专利名称：地震获取系统和技术的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及地震获取系统和技术。
背景技术：
地震勘探涉及为寻找碳氢化合物储藏而勘测地下的地质构造。勘测典型地涉及在预定的位置布置地震源和地震传感器。所述地震源产生地震波，该地震波传播到地质构造中，沿其路线产生压力变化和振动。地质构造的弹性属性的变化使地震波散开，改变了它们的传播方向和其他属性。由所述地震源发射出的部分能量到达地震传感器。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。然后，对地震数据的分析可以指示存在或者不存在可能的碳氢化合物储藏位置。
发明内容
在本发明的一种实施方式中公开了一种装置，该装置包括适用于获取与基于陆地表面的地震勘测有关的测量结果的地震传感器单元的阵列。每个地震传感器单元包括粒子运动传感器和旋转传感器(rotation sensor)。在本发明的另一种实施方式中公开了一种技术，该技术包括接收来自地震传感器阵列的粒子运动数据和旋转速度数据。该技术包括处理所述数据以确定地下图像。从以下附图、描述和权利要求，本发明的优点和其他特征将变得显而易见。
图1是根据本发明的实施方式的震动源(vibroseis)获取系统的示意图。图2是根据本发明的实施方式的包括地震检波器和两个旋转传感器的地震传感器单元的示图。图3和6示出了现有技术的地震传感器阵列。图4、5、7、8和9是根据本发明的实施方式的地震阵列的图示。图10是根据本发明的实施方式的数据处理系统的示意图。图11示出了根据本发明的实施方式的描绘所测量和计算出的垂直速度梯度的现场试验。图12是描绘根据本发明的实施方式的衰减地滚波(ground roll)的技术的流程13是根据本发明的实施方式的地震传感器单元的立体图。
具体实施例方式基于陆地表面的地震勘测(在此称为“陆地地震勘测”)通常出于形成用于碳氢化合物的勘探、生产和监视的地下图像的目的而执行。在这种勘测中，主动地震源发射能量， 该能量被地下反射体反射。所反射的能量被感测以产生原始地震数据，该原始地震数据被进一步处理以形成地下图像。主动地震源可以是脉冲型源(例如，爆炸)或振动源。作为更具体的示例，图1示出了根据本发明的实施方式的震动源获取系统8。该系统可以包括一个地震振动器(seismic vibrator) 10(如图1所示)或多个地震振动器 ’位于地面的地震传感器单元Dp D2, D3和D4的阵列；以及数据获取系统14。作为与震动源勘测有关的操作的一部分，地震振动器10至少生成一种震动源地震扫描(vibroseis seismic swe印)。更具体而言，图1示出了由振动器10在勘测期间为了将震动源扫描(vibroseis sweep)注入大地内而生成的地下扫描信号15。在地下阻抗(subsurface impedance) Im1和 Im2之间的界面18在点I”I2、I3和I4处分别反射信号15，以产生反射信号19，该反射信号 19被地震传感器单元Di、D2、D3和D4检测。数据获取系统14收集由地震传感器单元DpD2、 D3和D4获取到的原始地震数据；并且原始地震数据被处理以产生关于地下反射体以及地下地质构造的物理性质的信息。为了生成信号15，地震振动器10可以包含响应于扫描导引信号(在图1中示为 “DF(t)”)而驱动振动元件11的致动器(例如，液压或电磁致动器)。更具体而言，DF(t) 信号可以是其振幅和频率在扫描的生成期间改变的正弦波。因为振动元件11与接触大地表面16的底板12耦合，因而来自元件11的能量与大地耦合以产生信号15。其中，地震振动器10还可以包括信号测量装置13，该信号测量装置13包括传感器(例如，加速度计)， 其用于测量信号15( S卩，测量地震振动器10的输出地面力(ground force))0如图1所示， 地震振动器10可以安装在卡车17上，这是一种提高了振动器的移动性的布局。