地震源同步方法
【專利摘要】一種控制有關地震數(shù)據(jù)采集的通信的方法，可以包括通過通信協(xié)議同步使一個或多個地震能量源的啟動。該協(xié)議可在地震記錄系統(tǒng)、在處理器上運行的源控制軟件處產(chǎn)生或者由地震能量源編碼器產(chǎn)生。該協(xié)議可由包括啟動信息的編碼器消息組成，啟動信息與對包含在地震能量源中的信息的請求合并。該請求信息可以在以同步的方式返回的解碼器消息中發(fā)送。
【專利說明】地震源同步方法
[0001]發(fā)明人:PHILLIPS,Thomas F.；RADCLIFFE, Keith ；以及 MAECHLER，Bernard
[0002]發(fā)明背景

【技術領域】
[0003]本公開主要涉及使用通信協(xié)議來減少信息沖突并且加速地震數(shù)據(jù)采集活動的系統(tǒng)和方法。

【背景技術】
[0004]實施地震勘測來繪制地下結構從而識別和開發(fā)油氣儲層。在開發(fā)(鉆井)油氣田之前通常要進行地震勘測來估計油氣田的位置和數(shù)量，并且還確定在鉆井之后儲層隨著時間的變化。在陸地上，通過在選擇的地理區(qū)域上部署地震傳感器陣列(也稱為地震接收器)來進行地震勘測。地震傳感器(地震檢波器或加速度計)以網(wǎng)格的形式放置到或耦接到地面。在地理區(qū)域中選定間距的位置處使用能量源，產(chǎn)生或引起進入地下的聲波或信號(也稱作聲學能量)。產(chǎn)生的進入地下的聲波從地下巖層間斷面(諸如通過油氣儲層形成的巖層間斷面)反射回地表。這些反射在地表處通過地震傳感器感應或檢測并被記錄下來。對地震波的感應、處理和記錄被稱作地震數(shù)據(jù)的采集。可以從記錄的地震數(shù)據(jù)產(chǎn)生地下結構的二維和/或三維地圖(也稱作“地震圖像”)。這些地圖隨后被用于確定鉆井位置、儲層大小、產(chǎn)油層深度以及烴產(chǎn)量的估計。
[0005]本發(fā)明提供了用于促進和管理用于獲得地震信息的有效地震勘探活動的通信協(xié)議。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一種控制有關地震數(shù)據(jù)采集的通信的方法可包括通過通信協(xié)議同步一個或多個地震能量源的啟動。該協(xié)議可在中央位置，在地震記錄系統(tǒng)中，在處理器上運行的地震能量源控制軟件，或在地震能量源編碼器中實施。該協(xié)議可在各種地震能量源控制器和/或支撐設備中實施。該協(xié)議可由包括啟動信息的編碼器消息與對包含在各種地震能量源中的信息的請求的組合組成。請求的信息可以在以同步方式傳輸?shù)慕獯a器消息中返回。該方法設計為可以依次發(fā)送多個編碼器消息，這樣多組地震能量源能夠以交疊方式進行相關通信。因此，取決于可用設備的物理限制能夠以連續(xù)的方式實施有效的地震勘探操作。(參見圖4)
[0007]編碼器消息可包括任意數(shù)量的命令和請求類型。例如，編碼器消息可包括啟動命令和至少一個地震能量源的狀態(tài)的請求。在另一個例子中，編碼器消息可包括與至少一個地震能量源控制器的在先發(fā)起相關的質量控制信息的請求合并的啟動命令。在另外的一個例子中，編碼器消息可包括啟動命令，該啟動命令與一個或多個地震能量源控制器的當前或在先的狀態(tài)的請求以及來自至少一個地震能量源控制器的至少一個在先發(fā)起的質量控制信息的請求合并。
[0008]在一些實施例中，控制通信的方法可包括在同步一個或多個地震能量源控制器的發(fā)起或啟動的過程中，同步地震能量源控制器信息的返回。地震能量源控制器信息可包括一個或多個地震能量源控制器的當前或在先狀態(tài)。所有地震能量源控制器的該狀態(tài)信息可以被動態(tài)分配臨時傳輸時隙。該地震能量源控制器信息可包括來自一個或多個地震能量源控制器的一個或多個在先發(fā)起的一個或多個質量控制數(shù)據(jù)。所有地震能量源控制器的該狀態(tài)信息也可以被動態(tài)分配臨時傳輸時隙。
[0009]在一些實施例中，可使用導航系統(tǒng)、具有處理器的計算機、或地震能量源控制器合并來自一個或多個地震能量源控制器的兩個或更多當前或在先狀態(tài)消息。該合并的狀態(tài)消息可通過用于同步一個或多個地震能量源控制器并且以同步方式返回信息的協(xié)議來傳輸。
