多维地震传感器阵列的制作方法

多维地震传感器阵列的制作方法
【专利摘要】一种系统包括：具有船体的无人海洋船；与所述船体耦接的多维地震传感器阵列，其中，所述多维地震传感器阵列被配置为在多个方向上获取地震勘测数据；其中，所述无人海洋船包括被配置为驱动所述无人海洋船并为所述无人海洋船提供推进力的动力源；以及用于将所述多维地震传感器阵列与所述无人海洋船的船体耦接的连接缆线，其中，所述连接缆线提供无人海洋船与多维地震传感器阵列之间的电通信。
【专利说明】
多维地震传感器阵列
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求于2014年1月27日提交的美国专利申请号61/932066、于2014年7月7日 提交的美国专利号62/021422、以及于2014年6月17日提交的美国专利申请号62/013482的 优先权，它们在此通过参引方式将全部内容包含于此。
技术领域
[0003] 本申请涉及海洋地震勘测以及多维传感器阵列。
【背景技术】
[0004] 下面的描述和示例不因其包含于本部分内而成为对现有技术的承认。
[0005] 地震探测包括为了碳氢化合物沉积而勘测地下地质构造。地震勘探可以包括在预 定的位置部署地震源和地震传感器。地震源产生地震波，其传播到地质构造中以沿其路线 产生压力变化和振动。地质构造的弹性性质的变化散射地震波，改变其传播的方向和其它 性质。由地震源发射的能量的一部分到达地震传感器。一些地震传感器对压力变化敏感(水 听器），其它的对质点运动敏感(例如，地震检波器，加速度计），并且工业勘测可以部署这些 传感器的一种或全部。响应于检测到的地震事件，传感器产生电信号以产生地震数据。对地 震数据的分析然后可以指示碳氢化合物沉积的可能位置的存在或不存在。
[0006] -些勘测包括长拖缆(例如，长达8公里或以上），并且可以具有八个或更多个被彼 此相邻拖曳的拖缆。拖曳这些托缆的船舶一般都很大，有100英尺或以上的长度且有大量的 船员。具有该特点的大型船舶，缠结或其它与障碍物的负面相互作用可能是有问题的，并且 在某些情况下可以阻止在某些区域中进行勘测。而且，操作成本可能是相关的。
[0007] 因此，本申请涉及小型船舶，可以相比于由大型船舶执行的那些的勘测在操作成 本和性能方面提供某些优势。
[0008] 因此，本申请涉及关于无人船和与其相关的传感器的体现特征的一些组合。
[0009] 前面的描述是为了帮助本领域技术人员理解，并且不旨在以任何方式不适当地限 制本申请的任何当前或以后的相关权利要求的范围。

【发明内容】

[0010] 下面是体现特征的各种组合的说明，绝不是为了不适当地限制当前或以后的相关 申请的任何当前或将来的相关权利要求。
[0011] 根据体现特征的不同组合，一种系统可包括:具有船体的无人海洋船;与所述船体 耦接的多维地震传感器阵列，其中，所述多维地震传感器阵列被配置为在多个方向上获取 地震勘测数据;其中，所述无人海洋船包括被配置为驱动所述无人海洋船并为所述无人海 洋船提供推进力的动力源；以及用于将所述多维地震传感器阵列与所述无人海洋船的船体 耦接的连接缆线，其中，所述连接缆线提供无人海洋船与多维地震传感器阵列之间的电通 ?目。
[0012] 根据体现特征的不同组合，一种装置包括多维地震传感器阵列，其被配置为耦接 到无人海洋船并被配置为浮在无人海洋船下方预定深度处，所述多维地震传感器阵列被配 置为在多个方向上获取地震勘测数据，且所述多维地震传感器阵列具有以三角棱柱形状布 置的至少三个地震拖缆。
[0013] 根据体现特征的不同组合，一种执行地震勘测的方法包括:在水中定位无人地震 勘测船，所述无人地震勘测船具有与其耦接的包括至少三个平行拖缆的多维传感器阵列； 激活地震源并使用所述传感器阵列检测所述地震源的回响且记录所得数据。
[0014] 提供以上提及的
【发明内容】
部分来以简化的形式介绍一系列概念，其在本文下面的
【具体实施方式】部分中进一步描述。
[0015] 该
【发明内容】
并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用 于限制所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于在本发明的任何部分中指出的 解决任何或所有缺点的实现方式。
【附图说明】
