专利名称：在多轴地震传感器模块中得出倾斜校正的地震数据的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及在具有沿多个轴布置的多个传感元件的地震传感器模块中得出倾斜校正的地震数据。
背景技术：
地震勘测被用来识别地下组成，例如碳氢化合物储层、淡水层、喷气储层(gas injection reservoirs)等。在执行地震勘测时，地震源被布置于地表或海底之上的各个位置，地震源被激活以产生引入地下结构中的地震波。地震源的示例包括爆炸、气枪，或者产生地震波的其他源。在海洋地震勘测的操作中，地震源能够在水中拖曳。由地震源产生的地震波传播到地下结构中，一部分地震波反射回到表面以由地震传感器(例如，地震检波器、水听器等)接收。这些地震传感器产生表示所测得的地震波的信号。来自地震传感器的信号被处理以产生关于地下结构的组成和特性的信息。对于基于陆地的地震数据获取，地震传感器被植入地表之内。典型地，在垂直方向上传播的地震信号有利于表征地下结构的组成。由于基于陆地的地震数据获取布置典型地包括相对大量的地震传感器，因而试图在完全垂直的取向上植入地震传感器通常是不切实际的。如果地震传感器(例如地震检波器)相对于垂直的取向倾斜，那么垂直的地震信号(也称为“压缩波”或“P波”)将被记录具有减小的振幅。而且，在水平取向上的地震信号(也称为“剪切波”或“S波”)将漏入压缩波中，其中地震信号向压缩波中的泄漏被看作噪声。由于在基于陆地的地震数据获取布置中的地震传感器的倾斜是未知的并且可能随机性地不同，因而噪声在地震传感器与地震传感器之间将是非相干的，这使得难以通过执行过滤来校正噪声。
发明内容
总体上，根据实施例，地震传感器模块包括沿多个轴布置以在多个相应的方向上检测地震信号的传感元件。地震传感器模块还包括从传感元件接收数据并确定轴相对特定取向的倾角的处理器。处理器还将使用所确定的倾角来组合从传感元件接收的数据以得出对于特定取向的倾斜校正的地震数据。其他或另选的特征根据下面的描述、附图和权利要求书将变得显而易见。
图1示出了根据某些实施例的包括地震传感器模块的示例性勘测布置。图2-3示出了地震传感器模块的示例性部署。图4是根据实施例的地震传感器模块的示意图。图5是根据实施例的在图4的地震传感器模块中得出倾斜校正的地震数据的方法的流程图。
具体实现方式在下面的描述中，阐述了众多的细节以便于本发明的理解。但是，本领域技术人员应当理解，本发明可以在没有这些细节的情况下实现并且对所描述的实施例的众多改变或修改是可能的。图1示出了包括地震传感器模块102的阵列的示例勘测布置(分布)。根据某些实施例，地震传感器模块是各自包括处理器的多轴地震传感器模块，所述处理器执行倾斜校正以获得沿着垂直取向(垂直方向)的地震数据并且去除或降低因沿着水平取向传播的地震信号漏入垂直的地震信号中所致的噪声。更一般地，处理器能够获得沿着目标取向 (该目标取向可以是垂直取向、水平取向或任意其他取向)的地震数据，并且处理器能够去除或降低因沿着其他取向传播的地震信号漏入在目标取向上传播的地震信号中所致的噪声。地震传感器模块102通过通信链路104 (例如，该通信链路104可以采用电缆的形式)连接至相应的路由器106和108(也称为“集中器”)。“集中器”指的是在勘测数据获取系统的节点之间路由数据的通信模块。作为选择，代替通过电缆进行有线通信，地震传感器模块102能够进行与相应的集中器的无线通信。集中器108由通信链路110连接。由地震传感器模块102获取的地震数据通过集中器106、108传送到中央记录站112(例如，记录车)。记录站112包括存储子系统以存储从地震传感器模块102收到的地震数据。记录站112还负责管理地震传感器模块和集中器， 以及整个网络。提供一个或多个地震源114，其中地震源114能够被激活以将地震信号传播到地表之下的地下结构之内，在该地表上部署了地震传感器模块102的配置。地震波由地下结构反射，所反射的地震波由在勘测分布中的勘测传感器模块接收。图2示出了植入地表200之内的三个地震传感器模块102A、102B、102C。每个地震传感器模块102A、102B或102C包括具有尖端以使得植入容易的相应的植入部件(例如， 锚)202A.202B或202C。地震传感器模块102B被植入地表200之内以具有基本上垂直的取向(垂直方向)使得地震传感器模块102B没有相对于垂直取向倾斜(传感器模块102B的 Z轴平行于垂直取向)。同样示出了 X和Y轴，该X和Y轴是彼此正交并且正交于Z轴的水平的轴。地震传感器模块102C被植入成具有轻微的倾斜使得Z轴相对于垂直方向成角β。 地震传感器模块102Α相对于垂直方向具有较大的倾斜；实际上，地震传感器模块102Α未被正确植入以致侧面搁置，使得Z轴相对垂直取向的偏差大于90°。如图2所进一步描绘的，每个地震传感器模块102Α、102Β和102C都包括相应的处理器210Α、210Β和210C。每个处理器210Α、210Β或210C都能够执行根据某些实施例的倾斜校正以校正相应的地震传感器模块相对于垂直取向的倾斜。在倾斜校正之后，Ζ、Χ和Y 轴被正确地取向，如图3所示。更具体而言，在图3中，每个地震传感器模块210Α、210Β和 210C的Z轴大致地平行于垂直取向。结果，沿着Z轴的地震数据相对于垂直取向进行了倾斜校正。图4示出了根据实施例的地震传感器模块102。地震传感器模块102具有界定其