[0010]上述的數(shù)據(jù)通信可以無線傳輸和/或通過有線連接傳輸。該通信協(xié)議可由同步的模擬或數(shù)字協(xié)議或方法組成。
[0011]這里已經(jīng)概述而非完全列舉本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和設備某些特征的例子，以便于更好地理解接下來對其進行的詳細說明，以及便于可以認識到對現(xiàn)有技術的貢獻。當然，本本發(fā)明的其他特征將在下文中描述并且將形成本發(fā)明的主題。這里提供的概述并不意在限制范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]根據(jù)附圖以及結合隨后的描述將更好地理解本發(fā)明的新穎性特征以及本公開本身，其中，相同的附圖標記通常表示相同的元件，并且其中:
[0013]圖1示出了可以利用公開的通信協(xié)議的線纜地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0014]圖2表示了可以使用公開的通信協(xié)議的無線地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的表示；
[0015]圖3示出了根據(jù)本公開一個實施例的地震能量源編碼器和解碼器之間的通信；
[0016]圖4示例性地示出了根據(jù)本公開的一個實施例的掃描。

【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明涉及用于控制有關地震數(shù)據(jù)采集的活動的裝置和方法。本發(fā)明可以不同形式的實施例實施。這里示出的附圖以及提供的說明對應于本發(fā)明的某些特定實施例，用于解釋本發(fā)明中包含的原理，應該理解的是當前的本發(fā)明應該被認為是本發(fā)明基本原理的范例，而并不意在限制本發(fā)明在這里示出的附圖和說明的范圍。
[0018]以下將進行更詳細的論述，本發(fā)明提供了通過有線和/或無線傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議同步一個或多個地震能量源控制器的啟動的方法。該通信協(xié)議可采用同步的模擬或數(shù)字協(xié)議或方法。協(xié)議可由地震能量源編碼器(例如地震記錄系統(tǒng)，在處理器上運行的源控制軟件)傳輸和/或由地震能量源編碼器產(chǎn)生。該協(xié)議同步啟動信息并且合并啟動信息與對包含在地震能量源控制器中的信息的請求。所請求的信息將以同步方式返回。
[0019]圖1和圖2示例性地但不排外地描繪了可以執(zhí)行本發(fā)明方法的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。下面將更詳細地討論這些系統(tǒng)的基本部件。然后，描述用于控制/同步用于這些系統(tǒng)的通信的方法。
[0020]圖1描繪了傳統(tǒng)的線纜地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)100。這種系統(tǒng)包括間隔開的地震傳感器單元102的陣列(串)。傳感器的每個串典型地通過敷設電纜耦接到數(shù)據(jù)采集裝置103，并且多個數(shù)據(jù)采集裝置及相關的傳感器串通過敷設電纜110耦接形成線108，線108隨后通過敷設電纜112稱接到線路分支或(交叉纜單元)104。多個交叉纜(crossline)單元104以及相關的線通常通過敷設電纜耦接在一起，例如由虛線114示出。傳感器102之間通常相互間隔10-50米。每個交叉纜單元104通常執(zhí)行一些信號處理并且隨后將被處理的信號存儲為地震信息。交叉纜單元104通常各自與作為中央控制器或控制單元(CU)106與所有交叉纜單元104之間的接口的一個單元104a并行或串行地耦接。該系統(tǒng)可使用有線通信媒介，例如RS232,以太網(wǎng)，RS485，USB等等。