[0016] 下面将参考附图描述各种技术的实现方式。然而应该理解，所述附图仅示出了本 文描述的各种实现方式，并且不旨在限制本文描述的各种技术的范围。
[0017] 图1A-1B示出了根据本文描述的各种技术的实现方式的用于使用耦接到无人海洋 船的多维地震传感器阵列获取地震勘测数据的系统的示意图。
[0018] 图2示出了根据本文描述的各种技术的实现方式的用于使用耦接到无人海洋船的 多维地震传感器阵列获取地震勘测数据的系统的示意图。
[0019] 图3-4示出了根据本文描述的各种技术的实现方式的用于使用耦接到无人海洋船 的多维地震传感器阵列获取地震勘测数据的装置的各个示意图。
[0020] 图5示出了根据本文描述的各种技术的实现方式的计算系统。
【具体实施方式】
[0021] 下面的讨论针对某些实现方式。应该理解的是，下面的讨论仅仅是为了使本领域 普通技术人员能够实现和使用现在或以后由任何在此所发布的专利中得到的专利"权利要 求"定义的任何主题的目的。
[0022] 特别要表明的是，所要求保护的特征组合并不限于本文包含的实现方式和说明， 而是包括这些实现方式的修改形式，包括在下面的权利要求的范围内这些实现方式的部分 以及不同实现方式的元件的组合。应该理解的是，在任意这些实际的实现方式的开发中，如 同在任意工程或设计项目中那样，必须做出许多特定于实现的判定以实现开发者的特定目 标，例如符合系统相关和商业相关的限制，这些限制可能随着实现方式的不同而不同。此 外，应该了解的是，这样的开发努力可能是复杂与耗时的，不过对那些受益于本发明的本领 域技术人员而言，仍将是设计、制造和加工的惯常工作。本申请中并无可被视为对所要求保 护的发明是关键或必要者，除非明确地指出是"关键的"或"必要的"。
[0023] 应该理解，尽管术语第一、第二等在本文中用于描述不同的元件，但是这些元件不 应该被这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，第一物体或步骤 可以被称为第二物体或步骤，而不脱离本发明的范围。所述第一物体或步骤以及第二物体 或步骤，分别均是物体或步骤，但它们不被认为是相同的物体或步骤。
[0024] 下面的段落提供了用于使用耦接到无人海洋船、车辆、装置等的多维地震传感器 阵列获取地震勘测数据的各种技术，下面将参考图1-5更详细地描述。
[0025] 海洋勘测可以在不同的海洋环境中进行。在海洋勘测中，无人海洋船，如自主操作 的运载工具(AOV)或远程操作的运载工具(ROV)，可用于从一个或多个传感器收集地震数 据。这些地震传感器可以连接到从无人海洋船部署的垂直地震拖缆，当与更传统的由较大 船只拖曳的水平拖缆相比时，这可以使得能更有效地去除鬼影信号和测量传播速度。
[0026] 图1A-1B示出了根据本文所描述的技术的实现方式的用于获取地震勘测数据的系 统100A、100B的各个示意图。特别地，根据本文所描述的各种技术的实现方式，图IA示出了 用于使用耦接到无人海洋船10的多维地震传感器阵列12获取地震勘测数据的系统100A的 示意图，图IB示出了用于使用力解耦机构17耦接所述多维地震传感器阵列12至无人海洋船 10的系统100B的另一个示意图。
[0027] 系统100可以包括至少一个无人海洋船10,其可以适于通过水柱下沉，或者可以通 过一个推力或推进机构适于在海面上移动。无人海洋船10可包括在海面上机动的自主操作 的运载工具(AOV)或远程操作的运载工具(ROV)，诸如波浪滑行机或混合水上运载工具。在 一些实例中，该波浪滑行机可被配置为利用波浪能以向波浪滑行机施加运动。在一些实例 中，该混合水上运载工具可被配置成将机械推进方法与能量收集原则，例如由波浪滑行机 使用的能量采集原理，结合起来。在一些实例中，无人海洋船10可以采用一个或多个其它类 型的海洋船的形式，例如潜水波浪滑行机、水下无人海洋船、帆浮标、或者本领域技术人员 公知的任何其它实现方式。
[0028] 无人海洋船10可以被用于地震勘测，并且可以包括多维地震传感器阵列12。在各 种实现方式中，术语"多维"可以指二维(2D)、三维(3D)、或多于三维，这取决于特定的实现 方式。此外，在一些实现方式中，多维地震传感器阵列12可以被称为具有如本文所述的多个 地震传感器的地震传感器组件。
[0029]参照图1A，多维地震传感器阵列12可以设置在耦接到无人海洋船10的拖缆14上。 拖缆14可以从无人海洋船10以大体垂直的方向下沉到水柱中。在一个实现方式中，拖缆14 可以下降到海面以下的一深度。例如，该拖缆14可以下降到海面以下10米或更多。
