地震源同步方法

地震源同步方法
【专利摘要】一种控制有关地震数据采集的通信的方法，可以包括通过通信协议同步使一个或多个地震能量源的启动。该协议可在地震记录系统、在处理器上运行的源控制软件处产生或者由地震能量源编码器产生。该协议可由包括启动信息的编码器消息组成，启动信息与对包含在地震能量源中的信息的请求合并。该请求信息可以在以同步的方式返回的解码器消息中发送。
【专利说明】地震源同步方法
[0001]发明人:PHILLIPS,Thomas F.；RADCLIFFE, Keith ；以及 MAECHLER，Bernard
[0002]发明背景

【技术领域】
[0003]本公开主要涉及使用通信协议来减少信息冲突并且加速地震数据采集活动的系统和方法。

【背景技术】
[0004]实施地震勘测来绘制地下结构从而识别和开发油气储层。在开发(钻井)油气田之前通常要进行地震勘测来估计油气田的位置和数量，并且还确定在钻井之后储层随着时间的变化。在陆地上，通过在选择的地理区域上部署地震传感器阵列(也称为地震接收器)来进行地震勘测。地震传感器(地震检波器或加速度计)以网格的形式放置到或耦接到地面。在地理区域中选定间距的位置处使用能量源，产生或引起进入地下的声波或信号(也称作声学能量)。产生的进入地下的声波从地下岩层间断面(诸如通过油气储层形成的岩层间断面)反射回地表。这些反射在地表处通过地震传感器感应或检测并被记录下来。对地震波的感应、处理和记录被称作地震数据的采集。可以从记录的地震数据产生地下结构的二维和/或三维地图(也称作“地震图像”)。这些地图随后被用于确定钻井位置、储层大小、产油层深度以及烃产量的估计。
[0005]本发明提供了用于促进和管理用于获得地震信息的有效地震勘探活动的通信协议。


【发明内容】

[0006]一种控制有关地震数据采集的通信的方法可包括通过通信协议同步一个或多个地震能量源的启动。该协议可在中央位置，在地震记录系统中，在处理器上运行的地震能量源控制软件，或在地震能量源编码器中实施。该协议可在各种地震能量源控制器和/或支撑设备中实施。该协议可由包括启动信息的编码器消息与对包含在各种地震能量源中的信息的请求的组合组成。请求的信息可以在以同步方式传输的解码器消息中返回。该方法设计为可以依次发送多个编码器消息，这样多组地震能量源能够以交叠方式进行相关通信。因此，取决于可用设备的物理限制能够以连续的方式实施有效的地震勘探操作。(参见图4)
[0007]编码器消息可包括任意数量的命令和请求类型。例如，编码器消息可包括启动命令和至少一个地震能量源的状态的请求。在另一个例子中，编码器消息可包括与至少一个地震能量源控制器的在先发起相关的质量控制信息的请求合并的启动命令。在另外的一个例子中，编码器消息可包括启动命令，该启动命令与一个或多个地震能量源控制器的当前或在先的状态的请求以及来自至少一个地震能量源控制器的至少一个在先发起的质量控制信息的请求合并。
[0008]在一些实施例中，控制通信的方法可包括在同步一个或多个地震能量源控制器的发起或启动的过程中，同步地震能量源控制器信息的返回。地震能量源控制器信息可包括一个或多个地震能量源控制器的当前或在先状态。所有地震能量源控制器的该状态信息可以被动态分配临时传输时隙。该地震能量源控制器信息可包括来自一个或多个地震能量源控制器的一个或多个在先发起的一个或多个质量控制数据。所有地震能量源控制器的该状态信息也可以被动态分配临时传输时隙。
[0009]在一些实施例中，可使用导航系统、具有处理器的计算机、或地震能量源控制器合并来自一个或多个地震能量源控制器的两个或更多当前或在先状态消息。该合并的状态消息可通过用于同步一个或多个地震能量源控制器并且以同步方式返回信息的协议来传输。
[0010]上述的数据通信可以无线传输和/或通过有线连接传输。该通信协议可由同步的模拟或数字协议或方法组成。
[0011]这里已经概述而非完全列举本发明的系统、方法和设备某些特征的例子，以便于更好地理解接下来对其进行的详细说明，以及便于可以认识到对现有技术的贡献。当然，本本发明的其他特征将在下文中描述并且将形成本发明的主题。这里提供的概述并不意在限制范围。