[0021 ] 參見圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的無線地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)200的表示。該系統(tǒng)200包括中央控制器或控制單元(CU) 202，其與多個無線場站單元(FSU)或傳感器站208中的每一個數(shù)據(jù)通信，形成用于地震數(shù)據(jù)采集的陣列(傳播)210。中央控制器202與多個FSU之間的無線通信可以是直接雙向無線通信或者通過諸如中繼器單元(RU)(未示出)的中間單元。每個傳感器站208包括一個或多個用于感測地震能量的傳感器212。傳感器212可以是任何合適的地震傳感器，包括地震檢波器以及一個或多個分量加速度計。
[0022]這里使用的直接通信指的是如圖2中由虛線箭頭描繪的個體化(individualized)數(shù)據(jù)流。無線通信系統(tǒng)可以是VHF、UHF、WiFi或其他無線無線電通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)流可以是雙向的以允許如下一項或多項:從中央控制器202傳輸命令或控制指令到每個無線傳感器站208 ;在中央控制器202與每個無線傳感器站208之間交換質量控制和其他數(shù)據(jù)；以及從每個無線傳感器站208傳輸狀態(tài)信號、操作條件和/或選擇的預處理地震信息到中央控制器202。該通信可以是分別通過合適的天線203和204由傳感器站208和中央控制器202傳輸和接收的無線電信號的形式。
[0023]在主動模式中，系統(tǒng)200使用一個或多個地震能量源206在地震傳播中在已知位置處產(chǎn)生已知特性的地震能量，例如級數(shù)、頻率等等，將地震能量傳遞到地下巖層。典型的地震能量源由標記206i表示。通常,通過移動單元270本地發(fā)起源206i的激括(或更通俗的，“發(fā)射” (shooting), “ 引燃” (firing))。
[0024]—個示例性的能量源是可控震源貨車(vibrator truck)。可控震源貨車支撐連接到慣性質量塊的重底盤。該慣性質量塊包含反作用于慣性質量塊的動量使底盤沿著垂直或水平軸往復運動的線性驅動器。該往復運動的底盤將震動波列注入到地表?？删幊炭刂破骺刂茟T性質量塊產(chǎn)生的信號的力和頻率。
[0025]另一個示例性的能量源是加速的落重法貨車。落重法貨車是一種車輛上安裝的著陸沖擊，可用來提供地震源。重物由貨車后方的起重機舉起并在大約3米高落下以撞擊(或“捶擊”)地面?？蓪⒅匚镌谙嗤攸c落下超過一次來增強信號，還可以通過在大小可進行選擇的陣列中的多個鄰近位置處進行捶擊來增大信號，以通過空間濾波增強地震信號。
[0026]另外的其他示例性的能量源包括爆炸源，例如炸藥和壓縮氣源。然而,應當理解的是，任何產(chǎn)生可用地震能量的裝置都可以是能量源。
[0027]在一個實施例中，移動單元270中的操作者利用導航工具272導航到所選擇的源位置并且利用地震能量源控制器274操作與移動單元關聯(lián)的可控震源，將地震能量傳遞到地下巖層。另一方面，移動單元可用于可控地引燃爆炸源。為了導航地形以及確定精確的源位置坐標，導航工具272可裝配有全球定位衛(wèi)星(GPS)裝置和/或具有源將被激活的每個位置的預定坐標的數(shù)據(jù)庫。源控制器274可編程為接收和傳輸諸如以下內(nèi)容的指令的信息:使得源206i做好引燃準備，引燃206i，提供表示移動單元270的位置的數(shù)據(jù)，源206i的武裝狀態(tài)，以及諸如返回點屬性的數(shù)據(jù)。
[0028]中央控制器202，中央站計算機(CSC) 260和中央服務器280對系統(tǒng)200的組成部件施加控制，并在系統(tǒng)200運行過程中指導操作者和裝置的活動?？蓪Ψ掌?80編程，以管理地震勘探活動范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)和活動，可包括日常發(fā)射序列，更新采集的發(fā)射點，跟蹤發(fā)射有利條件(asset)，存儲地震數(shù)據(jù)，預處理地震數(shù)據(jù)和廣播校正。CSC260可與⑶202集成。中央控制器202還可起到中央無線電單元的作用。對于大型場，還可在選定的場位置處部署無線電天線和中繼器收發(fā)器，如下所述。