[0030] 在各种实现方式中，多维地震传感器阵列12可以经由连接缆线或拖缆14耦接到无 人海洋船10的船体。多维地震传感器阵列12可被配置成获取地震勘测数据并计算在多个方 向上的压力梯度。在一些实例中，所述多个方向包括水平和垂直方向。在一些其他实例中， 所述多个方向可以包括任意或所有的X坐标、y坐标和z坐标方向。
[0031] 多维地震传感器阵列12可以包括各种传感器，包括压力传感器、质点运动传感器 和/或多分量地震传感器。例如，关于多分量地震传感器，所述多维地震传感器阵列12可被 配置成检测压力波场和质点运动的与可能邻近于多分量地震传感器的声信号相关联的至 少一个分量。此外，质点运动传感器的实例包括质点位移的一个或多个分量，质点速度的一 个或多个分量(主测线方向（X)，联络测线方向（y)与竖直方向（z)分量）以及质点加速度的 一个或多个分量。
[0032] 在各种实现方式中，该多分量地震传感器可以包括一个或多个地震检波器、水听 器、倾斜计、质点位移传感器、光学传感器、质点速度传感器、加速计、压力梯度传感器或它 们的组合。根据一些实施例，特定的多分量地震传感器可以包括三个正交对准的加速度计 (例如，三分量的微机电系统(MEMS)加速度计）来测量所述地震传感器附近的质点速度和/ 或加速度的三个相应的正交分量。根据一些实施例，基于MEMS的加速度计可以是在共同转 让的未决美国专利申请号12/268064中所述的基于电容性MEMS传感器的类型，该专利申请 通过参引方式纳入本文。在一些实现方式中，被配置用于测量压力的一个或多个水听器可 以与本文所述的三分量MEMS组合使用。
[0033] 多分量地震传感器可以被实现为单个装置或者多个装置。特殊的多分量地震传感 器还可以包括压力梯度传感器，其构成另一种类型的质点运动传感器。每个压力梯度传感 器测量在特殊点相对于特殊方向的压力波场的变化。例如，压力梯度传感器中的一个可在 特殊点获取表示压力波场相对于垂直方向的偏导数的地震数据，压力梯度传感器中的另一 个可以在特殊点获取表示相对于主测线方向的压力数据的地震数据。
[0034] 无人海洋船10可以被部署到一个勘测区域用于地震勘测。在所述无人海洋船10采 用AOV的形式时，所述无人海洋船10可以被部署到导航地图上指定的勘测区域。如果无人海 洋船10偏离轨道，则无人海洋船10可以自动进行校正。在无人海洋船10采用ROV的形式时， 可以利用远程操作无人海洋船的舵和/或推力机构将所述无人海洋船10部署到勘测区域。 [0035]将无人海洋船10部署到勘测区域后，地震源18可以被激活以产生声波20,其传播 通过海底表面22并进入海底表面之下的地层24、26。地震源18可以如图IA所示地位于另一 无人海洋船11上，或可以使用更传统的地震源部署，例如使用专用震源船。地震源18可以是 传统的空气枪、海洋振动器、或非传统的环境友好的震源。所述地震源还可以包括钻井引起 的声压力波、被动地震噪声、或开采引起的声压力波(例如那些可由水或气体的注射产生的 声压力波），或它们的组合。
[0036]声信号20可以被各种地下地质构造反射，如在图IA中所示的地层28。入射声信号 20产生相应的反射声信号，或压力波30，它们由多维地震传感器阵列12所感测。所述无人海 洋船10可以从一百多个地震传感器记录地震数据。
[0037]多维地震传感器阵列12会产生称为"轨迹"的信号，如果所述传感器包括质点运动 传感器，则其表示所获得的压力波场和质点运动的测量结果。轨迹被记录并可以被传递到 设置在无人海洋船10上的数据采集系统32。该数据采集系统32可以包括数字化仪、计算机 系统、以及用于存储在勘测过程中获取的地震数据的存储系统。所述存储系统可以包括存 储器，诸如硬盘驱动器。在一个实现方式中，地震数据可以一次性连续数天或数月地被记 录。在另一实现方式中，地震数据可以间歇地被记录，例如在地震源18的每次引爆后。
[0038]无人海洋船10可包括船载通信单元34,其可与位于陆上或海上（例如在钻机或船 只上）的基站进行通信。通信单元34可被用于发送与无人海洋船10中相关联的数据和信息， 包括位置、质量控制参数、时间信息和地震数据。通信单元34可以发送或接收特定于地震勘 测的命令。无人海洋船10可以包括被配置为驱动无人海洋船10并为其提供推动力的动力源 (例如电池、马达、推进器等）。在一些实施例中，无人海洋船10可以由电池供电，其可以通过 设置在无人海洋船10顶部的太阳能电池板充电。
