個第二電纜段放置在單個浮纜中的第一電纜段的上游。
54.如權(quán)利要求49中所述的方法，其中至少一個第二電纜段放置在單個浮纜中的兩個第一電纜段之間。
55.如權(quán)利要求48中所述的方法，其中多個浮纜在操作上并聯(lián)以實質(zhì)上限定浮纜陣列。
56.如權(quán)利要求55中所述的方法，其中浮纜陣列包括至少一個第二電纜段，每個第二電纜段與每個單個浮纜中的多個第一電纜段在操作上串聯(lián)。
57.如權(quán)利要求56中所述的方法，其中每個串聯(lián)的第二電纜段放置在單個浮纜中的各個第一電纜段的上游。
58.如權(quán)利要求56中所述的方法，其中每個串聯(lián)的第二浮纜段放置在每個單個浮纜中的兩個第一電纜段之間。
59.如權(quán)利要求55中所述的方法，其中浮纜陣列包括至少一個第二電纜段，每個第二電纜段與浮纜在操作上并聯(lián)。
60.如權(quán)利要求60中所述的方法，其中第二電纜段放置在兩個浮纜之間。
61.如權(quán)利要求60中所述的方法，其中每個第二電纜段基本上確定小型浮纜。
62.如權(quán)利要求46中所述的方法，其中第一傳感器配置適合于測量頻率在大約16Hz到大約125Hz范圍的地震數(shù)據(jù)。
63.如權(quán)利要求46中所述的方法，其中第二傳感器配置適合于測量頻率在大約2Hz到大約16Hz范圍的地震數(shù)據(jù)。
64.如權(quán)利要求46中所述的方法，其中第一傳感器配量包括傳統(tǒng)的水中聽音器分布；并且第二傳感器配置包括多元傳感器。
65.如權(quán)利要求64中所述的方法，進一步包括用采集到的多元測量結(jié)果對采集到的水中聽音器測量結(jié)果進行消重影。
66.如權(quán)利要求65中所述的方法，其中消重影的步驟包括確定與來自地層的聲波反射相關(guān)的粒子速度垂直分量的上行部分的步驟。
67.如權(quán)利要求66中所述的方法，其中確定步驟依照下面的公式實現(xiàn)VzU=12(Vz-KzρωP),]]>其中VzU是粒子速度垂直分量的上行部分，Vz是粒子速度的垂直分量，P是壓力，Kz是垂直波數(shù)的絕對值，ω是角頻率，和ρ是水的密度。
68.如權(quán)利要求64中所述的方法，其中一個或多個多元電纜段被在接收器電纜段之間牽引。
69.如權(quán)利要求64中所述的方法，其中一個或多個多元電纜段被在浮纜陣列之間牽引。
70.如權(quán)利要求46中所述的方法，其中第一傳感器配置包括多個依照第一間隔距離縱向分布的水中聽音器；并且第二傳感器配置包括多個依照與第一間隔距離實質(zhì)上不同的第二間隔距離縱向分布的水中聽音器。
71.如權(quán)利要求46中所述的方法，其中第一傳感器配置包括縱向間隔的水中聽音器。
72.如權(quán)利要求71中所述的方法，其中第一傳感器配置包括縱向間隔的水中聽音器集群。
73.如權(quán)利要求46中所述的方法，其中第二傳感器配置中包括一個或多個粒子運動傳感器。
74.如權(quán)利要求73中所述的方法，其中粒子運動傳感器至少包括粒子速度傳感器、壓力梯度傳感器、加速計和它們的組合中的一種。
75.如權(quán)利要求46中所述的方法，其中第二傳感器配置包括多個沿每個第二電纜段縱向分布的水中聽音器。
76.如權(quán)利要求46中所述的方法，其中第一傳感器配置中包括一個或多個粒子運動傳感器。
77.如權(quán)利要求64中所述的方法，其中第一傳感器配置的每個水中聽音器是單獨地用線連接的，使得它的輸出信號可以被分別數(shù)字化和濾波。
78.如權(quán)利要求77中所述的方法，進一步包括數(shù)字群形成來自每個單獨地用線連接的水中聽音器的輸出信號的步驟。
全文摘要
一種用來采集地震數(shù)據(jù)的地震浮纜系統(tǒng)，包括多個第一電纜段，其中每個電纜段中使用第一傳感器配置，至少一個第二電纜段與一個或多個第一電纜段在操作上連接并使用第二傳感器配置。在浮纜系統(tǒng)的各種實施例中，一個或多個第二電纜段與浮纜，浮纜陣列或地震排列稀疏地集成。第二傳感器配置可以，例如，包括傳統(tǒng)水中聽音器分布，第二傳感器配置可以，例如，包括至少像粒子速度傳感器，壓力梯度傳感器，加速計和這些裝置的組合中的一個這樣的多元傳感器。本發(fā)明對于衰減測量到的地震數(shù)據(jù)中的噪音有用，對信號消重影也一樣。特殊的消重影程序包括分解粒子速度垂直分量的向上和向下部分，該粒子速度與來自地層的聲波反射相關(guān)。
文檔編號G01V1/22GK1952691SQ20061007709
公開日2007年4月25日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者羅西塔施瓦·辛格, 約翰·奧爾奧弗·安德爾斯·羅伯特森, 奧塔爾·克里斯田森 申請人:維斯特恩格科地震控股有限公司