5中能够提供各种部件的内部腔室303的外壳302。所述部件包括分布沿着Z、X和Y轴的地震传感元件304、306和308。在一种实施例中，地震传感元件304、306和308可以是加速度计。地震传感元件304、306和308与地震传感器模块102中的处理器210电连接。“处理器”可以指执行预定的处理任务的单个处理部件或多个处理部件。例如，处理部件可以包括专用集成电路(ASIC)部件或数字信号处理器。处理部件可通过固件或软件来编程以执行此类任务。“处理器”还可以包括滤波电路、模数转换电路等(该“处理器”可以是处理电路的一部分或者在处理电路之外)。处理器210与其中能够存储由处理器210计算出的倾斜校正的地震数据214的存储器件212连接。地震传感器模块102还包括能够将倾斜校正的地震数据通过通信链路 104(该通信链路104可以是有线的或无线的链路)的遥测模块216。根据某些实施例，不是发送全部三个轴上的倾斜校正的地震数据，而是只发送沿着单一轴(例如，Z轴)的倾斜校正的地震数据。结果，因为必须发送的地震数据的量减少了，因此节省了通信链路带宽。 在一种实现方式中，遥测模块216以一个单独的遥测信道来发送Z轴的倾斜校正的地震数据，而不是以多个遥测信道来传送全部三个轴的地震数据。短语“遥测信道”指的是通信链路带宽的一部分，其可以是时间段、多个频率中的特定一个等。进一步参考图5，地震传感元件304、306和308(例如，加速度计)记录(在502) 相应的Z、X和Y三个轴上的地震信号(粒子运动信号)。同样，每个地震传感元件304、306 和308记录重力场沿着相应的Z、X或Y轴的分量。由每个地震传感元件记录的重力场分量是DC分量。在另选的实现方式中，地震传感元件304、306和308能够通过三分量(3C)动圈式地震检波器来实现。处理器210确定(在504)地震传感元件304、306和308的倾角。各个相应的地震传感元件的倾角通过提取来自地震传感元件的记录信号的DC分量(用g或重力来表示) 来确定。DC部件能够通过取得所记录信号相对于时间的均值，或者通过(使用低通滤波器) 过滤掉所记录信号的高频分量来提取。DC分量的反余弦提供了每个轴(Z、X或Y)相对于垂直取向的倾角。作为选择，如果地震传感元件304、306和308通过3C动圈式地震检波器来实现，则能够使用测斜仪来测量元件的倾角。如果地震传感元件304、306和308被布置成完全彼此正交，那么地震传感元件 304,306和308相对于垂直取向的倾角将是相同的值。但是，由于制造公差，地震传感元件 304、306和308可能没有完全彼此正交，使得倾角可能略有不同。一旦知道了地震传感元件304、306和308的倾角，处理器210就将由地震传感元件304、306和308记录的地震数据分别旋转(在506)至垂直取向以及两个正交的水平取向。旋转地震数据包括将所记录的(倾斜的)地震数据外推到相应的垂直或水平取向，以及去除由其他取向(例如，水平取向)上的地震信号漏入沿着第一取向(例如，垂直取向) 的地震信号之内所引起的任何噪声。然后，只有垂直的倾斜校正的地震数据通过地震传感器模块102发送(在508)。通过只发送垂直的倾斜校正的地震数据而不是水平的地震数据，通信链路宽带得以节省。在另选的实施例中，不是只发送垂直的地震数据，而是能够发送水平的倾斜校正的地震数据。 实际上，地震传感器模块102能够通过记录站112选择性地编程或指示(例如响应于操作者的命令)来发送沿着特定取向的倾斜校正的地震数据。此外，操作者能够选择发送沿着一个或多个取向的非倾斜校正的地震数据，这对测试、故障查找或质量控制的目的可能是有用的。作为又一种选择，不同的信号取向能够由处于不同空间间距的不同的传感器模块来发送。例如，能够为全部的传感器模块选择垂直方向，以及能够只为这些传感器模块的子集选择水平方向。 在不同的实现方式中，根据某些实施例的技术能够应用于只使用剪切波地震源 (例如，剪切波声振子)的地震数据获取布置中。结果，地震传感器模块将只在X和Y水平取向上记录。如果地震传感器模块还包括罗盘或磁力仪，则能够旋转X和Y地震信号以对相对于任意目标方位角(例如，源-接收器方向或者垂直于源-接收器方向，以从由剪切波地震源产生的剪切波中获得径向的或横向的能量)的倾角予以考虑。在旋转之后，只有沿着一个方向的地震数据必须发送。 在相同的勘测中，还能够激活压缩波地震源，地震传感器模块记录沿着垂直取向的地震信号。在这种情况下，只是垂直地震数据将由地震传感器模块传输以记录在记录站 112(图 1)中。除了图5所描绘的任务之外，另选的实现方式还能够在任务502和504之间执行地震传感器模块校准。此外，过滤能够应用于任务502和504之间，和/或在506和508之间，以过滤掉例如地滚波噪声的噪声，所述地滚波噪声是由地震源产生的地震源信号中沿着地面传播而不是传播到地下结构之内的部分。虽然本发明已经针对有限数量的实施例进行了公开，但是得益于本公开内容的本领域技术人员应当意识到所述实施例的众多的修改和变化。希望所附的权利要求覆盖此类属于本发明的真正主旨和范围之内的修改和变化。