[0039]如前所述并如图IA所示，拖缆14可以从无人海洋船10以大致垂直方向下沉入水柱 中。拖缆14的长度可以从不足一米变化到1千米多。在一些实例中，子部件16可以被布置在 连接缆线或拖缆14和多维地震传感器阵列12之间。子部件16可以被配置为提供所述无人海 洋船10和多维地震传感器阵列12之间的电通信。在一些实例中，子部件16可以用作一个整 流罩以减少由于水流和曳力造成的横流噪声。此外，在一些实例中，能够测量重力向量的加 速度计(未示出）可用于测量拖缆14相对于垂直方向的倾斜。
[0040] 参照图1B，系统100B可以被称作包括波浪滑行机浮子、连接缆线14、子部件16、力 解耦机构17和多维地震传感器阵列12的无人海洋船10的组合或集合。在一些实现方式中， 力解耦机构17可以用来耦接所述多维地震传感器阵列12至无人海洋船10。如图IB所示，该 力解耦机构17可设置在子部件16和多维地震传感器阵列12之间。
[0041] 在一些实现方式中，连接缆线14可以比传统的拖曳拖缆更细并且可以被配置为便 于所述无人海洋船10操纵。例如，连接缆线14的直径可以为半英寸。此外，连接缆线14可以 由光纤电缆制成和/或使用具有光纤传感器的电缆，从而得到比常规的拖曳拖缆更轻更细 的拖缆。
[0042]图2示出了根据本文描述的各种技术的实现方式的用于使用耦接到无人海洋船 210的多维地震传感器阵列212获取地震勘测数据的系统的示意图200。如本文所述，多维地 震传感器阵列212可经由连接缆线214耦接到无人海洋船210(例如波浪滑行机浮子）的船 体，并且地震传感器阵列212可以被配置成获取地震勘测数据并计算在多个方向上的压力 梯度。另外，多维地震传感器阵列212可以被配置成浮动于无人海洋船210的下方一个预定 的深度处。
[0043]参考图2,多维地震传感器阵列212可以包括彼此平行地排列成可垂直定位的三角 棱柱形状的多个地震拖缆240(例如，至少三个地震拖缆）。在一些实例中，地震拖缆240可以 与多个接箍耦接在一起，所述多个接箍包括耦接到地震拖缆的第一端的第一接箍242A和耦 接到地震拖缆的与所述第一端相反的第二端的第二接箍242B。在一些实例中，多个接箍 242A、242B的浮力可以被配置为维持所述多维地震传感器阵列212在水柱中一个特定的深 度处。此外，在一些实例中，多维地震传感器阵列212可以包括水下定向装置244,小引擎推 进器246和微型转向装置248(例如，微型Q-翅片?)中的一个或多个。
[0044] 多维地震传感器阵列212可以包括布置成多维几何形状结构形式的多个地震传感 器250。在一些例子中，部署在拖缆240中的地震传感器250可以包括水听器、MEMS加速度计、 地震检波器等等中的一个或多个。地震传感器250的数量和耦接到拖缆240的地震传感器的 间距可根据信噪比（SNR)要求和从下行地震波场中分离上行地震波场的能力(接收器去除 鬼影)确定。
[0045] 在一些实现方式中，如果多个水听器构件表示为1^、^、^，其可分别对应于第一、 第二、和笛则可以在垂直方向上计算压力梯度。例如：
[0046] =1，Λ，其中η =每个电缆中的传感器的数量
[0047] 「以在三个水平方向上计算梯度：
[0048] = U，其中η =每个电缆中的传感器的数量
[0049] 在一些实现方式中，可以使用MEMS加速度计测量水质点加速度和重力，其中，各种 重力测量结果可被用来确定传感器方向。此外，由于压力梯度可以从加速度导出，则双压力 梯度可供执行上行与下行地震场的分离。
[0050] 此外，如果阵列的空间分离是足够的，则水听器测量结果和MEMS加速度测量结果 可以被用于与波场重建一起执行2D除鬼影以及同时的3D除鬼影。三维传感器阵列可以提供 一种可能性，通过施加一序列噪声衰减后再执行3D数字组合处理来有效地衰减地震噪声。 数字组合处理和3D波场分离后的三维地震传感器的输出可以包括当地震源被致动时所确 定的地震传感器阵列的位置处的上行压力。
[0051] 在一些实现方式中，多维地震传感器阵列212可包括具有1米至4米的长度并被分 隔开0.5米或约0.5米，例如大致0.5米的至少三个垂直拖缆240。拖缆240可以使用两个接箍 242A、242B(或环)耦接在一起以形成三角棱柱。接箍的组分可以包括具有小于(或是明显小 于）lg/cm 3的密度的材料以漂浮在水中。接箍的数量可以是两个以上，这取决于三个垂直拖 缆和可以加入的其它装置、如水下定向装置244和一个或多个推进器246的重量。可以如此 确定浮力的计算，使得所述多维传感器阵列212在水中保持所需的部署深度。
