基于分格覆蓋區(qū)邊界的用于操縱地震勘探船的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的領(lǐng)域是地球物理學(xué)數(shù)據(jù)獲取領(lǐng)域。
[0002] 更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及海洋地震獲取，所述海洋地震獲取涉及一個(gè)或幾個(gè)勘探 船以達(dá)成海床地殼的成像。
[0003] 確切地說，本發(fā)明涉及一種用于操縱與航海線以及預(yù)標(biāo)繪線（也被稱為"航跡 線"）相關(guān)聯(lián)的地震勘探船的技術(shù)，預(yù)標(biāo)繪線通常與航海線相同（術(shù)語"航海線"以及"預(yù) 標(biāo)繪線"定義如下）。地震勘探船拖曳包括接收器的至少一個(gè)聲學(xué)線性天線。接收器接收 通過至少一個(gè)震源產(chǎn)生并且通過反射點(diǎn)處的水下層反射的信號(hào)。
[0004] 換句話說，本發(fā)明涉及一種適用于地震勘探船并且用以在測量區(qū)域上方執(zhí)行高效 覆蓋的操縱技術(shù)。本發(fā)明通常用于3D測量中。
[0005] 本發(fā)明可以特別應(yīng)用于石油勘探行業(yè)，但是也可以應(yīng)用于在海洋環(huán)境中使用地球 物理學(xué)數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)的任何領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0006] 通過測量進(jìn)行勘探（例如，海上石油勘探）的主要目的是為了覆蓋其底層區(qū)域。
[0007] 如圖1中所示，為了確保達(dá)成此目標(biāo)，所述區(qū)域被劃分成被稱為分格2的小區(qū)域。 這些分格幾乎位于海底處，并且用途是通過各種種類的反射波8沖擊這些分格。這些波通 過接收器（水聽器）3捕獲，接收器（水聽器）3是不同震源接收器偏移等級(jí)的一部分，震源 接收器偏移等級(jí)也被稱為"偏移等級(jí)"（見參照4的垂直線，所述垂直線象征偏移等級(jí)之間 的分隔）。震源接收器偏移是震源與接收器之間的偏移距離。取決于接收器沿著地震勘探 船6拖曳的拖纜（線性天線）7的位置，偏移等級(jí)可以可能是下列之一："近偏移"、"近到中 間偏移"、"中間到遠(yuǎn)偏移"、"中間偏移"、"遠(yuǎn)偏移"等等。根據(jù)客戶規(guī)格，應(yīng)通過這些偏移等 級(jí)充分地沖擊每一分格2,使得覆蓋可以被認(rèn)為是正確的。實(shí)際上，波8從震源5開始，并且 在海底處于反射點(diǎn)1上反彈之后在接收器3處結(jié)束（更確切地說，波在反射點(diǎn)1處通過水 下層反射）。因此，當(dāng)反射點(diǎn)1落入分格2中時(shí)，視為沖擊所述分格2。
[0008] 操作性地，如圖2中所示，測量離散成預(yù)標(biāo)繪線24、25、26等。預(yù)標(biāo)繪線是任意幾 何曲線，并且可以因此是直線、虛線、圓圈、橢圓形或可以在數(shù)學(xué)上通過f(x，y) = 0類型等 式表達(dá)的其它形狀。這些預(yù)標(biāo)繪線以一方是定位在測量區(qū)域上，使得遵循全部這些預(yù)標(biāo)繪 線在勘探船6后方與零操縱偏移（見下文定義）和拖纜7完美地對(duì)齊，這將產(chǎn)生完美的全 局覆蓋（全局覆蓋中的一部分對(duì)應(yīng)于預(yù)標(biāo)繪線中的每一者）。在圖2中，參照21、22以及 23的分格覆蓋區(qū)分別與參照24、25以及26的預(yù)標(biāo)繪線相關(guān)聯(lián)。主要由于水流的原因，在實(shí) 踐中能夠在零操縱偏移并且使拖纜在勘探船后方完美地對(duì)齊的情況下進(jìn)行操縱是不可能 的。實(shí)際上，預(yù)標(biāo)繪線經(jīng)連續(xù)地拍攝，使得一個(gè)預(yù)標(biāo)繪線可調(diào)整勘探船位置以并置與給定預(yù) 標(biāo)繪線相關(guān)聯(lián)的分格覆蓋區(qū)與和鄰接預(yù)標(biāo)繪線相關(guān)聯(lián)的分格覆蓋區(qū)。
