一种双源多缆窄间距控制系统及方法与流程

本发明涉及海洋地质调查领域，具体涉及一种双源多缆窄间距控制系统及方法。

背景技术：

根据地震勘探理论，横向采样间隔(亦称道间距，下同)决定横向分辨率，由采样定理可知，横向连续信号一旦进行离散采样，会产生不可恢复的频域范围，该频带区域的有关信息无法完全恢复，而该频带区域的信息经采样后会变成另一频域的新信息，这便是空间假频。由此可知，对某一具体研究对象，要保证其不失真必须依赖于采样间距、该信号本身的频带宽度和信号频带外的高频信息的能量大小，若横向采样能保证不可恢复频带区域位于信号频宽之外，且信号频带外的干扰能量很小，则信号完全可以恢复。

地震信号的横向采样虽己满足采样定理，但仍然存在能量很弱的假频信息，由于地震信号有限带宽外的干扰能量一般均很小，故地震剖面的成像精度，取决于道间距本身和地下构造及勘探精度，因此，应设法避开有效频带内的信号存在的空间假频，使有效信号不致失真，伊尔马滋对空间假频问题进行了深入的分析，指出空间假频的产生与地层倾角、区域速度和道间距有关，并给出如下的具体计算公式：

fmax＝v/(4δxsinθ)

式中，fmax为横向不产生空间假频的最高频率；v为区域速度，δx为道间距，θ为地层倾角。可见，道间距越小，横向可记录的最高有效频率越高，对横向分辨率的提高越有利。

在三维地震面积观测中，为了全覆盖探测工区，一般在平面上将工区“离散化”，即将连续的工区划分为数量庞大的格子“面元”，采集信号时，由落在每个“面元”内的反射信号的多少来计算“覆盖次数”。在一定的观测系统参数条件下，面元最小尺寸是一定的。小于最小尺寸的面元，就会出现“漏测”问题。

常规海上三维地震勘探，气枪震源间距为50米，拖缆间距为100米。其中的接收信号拖缆，两道之间距离为12.5米，即道间距为12.5米，由此纵向面元尺寸最小为6.25米；拖缆之间的横向距离为100米，根据面元大小计算公式，横向面元尺寸最小为25米。由此进行的三维地震勘探，地下最小反射面元为6.25×25米(纵向面元尺寸×横向面元尺寸)。

而在海域天然气水合物地震勘探中，发育区的水合物赋存形态往往为分散状、斑块状、断层状及薄层状，极少有连续性非常好的厚层状，海域天然气水合物的赋存形态多样，且矿体体积大小不一，分散存在。由于常规三维地震勘探组合系统，地下反射面元最小尺寸仅能达到6.25×25米，无法满足海域天然气水合物地震勘探对横向和纵向分辨率的要求。随着目标精细探测的要求，震源间距、电缆间距需要大大缩小，以达到提高横向分辨率的目标。

常规海上三维地震勘探，一般双震源间距为50米，每个震源由多个子阵列组成；电缆间距为100米。2个震源间距控制方法是在各个子阵列之间系上定宽绳，并利用扩展绳向外扩展，最终使其间距保持在一定范围，间距变化一般在±10％，即间距在45-55米之间变化；多条电缆间距控制方法是通过定宽绳连接，外侧利用扩展器向外拖曳，电缆之间横向间距保持在一定范围，间距变化一般在±10％，即间距在90-110米之间变化。

随着间距缩小，间距的变化范围也需要缩小。如震源间距缩小到3.2米，电缆间距缩小到6.4米时，地下最小反射面元的横向尺寸为1.6米，如果按照±10％的间距变化要求，则震源间距变化范围在2.88-3.52米，电缆间距变化范围在5.76-7.04米，由于面元尺寸变小，间距的变化，会导致落在面元中的反射信号非常不均匀，影响信号的后续处理，造成假象。

为了更加精确控制震源间距、电缆间距，并使其间距变化进一步降低，达到±5％以内，考虑采用一种双源多缆窄间距控制技术。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题为解决地震数据采集的面元难以缩小的问题，提供一种双源多缆窄间距控制系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种双源多缆窄间距控制系统，包括双震源、拖缆、框架，所述框架同地震船连接，所述拖缆同地震船连接；所述拖缆不少于2条，所述任两根相邻的震源之间设置有双震源；所述拖缆之间通过间距绳连接，所述间距绳同拖缆的中部连接所述拖缆的一端同地震船连接；所述框架包括扩展绳、扩展臂，所述扩展臂、扩展绳同地震船连接，所述扩展绳至少两根，分别设置在船体两侧，所述扩展臂至少两条，分别设置在船体两侧；所述扩展绳同最外侧的拖缆的中部连接。