[0052] 在一些实现方式中，多维地震传感器阵列212的部署深度可以在水面10米(m)以 下，例如，部署深度为15米到20米或更深。另外，附接在多维地震传感器阵列212上的可以是 水下定向装置244、一个或多个小型引擎或推进器246、和/或一个或多个拖缆转向装置248 (例如，购自WesternGeco的小型Q-翅片?)，以协助控制多维地震传感器阵列212的垂直度， 并且如果所述无人海洋船210被配置为保持静止，则协助保持多维地震传感器阵列212在期 望的站点。推进器246可以协助移动所述多维地震传感器阵列212到一个新的站点。使用推 进器246的替代方案是使用转向装置248,其中，所述转向装置248可被用于在拖缆海洋数据 采集中使拖缆240转向。
[0053]图3示出了根据本文描述的各种技术的实现方式的用于使用耦接到无人海洋船 (例如图IA的无人海洋船10)的多维地震传感器阵列312获取地震勘测数据的装置300的示 意图。所述多维地震传感器阵列312可以经由连接缆线耦接到无人海洋船(例如，波浪滑行 机浮子)的船体，并且所述地震传感器阵列312可以被配置成获取地震勘测数据并计算在多 个方向上的压力梯度。另外，所述多维地震传感器阵列312可以被配置为浮动于无人海洋船 下方的水柱中一个预定的部署深度处。
[0054] 在一个实现方式中，多维地震传感器阵列312可以包括布置成多维几何结构形式 的多个地震拖缆340 (例如，至少九个地震拖缆），例如，具有三个平面水平的以相似的空间 间隔隔开的三个地震拖缆的立方体型晶格结构。在本实施例中，3个地震拖缆X3行地震拖 缆=9个地震拖缆。在一些实现方式中，多维地震传感器阵列312可包括具有以预定的空间 间隔排列成多维几何结构(例如立方体)的多个地震拖缆340(例如至少九个地震拖缆)的框 架360。如图所示，地震拖缆340可以以预定的空间间隔隔开，所述间隔可以是相似的、不同 的或随机的空间间隔。应该理解的是，拖缆可从直线结构偏离，并且可具有一定的弯曲特征 或部分。根据实施例，数量小于九个的地震拖缆可以连接以形成一个立方体或矩形阵列。四 个地震拖缆可以连接以形成一个立方体或矩形阵列。
[0055] 在一些实现方式中，多维地震传感器阵列312可以布置成多维几何结构形式，其可 以限定具有四个开放侧面和两个开放端面的立方体型晶格结构。所述立方体型晶格结构可 以包括在每个横边处藕接的至少一个地震拖缆，在所述横边处四个开放侧面相交从而形成 所述四个地震拖缆。立方体型晶格结构可进一步包括设置在四个开放的侧面的每个横边之 间的至少一个地震拖缆，从而形成四个附加地震拖缆。所述立方体型晶格结构可以进一步 包括设置于所述立方体型晶体结构内的至少一个地震拖缆，例如在立方体结构的中央区域 设置至少一个地震拖缆，从而形成附加的地震拖缆。在该实施例中，4个地震拖缆+4个地震 拖缆+1个地震拖缆=9个地震拖缆。
[0056]在一些实现方式中，多维地震传感器阵列312可以包括彼此平行设置并限定第一 平面的三个地震拖缆，以及与所述第一三个地震拖缆中的至少一个平行设置并限定与第一 平面大致垂直的第二平面的两个地震拖缆。
[0057] 在一些实现方式中，多维地震传感器阵列312可包括多个在X坐标、y坐标、和z坐标 方向上设置的水听器H1、H2.....H7,如图3所示。每个地震拖缆可以包括至少三个水听器。 这样，所述多维地震传感器阵列312可以包括可连接到无人海洋船(例如，波浪滑行机)的3D 水听器阵列。
[0058] 在一些实现方式中，多维地震传感器阵列312可包括所述3D水听器阵列，该水听器 阵列可以包括9个短拖缆。地震传感器阵列312的尺寸可以是(或大体上是）1.2米X 1.2米X 1.2米。但是这些尺寸可以更小但仍然正常工作。所述多维地震传感器阵列312可包括0.6米 (或大体上）的水平拖缆间隔和0.6米(或大体上）的垂直间隔。所述多维地震传感器阵列312 的每个拖缆可以包括三个水听器，且所述水听器之间的间隔可以是(或大体上是)0.6米。根 据这些不同的实施例，多维地震传感器阵列312可以允许在任意或全部x、y和z方向上计算 压力的一阶和二阶导数，并检测地震到达的方向。