[0009] 在操作中，勘探船實(shí)際上航行沿著的線被稱為"航海線"。航海線一般來說是預(yù)標(biāo) 繪線，但是在一些罕見的狀況下可以不同，例如，如果勘探船必須避開位于預(yù)標(biāo)繪線上的障 礙物（石油平臺(tái)，F(xiàn)PSO單元（"浮式生產(chǎn)、存儲(chǔ)和卸載單元"）等）。
[0010] 實(shí)際上，勘探船船載的導(dǎo)航系統(tǒng)（也被稱為INS( "整合導(dǎo)航系統(tǒng)"））通常接收兩 個(gè)控制設(shè)置：
[0011] ?操縱偏移（也被稱為"期待航跡偏移"或DT0)，其為航海線與勘探船之間的期待 偏移；以及
[0012] ?距離DC，距離DC是從航海線到勘探船位置的當(dāng)前距離。
[0013] 在導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)，這些控制設(shè)置通常由自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（例如Robtrack)使用，自動(dòng)駕 駛系統(tǒng)確定如何更改地震勘探船路線，使得勘探船到達(dá)操縱偏移（DT0)期望的新位置。
[0014] 在第一種已知解決方案中，此并置操作是在船上通過使用由分格軟件提供的信息 來手動(dòng)完成。對(duì)于領(lǐng)航員（操作人員）而言，常見過程為觀看分格軟件顯示屏，可能預(yù)期地 通過掃描色彩來辨認(rèn)覆蓋區(qū)中的孔洞（例如，27)(即，鄰接分格覆蓋區(qū)之間的孔洞），且因 此調(diào)整勘探船路線。實(shí)際上，通過操作人員不斷地調(diào)整（視覺地）操縱偏移（DT0)。
[0015] 第一已知解決方案的主要缺陷為，操縱勘探船以并置與預(yù)標(biāo)繪線相關(guān)聯(lián)的分格覆 蓋區(qū)與和連續(xù)預(yù)標(biāo)繪線相關(guān)聯(lián)的分格覆蓋區(qū)暗示，領(lǐng)航員（操作人員）必須通過從所考慮 的分格偏移等級(jí)獲得分格軟件的信息來不斷地調(diào)整操縱偏移。手動(dòng)地如此操作是次優(yōu)的并 且即使對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的使用者來說也非常難以達(dá)成。
[0016] 第一種已知解決方案的另一個(gè)缺點(diǎn)是由并置覆蓋范圍的動(dòng)機(jī)引起的過度操縱。過 度操縱通常導(dǎo)致動(dòng)態(tài)程度太大的線，就基于當(dāng)前測量的未來4D測量來說會(huì)難以模擬。對(duì)于 信息，地震勘探領(lǐng)域中熟知的4D獲取遲于2D或3D獲取地重復(fù)，以便分析兩個(gè)周期之間的 改變。典型地監(jiān)視儲(chǔ)集器。
[0017] 第二種已知解決方案（最新的實(shí)踐）是維持關(guān)于預(yù)標(biāo)繪線的零操縱偏移。
[0018] 第二種已知解決方案的主要缺點(diǎn)是：設(shè)置零操縱偏移的確的確促進(jìn)4D測量出現(xiàn)， 但是將導(dǎo)致不良的全局覆蓋范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明尤其旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的這些不同缺點(diǎn)。
[0020] 更確切地說，本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的目標(biāo)為提供一種適用于地震勘探船從而 使得能夠執(zhí)行高效全局覆蓋范圍的操縱技術(shù)。
[0021] 本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種此類技術(shù)，從而使得能夠在沒 有操作人員（領(lǐng)航員）干預(yù)的情況下自動(dòng)地獲得操縱信息（例如，操縱偏移（DT0))。
[0022] 本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的額外目標(biāo)是提供一種實(shí)施簡單并且價(jià)格低廉的此類 技術(shù)。
[0023] 本發(fā)明的具體實(shí)施例提議一種用于操縱與航海線相關(guān)聯(lián)的地震勘探船的方法，所 述方法特征在于其包括：