双震源发出地震波，框架用于控制拖缆的位置和间距。

可以尽可能的缩小面元的尺寸，同时维持托兰之间的间距稳定，多缆间距辩护范围在±5％以内，为提高地震数据采集的横向分辨率提供了可能。

优选地，所述双震源包括两个发射源，分别为第一发射源和第二发射源，所述两个发射源之间通过支撑杆连接，所述发射源同地震船通过脉冲电缆连接；所述双震源设置在间距绳和地震船之间。支撑杆可以保证两个震源之间相对稳定。

优选地，所述第一和第二发射源沿船中轴线对称设置。发射源沿船中轴线对称，可以有效的提高震源的覆盖范围，同时大多数的拖缆可以接收到返回的数据。

优选地，所述拖缆同间距绳的连接处设置有防折器，所述拖缆同地震船的连接处至防折器之间形成前导线，所述拖缆自防折器起沿远离地震船方向形成测试电缆，所述拖缆包括前导线和测试电缆；所述前导线的外径为46±2mm。防折器可以有效的避免拖缆弯折，同时，防折器可以稳定拖缆的位置及拖缆之间的距离，与扩展绳和扩展臂一同保证拖缆同船的位置相对稳定。

优选地，所述拖缆中最外侧的两根同头标通过头标拉绳连接；所述扩展绳通过防折器同拖缆连接。头标拉绳固定头标。

优选地，所述扩展绳、间距绳、头标拉绳采用sk78纤维缆绳；所述sk78纤维缆绳在海水中的吸水率为0，比重为0.98，熔点为144～152摄氏度，最高工作温度为65摄氏度。采用sk78纤维，拖缆的重量较小，可以减小阻力，提高拖缆的水下稳定性。

优选地，所述扩展臂上设置有滑轮，所述扩展绳一端同地震船连接，所述扩展绳的另一端同最外侧的拖缆的中部连接，所述扩展绳经过扩展臂的滑轮。扩展绳经过扩展臂的滑轮，从而实现在船动态移动的过程中，框架虽然有微小的形变，但是整体仍是稳定的。

优选地，所述测试电缆的尾端设置有尾标，所述防折器与尾标之间的测试电缆上设置有罗盘鸟、cmx和横向舵鸟；所述罗盘鸟设置有定深装置，所述横向舵鸟设置有声波测距装置、横向舵叶和马达；所述尾标设置有马达和舵桨。尾标和横向舵鸟的舵叶都可以从水流上获取一定的推力，从而实现拖缆之间的间距的调节。

优选地，所述头标上设置有相对gps定位装置；所述发射源上设置有相对gps定位装置和ctx。

一种双源多源窄间距控制方法，将双震源设置在距离船尾25～35m的位置，通过支撑杆将左右发射源的间距调整为2.5～3.5m通过罗盘鸟获取拖缆的深度，通过拖缆上的多个横向舵鸟获取拖缆间距，根据间距和深度控制横向舵鸟和尾标，具体包括：

s11.调整横向舵鸟的横向舵叶，产生横向推力通过横向舵鸟控制拖缆的横向偏移；

s12.调整尾标的舵桨，产生侧向推力，保证拖缆间距的稳定。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：可以尽可能的缩小面元的尺寸，同时维持托兰之间的间距稳定，多缆间距辩护范围在±5％以内，为提高地震数据采集的横向分辨率提供了可能。

震源的间距可以缩小到间距为3.125m，拖缆间距可以缩小到6.4m左右(均有10％上下波动)。

附图说明

图1为一种双源多缆窄间距控制系统的示意图。

图2为一种双源多缆窄间距控制系统的局部示意图。

图3为舵桨的连接示意图。

具体实施方式

以下实施列是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。

实施例1

一种双源多缆窄间距控制系统，包括双震源1、拖缆2、框架，所述框架同地震船4连接，所述拖缆2同地震船4连接；所述拖缆2为4条，所述中间的两根相邻的拖缆2之间设置有双震源1；所述拖缆2之间通过间距绳27连接，所述间距绳27同拖缆2的中部连接所述拖缆2的一端同地震船4连接；所述框架包括扩展绳31、扩展臂32，所述扩展臂32、扩展绳31同地震船连接，所述扩展绳31至少两根，分别设置在船体两侧，所述扩展臂32至少两条，分别设置在船体两侧；所述扩展绳31同最外侧的拖缆2的中部连接。所述双震源包括两个发射源，分别为第一发射源11和第二发射源12，所述两个发射源之间通过支撑杆13连接，所述发射源同地震船4通过脉冲电缆连接；所述双震源设置在间距绳27和地震船4之间。所述第一11和第二发射源12沿船中轴线对称设置。所述拖缆2同间距绳27的连接处设置有防折器28，所述拖缆2同地震船4的连接处至防折器28之间形成前导线21，所述拖缆2自防折器28起沿远离地震船4方向形成测试电缆22，所述拖缆包括前导线21和测试电缆22；所述前导线21的外径为46±2mm。所述拖缆2中最外侧的两根同头标26通过头标拉绳连接；所述扩展绳31通过防折器28同拖缆连接。所述扩展绳31、间距绳27、头标拉绳采用sk78纤维缆绳；所述sk78纤维缆绳在海水中的吸水率为0，比重为0.98，熔点为144～152摄氏度，最高工作温度为65摄氏度。所述扩展臂32上设置有滑轮33，所述扩展绳31一端同地震船4连接，所述扩展绳31的另一端同最外侧的拖缆2的中部的防折器28连接，所述扩展绳31经过扩展臂32的滑轮33。所述测试电缆22的尾端设置有尾标25，所述防折器28与尾标25之间的测试电缆22上设置有罗盘鸟23、cmx和横向舵鸟24；所述罗盘鸟23设置有定深装置，所述横向舵鸟24设置有声波测距装置、横向舵叶和马达；所述尾标25设置有马达和舵桨。所述头标26上设置有相对gps定位装置；所述发射源11、12上设置有相对gps定位装置和ctx。