[0059]使用本文描述的各种实现方式，在任意或全部x、y和z方向上的压力梯度和压力的 二阶导数可以被计算。本文描述的各种实现方式可以进一步允许执行3D除鬼影和压力在X 和y方向上的插值。另外，所述多维地震传感器阵列312可以允许检测地震到达的方向。
[0060] 如本文所述，在多维地震传感器阵列312中的拖缆可配备有水听器和MEMS加速度 计。从加速计测量结果，可以估计在任意或全部x、y和z方向上的压力梯度，并基于这些梯度 测量结果和压力测量值(水听器的数据），可以执行3D接收机除鬼影和插值。也可以使用压 力梯度传感器。
[0061] 在一些实现方式中，所述多维地震传感器阵列312可以包括转发器362。另外，所述 多维地震传感器阵列312可以配备有所述转发器362,以允许精确的定位。这样，转发器362 可以与诸如超短基线（USBL)定位系统的定位系统共同使用。所述USBL可以称为超短基线 (SSBL)，并且一般地，USBL连同安装到船上的收发器可以用作水下定位系统，以利用声信号 检测目标的距离和方位。
[0062]图4示出了根据本文描述的各种技术的实现方式的用于使用耦接到无人海洋船 (例如图IA的无人海洋船10)的多维地震传感器阵列412获取地震勘测数据的装置400的示 意图。如本文所述，所述多维地震传感器阵列412可以经由连接缆线耦接到无人海洋船(例 如，波浪滑行机浮子）的船体，并且所述地震传感器阵列412可以被配置成获取地震勘测数 据并计算在多个方向上的压力梯度。另外，所述多维地震传感器阵列412可以被配置为浮动 于无人海洋船下方的水柱中一个预定的部署深度处。
[0063]参照图4,多维地震传感器阵列412可以包括多个浅水节点470以及具有被布置为 限定多维几何结构(例如多维立方体型晶格结构）的构件的框架460。框架460可以被配置为 将所述浅水节点470-起以多维几何结构、形状或形式藕接。所述多维地震传感器阵列412 可以包括如上面参照图2-3所描述的转向装置448或推进器。
[0064]多维地震传感器阵列412可以包括八个浅水节点470。如在图4中所示，第一组四个 浅水节点470可被耦接在一起并定位在多维地震传感器阵列412的第一端，且第二组四个浅 水节点470可被耦接在一起并定位在多维地震传感器阵列412的第二端。第一端与第二端相 反。
[0065]多维几何结构412可以被配置限定一个扩展的立方体型晶格结构，其具有三个平 面水平上的以相似的预定空间间隔隔开的构件。如图所示，第一组四个浅水节点470可以被 耦接在一起以限定一个矩形形状，同样，第二组四个浅水节点470可以被耦接在一起以限定 另一个矩形形状。
[0066]此外，在一些实现方式中，所述多维几何结构可以被描述为具有四个开放侧面和 两个开放端面的立方体型晶格结构，包括第一开放端面和第二开放端面。所述立方体型晶 格结构可以包括在所述第一开放端面的每个横边处耦接成矩形形状的四个浅水节点。所述 立方体型晶格结构可以进一步包括在所述第二开放端面的每个横边处耦接成矩形形状的 另外四个浅水节点。
[0067]如参照图4所述的，所述多维地震传感器阵列412可以使用浅水节点470构造和/或 制造。在一些实现方式中，每个浅水节点470可以包括水听器、三分量地震检波器、和被配置 为连续一段时间（例如1个月）记录的记录系统。在一些实现方式中，每个浅水节点470可以 包括布置在垂直方向和配置成计算压力的二阶导数的一个或多个地震检波器。另外，罗盘 装置和倾斜计或MEMS加速度计可以被包括于所述节点并用于确定所述节点在水柱中的方 向。此外，框架460可以被构造和/或制造为将八个浅水节点保持在一起，如图4所示。此外， 在一些实例中，多维传感器阵列412可以使用垂直解耦机构(例如，图IB的垂直力解耦机构 17)被耦接或附连到无人海洋船。
[0068]在一些实施例中，每个节点的尺寸可以是(或大体上是）：长度= 521毫米，宽度= 208毫米，和高度= 108毫米。在一些实施例中，多维地震传感器阵列412的尺寸可以是(或大 体上是)521毫米X 521毫米X 521毫米。
[0069]在操作中，多维地震传感器阵列412可以包括可允许在垂直和水平方向上计算压 力梯度的八个浅水节点。而且，在每个浅水节点内部具有垂直地震检波器可以允许计算压 力的二阶导数。
[0070] 图5示出了可以与本文描述的可以实现的各种实现方式一起使用的计算系统800。 计算系统800(系统计算机)可以包括一个或多个系统计算机830,其可以被实现为任意常规 的计算机或服务器。然而，本领域技术人员将理解，本文中所描述的各种技术的实现方式可 以在其他计算机系统配置中实施，包括超文本传输协议(HTTP)服务器、手持式装置、多处理 器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子产品、网络PC、小型计算机、大型计算机等等。