权利要求
1.一种地震传感器模块，包括沿多个轴布置以在多个相应的方向上检测地震信号的传感元件；以及处理器，用于从所述传感元件接收数据；确定所述轴相对于特定取向的倾角；使用所确定的倾角来组合从所述传感元件接收的数据，以得出对于所述特定取向的倾斜校正的地震数据。
2.根据权利要求1所述的地震传感器模块，还包括遥测模块，以单一遥测信道来发送对于特定取向的倾斜校正的地震数据而不发送其他取向上的地震数据。
3.根据权利要求1所述的地震传感器模块，其中所述特定取向包括垂直取向。
4.根据权利要求1所述的地震传感器模块，其中所述处理器通过使用所确定的倾角来确定因沿其他取向传播的地震信号所导致的漏入沿所述特定取向的地震信号中的噪声，从而组合从所述地震传感元件接收的数据。
5.根据权利要求4所述的地震传感器模块，其中所述特定取向是垂直取向，而所述其他取向是水平取向。
6.根据权利要求1所述的地震传感器模块，其中所述传感元件是加速度计。
7.根据权利要求1所述的地震传感器模块，其中所述传感元件沿三个正交的轴布置。
8.根据权利要求1所述的地震传感器模块，其中所述处理器用于提取由所述地震传感元件所测得的地震信号的DC值，以确定所述倾角。
9.一种方法，包括通过沿着多个轴布置的多个地震传感元件来记录地震信号；旋转所记录的地震信号以对相对于目标取向的倾角予以考虑；以及通过通信链路发送沿着目标取向的旋转的地震信号，而不通过通信链路发送在其他取向上的任何其他地震信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其中通过通信链路发送沿着所述目标取向的旋转的地震信号包括通过通信链路发送倾斜校正的垂直地震信号。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括从所述倾斜校正的垂直地震信号去除噪声。
12.根据权利要求11所述的方法，其中从所述倾斜校正的垂直地震信号中去除噪声包括去除由于水平地震信号漏入沿着垂直取向的地震信号中而引起的噪声。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括确定所述地震传感元件相对于垂直取向的倾角，其中所述旋转基于所确定的倾角。
14.根据权利要求13所述的方法，其中确定所述地震传感元件相对于垂直取向的倾角包括提取所记录的地震信号的DC分量。
15.根据权利要求8所述的方法，其中通过多个地震传感元件记录地震信号包括通过多个加速度计记录所述地震信号。
16.根据权利要求8所述的方法，其中旋转所记录的地震信号以对相对于目标取向的倾角予以考虑包括旋转所记录的地震信号以对相对于所述地震传感器模块的目标方位角的倾角予以考虑。
17.一种执行地下勘测的系统，包括多个地震传感器模块，其中所述地震传感器模块中的至少一个包括沿多个轴布置以在多个相应的方向上检测地震信号的传感元件；以及处理器，用于从所述传感元件接收数据；确定所述轴相对于特定取向的倾角；使用所确定的倾角来组合从所述传感元件接收的数据以得出对于所述特定取向的倾斜校正的地震数据。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述至少一个地震传感器模块还包括遥测模块，以单一遥测信道发送对于所述特定取向的倾斜校正的地震数据而不发送其他取向上的地震数据。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述特定取向包括垂直取向。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述处理器通过使用所确定的倾角来确定因在其他取向上传播的地震信号所导致的漏入沿着所述特定取向的地震信号中的噪声，从而组合从所述地震传感元件接收的所述数据。
全文摘要
一种地震传感器模块，包括沿多个轴布置以在多个相应的方向上检测地震信号的传感元件，以及接收来自传感元件的数据并且确定轴相对于特定取向的倾角的处理器。所确定的倾角被用来组合从传感元件所收到的数据以得出对于特定取向的倾斜校正的地震数据。
文档编号G01V1/22GK102308230SQ201080006631
公开日2012年1月4日 申请日期2010年2月3日 优先权日2009年2月5日
发明者N·古炯 申请人:格库技术有限公司