【专利附图】

【附图说明】
[0012]根据附图以及结合随后的描述将更好地理解本发明的新颖性特征以及本公开本身，其中，相同的附图标记通常表示相同的元件，并且其中:
[0013]图1示出了可以利用公开的通信协议的线缆地震数据采集系统；
[0014]图2表示了可以使用公开的通信协议的无线地震数据采集系统的表示；
[0015]图3示出了根据本公开一个实施例的地震能量源编码器和解码器之间的通信；
[0016]图4示例性地示出了根据本公开的一个实施例的扫描。

【具体实施方式】
[0017]本发明涉及用于控制有关地震数据采集的活动的装置和方法。本发明可以不同形式的实施例实施。这里示出的附图以及提供的说明对应于本发明的某些特定实施例，用于解释本发明中包含的原理，应该理解的是当前的本发明应该被认为是本发明基本原理的范例，而并不意在限制本发明在这里示出的附图和说明的范围。
[0018]以下将进行更详细的论述，本发明提供了通过有线和/或无线传输的通信协议同步一个或多个地震能量源控制器的启动的方法。该通信协议可采用同步的模拟或数字协议或方法。协议可由地震能量源编码器(例如地震记录系统，在处理器上运行的源控制软件)传输和/或由地震能量源编码器产生。该协议同步启动信息并且合并启动信息与对包含在地震能量源控制器中的信息的请求。所请求的信息将以同步方式返回。
[0019]图1和图2示例性地但不排外地描绘了可以执行本发明方法的地震数据采集系统。下面将更详细地讨论这些系统的基本部件。然后，描述用于控制/同步用于这些系统的通信的方法。
[0020]图1描绘了传统的线缆地震数据采集系统100。这种系统包括间隔开的地震传感器单元102的阵列(串)。传感器的每个串典型地通过敷设电缆耦接到数据采集装置103，并且多个数据采集装置及相关的传感器串通过敷设电缆110耦接形成线108，线108随后通过敷设电缆112稱接到线路分支或(交叉缆单元)104。多个交叉缆(crossline)单元104以及相关的线通常通过敷设电缆耦接在一起，例如由虚线114示出。传感器102之间通常相互间隔10-50米。每个交叉缆单元104通常执行一些信号处理并且随后将被处理的信号存储为地震信息。交叉缆单元104通常各自与作为中央控制器或控制单元(CU)106与所有交叉缆单元104之间的接口的一个单元104a并行或串行地耦接。该系统可使用有线通信媒介，例如RS232,以太网，RS485，USB等等。
[0021 ] 参见图2，示出了根据本发明一个实施例的无线地震数据采集系统200的表示。该系统200包括中央控制器或控制单元(CU) 202，其与多个无线场站单元(FSU)或传感器站208中的每一个数据通信，形成用于地震数据采集的阵列(传播)210。中央控制器202与多个FSU之间的无线通信可以是直接双向无线通信或者通过诸如中继器单元(RU)(未示出)的中间单元。每个传感器站208包括一个或多个用于感测地震能量的传感器212。传感器212可以是任何合适的地震传感器，包括地震检波器以及一个或多个分量加速度计。
[0022]这里使用的直接通信指的是如图2中由虚线箭头描绘的个体化(individualized)数据流。无线通信系统可以是VHF、UHF、WiFi或其他无线无线电通信系统。数据流可以是双向的以允许如下一项或多项:从中央控制器202传输命令或控制指令到每个无线传感器站208 ;在中央控制器202与每个无线传感器站208之间交换质量控制和其他数据；以及从每个无线传感器站208传输状态信号、操作条件和/或选择的预处理地震信息到中央控制器202。该通信可以是分别通过合适的天线203和204由传感器站208和中央控制器202传输和接收的无线电信号的形式。
[0023]在主动模式中，系统200使用一个或多个地震能量源206在地震传播中在已知位置处产生已知特性的地震能量，例如级数、频率等等，将地震能量传递到地下岩层。典型的地震能量源由标记206i表示。通常,通过移动单元270本地发起源206i的激括(或更通俗的，“发射” (shooting), “ 引燃” (firing))。
[0024]—个示例性的能量源是可控震源货车(vibrator truck)。可控震源货车支撑连接到惯性质量块的重底盘。该惯性质量块包含反作用于惯性质量块的动量使底盘沿着垂直或水平轴往复运动的线性驱动器。该往复运动的底盘将震动波列注入到地表。可编程控制器控制惯性质量块产生的信号的力和频率。