[0071] 系统计算机830可以与磁盘存储装置829、831和833通信，其可以是外部硬盘存储 装置。可以设想，磁盘存储装置829、831和833是常规的硬盘驱动器，并且像这样的，将通过 局域网或通过远程访问的方法来实现。当然，虽然磁盘存储装置829、831、和833被示为单独 的装置，但是单个磁盘存储装置也可以根据需要用于存储任意和所有的程序指令、测量数 据和结果。
[0072]在一些实现方式中，来自传感器的地震数据可被存储在磁盘存储装置831中。系统 计算机830可以从磁盘存储装置831检索适合的数据，根据对应于本文所描述的各种技术的 实现方式的程序指令来处理地震数据。所述程序指令可被写成计算机程序设计语言，如C+ +，Java等等。所述程序指令可以存储在计算机可读介质中，诸如程序磁盘存储装置833。这 样的计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质可以包括以任 何方法或技术实现的用于存储信息（如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据） 的易失性和非易失性的、可移动的和不可移动的介质。计算机存储介质还可包括RAM、R0M、 可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其它固态 存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其它 磁存储装置、或可以用来存储所需信息并可由系统计算机830读取的任何其它介质。通信介 质可体现计算机可读指令、数据结构或其它程序模块。作为举例而非限制，通信介质可包括 诸如有线网络或直接线连接的有线介质，以及诸如声学、射频(RF)、红外线（IR)和各种其它 无线介质的无线介质。此外，任何上述的组合也可以包括在计算机可读介质的范围之内。 [0073]在一些实现方式中，系统计算机830可以主要提供输出到图形显示器827,或者可 替代地经由打印机828输出。系统计算机830可以将上述方法的结果存储在磁盘存储装置 829上，供以后使用和进一步分析。此外，键盘826和/或定点装置825(例如，鼠标、轨迹球等 等)可以装备于所述系统计算机830以使得能够交互式操作。
[0074]系统计算机830可以位于远离勘测区域的数据中心。系统计算机830可以与接收器 通信(直接或通过记录单元，未示出），以接收表示所述反射的地震能量的信号。这些信号， 在常规格式化和其它初步处理后，可以以数字数据的形式由系统计算机830存储在磁盘存 储装置831上供随后以上面所述的方式检索和处理。在一个实现方式中，这些信号和数据可 直接由传感器(例如地震检波器、水听器等等)发送到系统计算机830。
[0075]当直接从传感器接收数据时，系统计算机830可以被描述为现场数据处理系统的 一部分。在另一实现方式中，系统计算机830可以处理已存储在磁盘存储装置831中的地震 数据。当处理存储在磁盘存储装置831中的数据时，系统计算机830可以被描述为远程数据 处理中心的一部分，与数据采集分开。系统计算机830可以被配置为作为现场数据处理系统 的一部分、远程数据处理系统的一部分或它们的组合来处理数据。
[0076]虽然图5示出了磁盘存储装置831直接连接到系统计算机830,但是可以预见的是， 磁盘存储装置831可通过局域网络或者通过远程访问被访问。此外，虽然磁盘存储装置829、 831被示为存储输入地震数据和分析结果的分离的装置，但是磁盘存储装置829、831可以被 实现在单个磁盘驱动器内（与程序磁盘存储装置833-起或与其分离），或者以由已经参考 本说明书的本领域技术人员将充分理解的任何其他常规方式。
[0077]虽然前述内容涉及本文描述的各种技术的实现方式，但是在不脱离由随后的权利 要求所确定的基本范围的前提下，可以设计其它和进一步的实现方式。虽然本主题已经用 特定于结构特征和/或方法动作的语言进行了描述，但是应当理解，在所附权利要求书中限 定的主题不必然限于上述具体特征或动作。相反，上述具体特征和动作被公开作为实现权 利要求的示例形式。
【主权项】