应当指出，与地震振动器10不同，根据本发明的其他实施方式，可以将地震振动器另选地构造成位于钻孔内。而且，可以将地震传感器单元另选地布置于钻孔之内，以记录由钻孔布置型振动器所注入的能量产生的测量结果。虽然在此描述了地面定位型地震源和地震传感器单元的具体示例，但是应当理解，根据本发明的其他实施方式，地震传感器单元和/或地震源可以位于井下。还应当指出，虽然地震振动器在图1中作为地震源示出，但是根据本发明的其他实施方式，可以使用其它类型的地震源(例如，脉冲型地震源)。通常，地震传感器单元可以包含记录弹性波场的平移部分的粒子运动传感器，例如，地震检波器。所述波场以缓慢传播的地滚波为主，该地滚波遮蔽了在来自地下的碳氢化合物储藏的垂直传播的反射附近的较弱者。要衰减所感测到的地震波，可以将倾角或速度过滤器施加于由粒子运动传感器所获取的数据。为了避免空间混叠，该技术在传统上在源接收器方向上对于每个最慢的波长需要至少两个地震检波器。在横测线方向上的附加的地震检波器在传统上还被用来衰减所散射的地震能量。对于轻度混淆的数据，地震检波器可以按每个波长大约1. 5个传感器的方式间隔开。作为选择，传统的地震传感器单元可以感测沿着三个正交轴的粒子运动，这使得极化过滤(代替倾角或速度过滤)得以应用。极化过滤通常依靠在地滚波的瑞利波 (Rayleigh wave)部分的水平分量和垂直分量之间的90度相移。极化过滤的优点是粒子运动传感器站可以间隔得更远，由于空间采样所需的最小值此刻取决于较快的地震反射(这是因为传播较慢的地滚波被局部衰减了)。但是，极化过滤与使用间隔较密的粒子运动传感器的速度过滤的技术相比通常产生较差的结果。参考图2，根据在此所描述的本发明的实施方式，速度或倾角过滤可以应用于由地震传感器单元200 ( 一个地震传感器单元200示出于图2中)的阵列获取的数据，以衰减可
4归因于地滚波的噪声。但是，地震传感器单元200可以比传统的地震传感器单元间隔开得更远，同时还避免了空间混叠。根据本发明的实施方式，每个地震传感器单元200都包括用来测量沿着垂直方向(z)(参见轴208)的粒子运动的粒子运动传感器，例如地震检波器 202 ；以及至少一个被构造用于测量关于水平轴的旋转速度的传感器。对于图2所示的特定示例，地震传感器单元200包括定向为感测或测量沿着垂直方向或ζ轴的粒子速度的地震检波器202 ；定向为测量关于纵测线轴或χ轴的旋转的横测线速率的旋转传感器204 ；以及定向为测量关于横测线轴或y轴的旋转的纵测线速率的旋转传感器206。根据本发明的某些实施方式，传感器202、204和206可以布置于同一封装201内。应当指出，图2只是根据本发明的地震传感器单元的许多可能的实施方式之一。 例如，在本发明的其他实施方式，对于二维OD)空间阵列，地震传感器单元可以包括粒子运动传感器和单个旋转传感器。作为另一种变化，地震传感器单元的传感器一般可以共同设置，但是布置在分离的封装内。例如，根据本发明的某些实施方式，粒子运动传感器202 可以与旋转传感器204和206物理分离，并且通过有线或无线连接与传感器连接。因而，许多变化被构想出并且在所附权利要求书的范围之内。作为非限制性的示例，对于地面和浅层的应用，旋转传感器204、206可以是由密苏里州的圣路易斯市(St. Louis，Missouri)的Eentec公司制造的Eentec R-I三轴旋转传感器。作为另一个示例，旋转传感器204、206可以由Mgnac干涉仪和陀螺仪形成。在本发明的其他实施方式中构想出其他变化。应当指出，图2仅示出了地震传感器单元200的传感器202、204和206，并且为了阐明存在于单元200中的传感器的类型已将其简化。但是，地震传感器单元200可以包括其他零件，例如放大器以及用于获取地震数据的其他电子电路。例如，地震传感器200可以包括缩放由传感器202、204和206获取的数据以便补偿个体传感器响应的电路。该缩放可以是频率相关的，用于补偿振幅和相位灵敏度方面的差异。应当指出，该缩放可以另选地在记录单元中执行或者可以稍后在数据处理期间执行。