[0024] a)計(jì)算從n個(gè)反射點(diǎn)到與先前預(yù)標(biāo)繪線相關(guān)聯(lián)的分格覆蓋區(qū)的邊界的距離屯， i G {1.. .n}；
[0025] b)依據(jù)所述距離屯來計(jì)算從所述n個(gè)反射點(diǎn)到n個(gè)目標(biāo)反射點(diǎn)的距離D;以及
[0026] c)向?qū)Ш较到y(tǒng)或向?qū)Ш较到y(tǒng)的操作員提供包括所述距離D或基于所述距離D的操 縱信息，以更改所述地震勘探船的路線。
[0027] 此具體實(shí)施例依賴于一種完全新穎且有創(chuàng)造性的方法。實(shí)際上，理念（一般原理） 為提供一種通過使用n個(gè)反射點(diǎn)位置及先前預(yù)標(biāo)繪線的分格邊界作為輸入控制勘探船而 并置兩個(gè)分格覆蓋區(qū)（與當(dāng)前預(yù)標(biāo)繪線相關(guān)聯(lián)的一個(gè)分格覆蓋區(qū)及與先前預(yù)標(biāo)繪線相關(guān) 聯(lián)的另一分格覆蓋區(qū)）的方式。先前預(yù)標(biāo)繪線為已被使用且其分格覆蓋區(qū)已被獲得并知曉 的預(yù)標(biāo)繪線。
[0028] 為了達(dá)成此目的，計(jì)算距離屯，接著計(jì)算距離D，且此距離D用以更改地震勘探船 的路線。因此，在勘探船在前進(jìn)同時(shí)實(shí)際上已進(jìn)行為D的橫向移位之后，勘探船將處于正確 位置，且將并置兩個(gè)分格覆蓋區(qū)（與當(dāng)前預(yù)標(biāo)繪線相關(guān)聯(lián)的一個(gè)分格覆蓋區(qū)及與先前預(yù)標(biāo) 繪線相關(guān)聯(lián)的另一分格覆蓋區(qū)）。
[0029] 所提議的解決方案非常簡單并且可以在不需要操作人員（領(lǐng)航員）的任何干預(yù)的 情況下自動(dòng)地執(zhí)行。
[0030] 根據(jù)具體特征，所述先前預(yù)標(biāo)繪線近接于當(dāng)前預(yù)標(biāo)繪線。
[0031] 因此，所提議的解決方案可針對(duì)每一新的當(dāng)前預(yù)標(biāo)繪線反復(fù)地使用以便執(zhí)行高效 全局覆蓋。
[0032] 根據(jù)具體特征，所述n個(gè)反射點(diǎn)為與外部聲學(xué)線性天線相關(guān)聯(lián)的反射點(diǎn)，所述外 部聲學(xué)線性天線為由所述地震勘探船拖曳的多個(gè)聲學(xué)線性天線當(dāng)中最靠近所述邊界的聲 學(xué)線性天線。
[0033] 因此，前述兩個(gè)分格覆蓋區(qū)的并置得到改良。
[0034] 根據(jù)具體特征，所述距離屯為有向距離，其在考慮所述航海線的方向時(shí)當(dāng)所述邊 界在所述反射點(diǎn)右側(cè)時(shí)具有正值，且在于所述距離D為恒定有向距離，其在考慮所述航海 線的所述方向時(shí)在所述目標(biāo)反射點(diǎn)在所述反射點(diǎn)右側(cè)時(shí)具有正值，且使得函數(shù)f(X)為最 小值，其中X={xu. . .，xn,D}，所述距離D定義為：D=Xi+di，iG{1. . .n}，且距離Xi中的 每一者為從所述邊界到所述n個(gè)目標(biāo)反射點(diǎn)中的一者的有向距離，其在考慮所述航海線的 所述方向時(shí)當(dāng)所述目標(biāo)反射點(diǎn)在所述邊界右側(cè)時(shí)具有正值。
[0035] 因此，前述兩個(gè)分格覆蓋區(qū)的并置經(jīng)最佳化。
[0036] 根據(jù)具體特征，所述函數(shù)f(X)定義為：-+ 其中x = {Xl，...，xn}且e為使D2的影響最小化的換算系數(shù)。
[0037] 因此，所提議的解決方案允許減小計(jì)算的數(shù)目。
[0038] 根據(jù)具體特征，使f(X)最小化的被稱為結(jié)果X,的X值在步驟b)計(jì)算為：X,= dYAdTrM，其中：
[0039] _d為包括所述距離屯的列矩陣，iG{1... n};
[0040] _C為矩陣（n+l，n+l)，其包括：單位矩陣In，包括先n個(gè)零、后面接著為e的第 (n+1)行，及包括先n個(gè)零、后面接著為e的第（n+1)列；以及
[0041] -A為矩陣（n,n+1)，使得：AX=d，即A定義n個(gè)約束條件：-Xi+D=屯， iG{1. . .n}，且包括：