1. 一种系统，包括： 具有船体的无人海洋船； 与所述船体耦接的多维地震传感器阵列，其中，所述多维地震传感器阵列被配置为在 多个方向上获取地震勘测数据； 其中，所述无人海洋船包括被配置为驱动所述无人海洋船并为所述无人海洋船提供推 进力的动力源；以及 用于将所述多维地震传感器阵列与所述无人海洋船的船体耦接的连接缆线，其中，所 述连接缆线提供无人海洋船与多维地震传感器阵列之间的电通信。2. 如权利要求1所述的系统，包括设置于子部件与多维地震传感器阵列之间的力解耦 机构。3. 如权利要求1所述的系统，其中，所述多维地震传感器阵列包括选自包括以下的组的 传感器:一个或多个水听器，一个或多个微机电传感器(MEMS)加速计，一个或多个地震检波 器和一个或多个测斜仪。4. 如权利要求1所述的系统，其中，所述多个方向包括水平和垂直方向。5. 如权利要求1所述的系统，其中，所述多个方向包括X坐标、y坐标和z坐标方向。6. 如权利要求1所述的系统，其中，所述多维地震传感器阵列包括彼此平行并以三角棱 柱截面形状布置的至少三个地震拖缆。7. 如权利要求1所述的系统，其中，所述多维地震传感器阵列包括以立方体型晶格结构 布置的至少九个地震拖缆，所述立方体型晶格结构具有三个平面水平上的每个平面水平三 个以相似的空间间隔隔开且彼此平行的地震拖缆。8. 如权利要求1所述的系统，其中，所述多维地震传感器阵列包括在第一方向上彼此平 行布置的四个地震拖缆，从而在第一方向上形成立方截面形状。9. 如权利要求1所述的系统，其中，所述多维地震传感器阵列包括彼此平行布置从而限 定一个平面的两个地震拖缆以及平行于所述第一和第二拖缆布置且邻近所述平面的第三 地震拖缆。10. 如权利要求1所述的系统，其中，所述多维地震传感器阵列包括利用多个接箍耦接 在一起的多个地震拖缆，所述多个接箍具有耦接到地震拖缆的第一端的第一接箍和耦接到 地震拖缆的与第一端相反的第二端的第二接箍。11. 如权利要求10所述的系统，其中，所述多个接箍的浮力被配置成能将所述多维地震 传感器阵列保持在水柱中的特定深度处。12. -种装置，包括： 多维地震传感器阵列，其被配置为耦接到无人海洋船并被配置为浮在无人海洋船下方 预定深度处，所述多维地震传感器阵列被配置为在多个方向上获取地震勘测数据，且所述 多维地震传感器阵列具有以三角棱柱形状布置的至少三个地震拖缆。13. 如权利要求12所述的装置，其中，所述多维地震传感器阵列包括利用多个接箍耦接 在一起的多个地震拖缆，所述多个接箍具有耦接到地震拖缆的第一端的第一接箍和耦接到 地震拖缆的与第一端相反的第二端的第二接箍。14. 如权利要求12所述的装置，其中，所述多维地震传感器阵列包括水下定向装置、小 型引擎推进器和微型转向装置中的一个或多个。14. 一种执行地震勘测的方法，包括： 在水中定位无人地震勘测船，所述无人地震勘测船具有与其耦接的包括至少三个平行 拖缆的多维传感器阵列； 激活地震源并使用所述传感器阵列检测所述地震源的回响且记录所得数据。15. 如权利要求14所述的方法，其中，所述多维地震传感器阵列包括以三角棱柱截面形 状布置的彼此平行的至少三个地震拖缆。16. 如权利要求14所述的方法，其中，所述多维地震传感器阵列包括以立方体型晶格结 构布置的至少九个地震拖缆，所述立方体型晶格结构具有三个平面水平上的每个平面水平 三个以相似的空间间隔隔开且彼此平行的地震拖缆。17. 如权利要求14所述的方法，其中，所述多维地震传感器阵列包括在第一方向上彼此 平行布置的四个地震拖缆，从而在第一方向上形成立方截面形状。18. 如权利要求14所述的方法，其中，所述多维地震传感器阵列包括彼此平行布置从而 限定一个平面的两个地震拖缆以及平行于所述第一和第二拖缆布置且邻近所述平面的第 三地震拖缆。19. 如权利要求14所述的方法，其中，所述多维地震传感器阵列包括利用多个接箍耦接 在一起的多个地震拖缆，所述多个接箍具有耦接到地震拖缆的第一端的第一接箍和耦接到 地震拖缆的与第一端相反的第二端的第二接箍。20. 如权利要求19所述的方法，包括使用所述多个接箍的浮力将所述多维地震传感器 阵列保持在水柱中的特定深度处。
【文档编号】G01V1/38GK105940322SQ201580005990
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年1月27日
【发明人】N·莫尔多韦亚努, O·利恩, S·帕伊, L·科姆比
【申请人】斯伦贝谢技术有限公司