[0029]以下將更詳細地論述當采用示出的系統(tǒng)或其他類似系統(tǒng)執(zhí)行地震勘探時，根據(jù)本發(fā)明的操作方法消除了通過被傳輸?shù)恼埱笙喸兊卣鹉芰吭纯刂破鞯氖褂?。這里使用的術語“編碼器”指的是記錄系統(tǒng)(例如圖2的控制器202)，術語“解碼器”通常指的是地震能量源(例如圖2的源206)。
[0030]現(xiàn)在參見圖3，圖解地示出了編碼器300和多個解碼器400 (Dl-Dn)。Dl-Dn可以是，例如可控震源貨車。編碼器300可以是記錄系統(tǒng)而解碼器400可以是地震源。編碼器300可以將消息302傳輸?shù)浇獯a器400，并且解碼器400可將消息402傳輸或“返回”到編碼器300。示意性的編碼器消息302可包括但不限于‘啟動’，‘請求狀態(tài)’以及‘請求信息’。示意性的解碼器信息402可包括但不限于‘狀態(tài)’以及‘服務信息’。狀態(tài)可包括但不限于源的GPS位置、可控震源貨車驅動器提升狀態(tài)、點火線測試、井口檢波器測試狀態(tài)以及加速落重法系統(tǒng)內(nèi)重物的恰當定位。
[0031]為了避免消息沖突，減少無線電通信時間量，以及最小化完成任務的時間，可使用合并編碼器消息302請求(例如對狀態(tài)消息和質量控制信息的請求)與啟動命令的通信協(xié)議。通信協(xié)議進一步同步解碼器消息402。
[0032]一個示例性通信協(xié)議同步發(fā)送到一個或多個地震源的啟動命令消息。該協(xié)議可在地震記錄系統(tǒng)處、在處理器上運行的源控制軟件或由地震源編碼器產(chǎn)生。該協(xié)議可由包括啟動信息的編碼器消息302組成，并且與對包含在地震源中的信息的請求合并。所請求的信息可在以同步方式返回的解碼器消息402中發(fā)送。
[0033]編碼器消息302可包括任意數(shù)量的命令和請求類型以及命令和請求類型的任意組合。例如，編碼器消息302可包括啟動命令和至少一個地震源的狀態(tài)的請求。在另一個例子中，編碼器消息302可包括啟動命令和與至少一個地震源的在先發(fā)起相關的質量控制信息的請求。在另外一個例子中，編碼器消息302可包括啟動命令，一個或多個地震源的當前或在先狀態(tài)的請求，以及來自至少一個地震源的至少一個在先發(fā)起的質量控制信息的請求。
[0034]圖4示出了示例性掃描500，其中編碼器300與解碼器400交換信息。如所示，啟動命令消息502發(fā)起地震操作?？蓜討B(tài)地分配時隙504來接收就緒信號，以及可動態(tài)地分配時隙506來接收狀態(tài)信息?！皠討B(tài)的”或“動態(tài)地”意味著時隙分配是臨時的并且是活躍的。如果不需要，則完全不分配時隙。應該理解的是，時隙504、506的長度的持續(xù)時間可以根據(jù)編碼器300通過啟動命令消息502請求的信息的數(shù)量和類型變化?？墒褂锰摂M啟動命令508來使得解碼器400返回任何常駐信息。因此，應該認識到，當被請求并且在特定時間時，解碼器400僅僅傳輸狀態(tài)和就緒信息。如該附圖所示，每個編碼器的啟動命令針對不同的源集或源組。在該例子中，每個組的操作與在先組中發(fā)起的操作交疊。
[0035]另一個示例性通信協(xié)議在同步一個或多個地震源的啟動期間同步地震源信息的返回。地震源信息可包括一個或多個地震源的當前或在先狀態(tài)。如前所述，可為所有地震源的該狀態(tài)信息分配時隙。地震源信息可包括來自一個或多個地震源的一個或多個在先發(fā)起的質量控制信息。也可為所有地震源的該狀態(tài)信息分配時隙。應該理解的是，可以存在與在先掃描相關的信息，因為在沒被請求的情況下解碼器400不發(fā)送這樣的信息。因此，來自給定掃描的質量控制信息只有當后續(xù)掃描開始時才會返回。
[0036]在一些實施例中，可使用導航系統(tǒng)、具有處理器的計算機、或地震源控制器合并來自一個或多個地震源的兩個或更多當前或在先的狀態(tài)消息。該合并的狀態(tài)消息可通過用于同步一個或多個地震源并且以同步方式返回該信息的協(xié)議傳輸。