[0025]另一个示例性的能量源是加速的落重法货车。落重法货车是一种车辆上安装的着陆冲击，可用来提供地震源。重物由货车后方的起重机举起并在大约3米高落下以撞击(或“捶击”)地面。可将重物在相同地点落下超过一次来增强信号，还可以通过在大小可进行选择的阵列中的多个邻近位置处进行捶击来增大信号，以通过空间滤波增强地震信号。
[0026]另外的其他示例性的能量源包括爆炸源，例如炸药和压缩气源。然而,应当理解的是，任何产生可用地震能量的装置都可以是能量源。
[0027]在一个实施例中，移动单元270中的操作者利用导航工具272导航到所选择的源位置并且利用地震能量源控制器274操作与移动单元关联的可控震源，将地震能量传递到地下岩层。另一方面，移动单元可用于可控地引燃爆炸源。为了导航地形以及确定精确的源位置坐标，导航工具272可装配有全球定位卫星(GPS)装置和/或具有源将被激活的每个位置的预定坐标的数据库。源控制器274可编程为接收和传输诸如以下内容的指令的信息:使得源206i做好引燃准备，引燃206i，提供表示移动单元270的位置的数据，源206i的武装状态，以及诸如返回点属性的数据。
[0028]中央控制器202，中央站计算机(CSC) 260和中央服务器280对系统200的组成部件施加控制，并在系统200运行过程中指导操作者和装置的活动。可对服务器280编程，以管理地震勘探活动范围内的数据和活动，可包括日常发射序列，更新采集的发射点，跟踪发射有利条件(asset)，存储地震数据，预处理地震数据和广播校正。CSC260可与⑶202集成。中央控制器202还可起到中央无线电单元的作用。对于大型场，还可在选定的场位置处部署无线电天线和中继器收发器，如下所述。
[0029]以下将更详细地论述当采用示出的系统或其他类似系统执行地震勘探时，根据本发明的操作方法消除了通过被传输的请求消息对轮询地震能量源控制器的使用。这里使用的术语“编码器”指的是记录系统(例如图2的控制器202)，术语“解码器”通常指的是地震能量源(例如图2的源206)。
[0030]现在参见图3，图解地示出了编码器300和多个解码器400 (Dl-Dn)。Dl-Dn可以是，例如可控震源货车。编码器300可以是记录系统而解码器400可以是地震源。编码器300可以将消息302传输到解码器400，并且解码器400可将消息402传输或“返回”到编码器300。示意性的编码器消息302可包括但不限于‘启动’，‘请求状态’以及‘请求信息’。示意性的解码器信息402可包括但不限于‘状态’以及‘服务信息’。状态可包括但不限于源的GPS位置、可控震源货车驱动器提升状态、点火线测试、井口检波器测试状态以及加速落重法系统内重物的恰当定位。
[0031]为了避免消息冲突，减少无线电通信时间量，以及最小化完成任务的时间，可使用合并编码器消息302请求(例如对状态消息和质量控制信息的请求)与启动命令的通信协议。通信协议进一步同步解码器消息402。
[0032]一个示例性通信协议同步发送到一个或多个地震源的启动命令消息。该协议可在地震记录系统处、在处理器上运行的源控制软件或由地震源编码器产生。该协议可由包括启动信息的编码器消息302组成，并且与对包含在地震源中的信息的请求合并。所请求的信息可在以同步方式返回的解码器消息402中发送。
[0033]编码器消息302可包括任意数量的命令和请求类型以及命令和请求类型的任意组合。例如，编码器消息302可包括启动命令和至少一个地震源的状态的请求。在另一个例子中，编码器消息302可包括启动命令和与至少一个地震源的在先发起相关的质量控制信息的请求。在另外一个例子中，编码器消息302可包括启动命令，一个或多个地震源的当前或在先状态的请求，以及来自至少一个地震源的至少一个在先发起的质量控制信息的请求。
[0034]图4示出了示例性扫描500，其中编码器300与解码器400交换信息。如所示，启动命令消息502发起地震操作。可动态地分配时隙504来接收就绪信号，以及可动态地分配时隙506来接收状态信息。“动态的”或“动态地”意味着时隙分配是临时的并且是活跃的。如果不需要，则完全不分配时隙。应该理解的是，时隙504、506的长度的持续时间可以根据编码器300通过启动命令消息502请求的信息的数量和类型变化。可使用虚拟启动命令508来使得解码器400返回任何常驻信息。因此，应该认识到，当被请求并且在特定时间时，解码器400仅仅传输状态和就绪信息。如该附图所示，每个编码器的启动命令针对不同的源集或源组。在该例子中，每个组的操作与在先组中发起的操作交叠。