由于在地震传感器单元200中包含至少一个旋转传感器，因而与传统的地震传感器单元所使用的间距相比，地震传感器单元可以间隔开得更远。更具体而言，旋转传感器 204和206生成指示关于它们各自轴的水平旋转速度的信号。在进行地面测量时测得的水平旋转速度与倾斜率成比例。该倾斜率，对于小值而言，与地面的垂直速度的空间导数成比例。因此，在地面的水平旋转速度的测量结果与垂直速度的空间导数成比例，这允许将多通道采样理论应用于所测量的地震波场在不同于地震传感单元的位置的点的空间插值。一般而言，按照多沟道采样理论，当函数及其导数按至少一个波长的间距来采样时，可以对函数及其导数进行精确的插值。所记录的速度V(t)及其空间导数&以t = 2kJi/Q均勻地采样，并且可以如下所描述的那样重新构造
权利要求
1.一种装置，包括适用于获取与基于陆地表面的地震勘测有关的测量结果的地震传感器单元的阵列，每个地震传感器单元包括粒子运动传感器和旋转传感器。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述旋转传感器适用于提供指示水平旋转的速度的信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其中每个传感器单元还包括附加的旋转传感器，并且所述传感器单元的每个旋转传感器沿着不同的正交水平轴取向。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器单元按照所感兴趣的最慢速度的至少大约四分之三到一个波长的间隔距离间隔开。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所感兴趣的最慢速度包括与地滚波相关的速度。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述地震传感器单元的阵列适用于测量一维勘测几何结构或二维勘测几何结构。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述地震传感器单元的阵列还包括附加的地震传感器单元，每个附加的地震传感器单元包括粒子运动传感器，但不包括任何旋转传感器。
8.根据权利要求7所述的装置，其中包括粒子运动传感器和旋转传感器的地震传感器单元被分布于障碍物附近，并且附加的地震传感器单元被分布于远离所述障碍物的区域。
9.根据权利要求1所述的装置，还包括封装，每个封装与所述地震传感器单元中的一个相关联，并且包含所述单元的所述粒子运动和旋转传感器。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述地震传感器单元的阵列位于陆地表面或者位于钻孔内。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器单元中的至少一个包括具有增强所述粒子运动传感器和所述旋转传感器的地震耦合的特征的外壳，其中所述外壳包括弯曲的底板或者至少三个适用于延伸到所述地表之内的销钉。
12.一种方法，包括接收粒子运动数据和旋转速度数据；以及处理所述粒子运动数据和旋转速度数据以构造地下图像。
13.根据权利要求16所述的方法，其中接收粒子运动数据和旋转速度数据包括使用权利要求1到11所述的装置。
14.根据权利要求16所述的方法，其中所述处理包括分离压缩波场和剪切波场。
15.一种系统，包括测量粒子运动数据和旋转速度数据的权利要求1到11所述的装置；以及处理所述粒子运动数据和所述旋转速度数据以确定地下图像的处理器。
全文摘要
本发明公开了一种装置，该装置包括适用于获取与基于陆地表面的地震勘测有关的测量结果的地震传感器单元的阵列。每个地震传感器单元包括粒子运动传感器和旋转传感器。
文档编号G01V1/16GK102341728SQ201080010559
公开日2012年2月1日 申请日期2010年1月29日 优先权日2009年2月5日
发明者E·穆伊泽尔特 申请人:格库技术有限公司