[0037]上述信號通信可通過無線和/或硬線來完成。通信協(xié)議可包括同步的模擬或數(shù)字協(xié)議或方法。
[0038]術語“地震裝置”的意思是用在地震傳播中的任何裝置，包括但不限于傳感器、傳感器站、接收器、發(fā)送器、電源、控制單元等等。本公開是參考說明了原理和方法的特定實施例和過程提供的。這些特定實施例和步驟并不意在限定本公開或權利要求的范圍。落在權利要求和否認聲明范圍內(nèi)的所有修改都意在稱為本公開的一部分。
【權利要求】
1.一種用于控制地震數(shù)據(jù)采集通信的方法，包括: 通過發(fā)送編碼器消息同步一個或多個地震源的啟動，編碼器消息包括啟動信息和對地震源信息的請求；以及 同步來自至少一個解碼器的解碼器消息的返回，該解碼器消息響應于編碼器消息。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括通過如下其中之一來傳輸編碼器消息和解碼器消息:(i)無線通信系統(tǒng)，以及(ii)硬線。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中編碼器消息和解碼器消息通過如下其中之一傳輸:(i)地震記錄系統(tǒng)，(?)在處理器上運行的源控制軟件，以及(iii)地震源編碼器。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中地震源信息包括如下至少一個:(i)當前地震源狀態(tài)，以及(ii)之前地震源狀態(tài)。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中地震源信息包括來自一個或多個地震源的在先發(fā)起的質量控制信息。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中地震源信息包括:(i)當前地震源狀態(tài)，(?)在先地震源狀態(tài)，以及(iii)來自一個或多個地震源的在先發(fā)起的質量控制信息。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中以與其它在先進行中的操作交疊的方式發(fā)起所述操作和相關通信。
8.一種用于控制地震數(shù)據(jù)采集通信的方法，包括: 在同步一個或多個地震源的啟動期間，通過解碼器消息同步所請求的地震源信息的返回。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，進一步包括為解碼器消息動態(tài)地分配時隙，所述解碼器消息包括一個或多個地震源的返回狀態(tài)信息。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，進一步包括為解碼器消息動態(tài)地分配時隙，所述解碼器消息包括與至少一個地震源的發(fā)起相關的質量控制信息消息。
11.根據(jù)權利要求8所述的方法，進一步包括采用如下之一合并來自一個或多個地震源的兩個或多個狀態(tài)消息:(i)導航系統(tǒng)，(?)具有處理器的計算機，以及(iii)地震源控制器。
12.根據(jù)權利要求8所述的方法，進一步包括采用如下之一合并來自一個或多個地震源的一個或多個在先發(fā)起的兩個或更多質量控制信息消息:(i)導航系統(tǒng)，(ii)具有處理器的計算機，以及(iii)地震源控制器。
13.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中啟動命令的同步能夠是基于如下之一的同步定時:⑴模擬協(xié)議，(?)數(shù)字協(xié)議，(iii)GPS時間，以及(iv)由編碼器和解碼器創(chuàng)建的人為時間。
【文檔編號】G01V1/22GK104136940SQ201280045012
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2012年9月17日 優(yōu)先權日:2011年9月16日
【發(fā)明者】T·F·菲利普斯三世, K·S·拉德克里夫, B·瑪其勒 申請人:英洛瓦有限公司