[0035]另一个示例性通信协议在同步一个或多个地震源的启动期间同步地震源信息的返回。地震源信息可包括一个或多个地震源的当前或在先状态。如前所述，可为所有地震源的该状态信息分配时隙。地震源信息可包括来自一个或多个地震源的一个或多个在先发起的质量控制信息。也可为所有地震源的该状态信息分配时隙。应该理解的是，可以存在与在先扫描相关的信息，因为在没被请求的情况下解码器400不发送这样的信息。因此，来自给定扫描的质量控制信息只有当后续扫描开始时才会返回。
[0036]在一些实施例中，可使用导航系统、具有处理器的计算机、或地震源控制器合并来自一个或多个地震源的两个或更多当前或在先的状态消息。该合并的状态消息可通过用于同步一个或多个地震源并且以同步方式返回该信息的协议传输。
[0037]上述信号通信可通过无线和/或硬线来完成。通信协议可包括同步的模拟或数字协议或方法。
[0038]术语“地震装置”的意思是用在地震传播中的任何装置，包括但不限于传感器、传感器站、接收器、发送器、电源、控制单元等等。本公开是参考说明了原理和方法的特定实施例和过程提供的。这些特定实施例和步骤并不意在限定本公开或权利要求的范围。落在权利要求和否认声明范围内的所有修改都意在称为本公开的一部分。
【权利要求】
1.一种用于控制地震数据采集通信的方法，包括: 通过发送编码器消息同步一个或多个地震源的启动，编码器消息包括启动信息和对地震源信息的请求；以及 同步来自至少一个解码器的解码器消息的返回，该解码器消息响应于编码器消息。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过如下其中之一来传输编码器消息和解码器消息:(i)无线通信系统，以及(ii)硬线。
3.根据权利要求1所述的方法，其中编码器消息和解码器消息通过如下其中之一传输:(i)地震记录系统，(?)在处理器上运行的源控制软件，以及(iii)地震源编码器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中地震源信息包括如下至少一个:(i)当前地震源状态，以及(ii)之前地震源状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其中地震源信息包括来自一个或多个地震源的在先发起的质量控制信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中地震源信息包括:(i)当前地震源状态，(?)在先地震源状态，以及(iii)来自一个或多个地震源的在先发起的质量控制信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其中以与其它在先进行中的操作交叠的方式发起所述操作和相关通信。
8.一种用于控制地震数据采集通信的方法，包括: 在同步一个或多个地震源的启动期间，通过解码器消息同步所请求的地震源信息的返回。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括为解码器消息动态地分配时隙，所述解码器消息包括一个或多个地震源的返回状态信息。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括为解码器消息动态地分配时隙，所述解码器消息包括与至少一个地震源的发起相关的质量控制信息消息。
11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括采用如下之一合并来自一个或多个地震源的两个或多个状态消息:(i)导航系统，(?)具有处理器的计算机，以及(iii)地震源控制器。
12.根据权利要求8所述的方法，进一步包括采用如下之一合并来自一个或多个地震源的一个或多个在先发起的两个或更多质量控制信息消息:(i)导航系统，(ii)具有处理器的计算机，以及(iii)地震源控制器。
13.根据权利要求8所述的方法，其中启动命令的同步能够是基于如下之一的同步定时:⑴模拟协议，(?)数字协议，(iii)GPS时间，以及(iv)由编码器和解码器创建的人为时间。
【文档编号】G01V1/22GK104136940SQ201280045012
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2012年9月17日 优先权日:2011年9月16日
【发明者】T·F·菲利普斯三世, K·S·拉德克里夫, B·玛其勒 申请人:英洛瓦有限公司