双震源发出地震波，框架用于控制拖缆的位置和间距。可以尽可能的缩小面元的尺寸，同时维持托兰之间的间距稳定，多缆间距辩护范围在±5％以内，为提高地震数据采集的横向分辨率提供了可能。支撑杆可以保证两个震源之间相对稳定。发射源沿船中轴线对称，可以有效的提高震源的覆盖范围，同时大多数的拖缆可以接收到返回的数据。防折器可以有效的避免拖缆弯折，同时，防折器可以稳定拖缆的位置及拖缆之间的距离，与扩展绳和扩展臂一同保证拖缆同船的位置相对稳定。头标拉绳固定头标。采用sk78纤维，拖缆的重量较小，可以减小阻力，提高拖缆的水下稳定性。扩展绳经过扩展臂的滑轮，从而实现在船动态移动的过程中，框架虽然有微小的形变，但是整体仍是稳定的。尾标和横向舵鸟的舵叶都可以从水流上获取一定的推力，从而实现拖缆之间的间距的调节。

实施例2

一种双源多缆窄间距控制系统，包括双震源1、拖缆2、框架，所述框架同地震船4连接，所述拖缆2同地震船4连接；所述拖缆2为2条，所述中间的两根相邻的拖缆2之间设置有双震源1；所述拖缆2之间通过间距绳27连接，所述间距绳27同拖缆2的中部连接所述拖缆2的一端同地震船4连接；所述框架包括扩展绳31、扩展臂32，所述扩展臂32、扩展绳31同地震船连接，所述扩展绳31两根，分别设置在船体两侧，所述扩展臂32至少两条，分别设置在船体两侧；所述扩展绳31同最外侧的拖缆2的中部连接。

实施例3

一种双源多缆窄间距控制方法，将双震源设置在距离船尾25～35m的位置，通过支撑杆将左右发射源的间距调整为2.5～3.5m通过罗盘鸟获取拖缆的深度，通过拖缆上的多个横向舵鸟获取拖缆间距，根据间距和深度控制横向舵鸟和尾标，具体包括：

s11.调整横向舵鸟的横向舵叶，产生横向推力通过横向舵鸟控制拖缆的横向偏移；

s12.调整尾标的舵桨，产生侧向推力，保证拖缆间距的稳定。

实施例4

一种双源多缆窄间距控制方法，将双震源设置在距离船尾25～35m的位置，通过支撑杆将左右发射源的间距调整为2.5～3.5m通过罗盘鸟获取拖缆的深度，通过拖缆上的多个横向舵鸟获取拖缆间距，根据间距和深度控制横向舵鸟和尾标，具体包括：

s11.调整横向舵鸟的横向舵叶，产生横向推力通过横向舵鸟控制拖缆的横向偏移；

s12.调整尾标的舵桨，产生侧向推力，保证拖缆间距的稳定。

所述舵桨包括舵叶253和第一电机254，所述第一电机254同舵叶253连接；所述电机254带动舵叶253转动，所述舵叶253可转动的角度为-15～15°。所述尾标25上设置有相对gps定位装置和第一通讯装置251，所述第一通讯装置251同地震船4连接，所述舵桨还包括第一单片机，所述第一通讯装置251同地震船4连接，所述相对gps定位装置、第一单片机252同第一通讯装置251连接，所述第一电机254同第一单片机252连接。所述横向鸟包括声波测距装置241、横向舵桨，所述横向舵桨包括第二单片机242、第二电机243和横向舵叶244，所述声波测距装置241同第二单片机242连接，所述第二单片机242同第二电机243连接，所述第二电机243同横向舵叶244连接，所述横向舵叶244的数量不少于两个。所述横向鸟3还包括第二通讯装置245，所述第二通讯装置245同地震船4连接，所述第二单片机242同第二通讯装置245连接。所述罗盘鸟包括定深装置231和第三通讯装置232，所述第三通讯装置232同地震船4连接。所述舵叶253转动的响应值≥0.4°。

罗盘鸟、横向舵鸟、尾标等同地震船通讯，由地震船控制横向舵鸟、尾标的移动。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，以上实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。