海洋地震数据采集系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种海洋地震数据采集系统和方法，其中，该海洋地震数据采集系统包括：第一拖船；第二拖船；海底电缆，位于海底，一端与第二拖船连接；震源，位于第一拖船上，用于激发地震波；多个检波器，设置在海底电缆的不同位置上，用于检测震源激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号，并输出所检测到的地震波反射信号；以及信号采集装置，位于第二拖船上，与多个检波器连接，用于接收和存储所检测到的地震波反射信号。通过使用本发明的系统和方法，实现了复杂海底条件（例如中、古生界海相盆地）下的深层勘探，且检波器位于海底，避免了各种干扰，从而能够获得复杂地质情况下的高质量的地震剖面信息以清晰地反映地下地质信息。
【专利说明】海洋地震数据采集系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地质勘探领域，具体地，涉及一种海洋地震数据采集系统和海洋地震数据采集方法。
【背景技术】
[0002]现有的海上勘探主要集中在新生界盆地，因此常规海洋地震资料采集主要是针对该层系的技术序列，例如震源容量、气枪阵压力、沉放深度，电缆长度、电缆沉放深度等地震资料采集参数多是针对新生界盆地勘探目的层而设计的。针对复杂地震地质条件，例如中、古生界海相盆地的勘探，复杂海底条件下的深层勘探，浅部强屏蔽层下勘探等情况，现有常规地震采集手段所获得的地震剖面不能得到清晰有效的地下反射信息，致使地下地质构造成像效果差，严重影响油气、固体矿产等海洋资源勘探进展。随着海洋资源勘探重点往中古生界老地层、中深层复杂构造和岩性圈闭等方向发展，常规海上地震采集已不能满足生产的需要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种海洋地震数据采集系统和一种海洋地震数据采集方法，以实现复杂海底条件(例如中、古生界海相盆地)下的深层勘探。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供一种海洋地震数据采集系统，该系统包括:第一拖船；第二拖船；海底电缆，位于海底，一端与所述第二拖船连接；震源，位于所述第一拖船上，用于激发地震波；多个检波器，设置在所述海底电缆的不同位置上，用于检测所述震源激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号，并输出所检测到的地震波反射信号；以及信号采集装置，位于所述第二拖船上，与所述多个检波器连接，用于接收和存储所检测到的地震波反射信号。
[0005]优选地，所述检波器包括:压力检波器、水平X轴速度检波器、水平Y轴速度检波器和垂直Z轴速度检波器。
[0006]优选地，所述信号采集装置包括:信号传输接口，用于接收所检测到的地震波反射信号；以及信号存储模块，与所述信号传输接口连接，用于存储所检测到的地震波反射信号。
[0007]优选地,所述震源为放炮装置。
[0008]优选地，所述多个检波器以相等间距设置在所述海底电缆中。
[0009]优选地，所述间距为25米。
[0010]本发明还提供了一种海洋地震数据采集方法，该方法包括:利用位于第一拖船上的震源激发地震波；利用设置在海底电缆的不同位置上的多个检波器检测所述震源激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号，并输出所检测到的地震波反射信号；以及利用位于所述第二拖船上的信号采集装置接收和存储所检测到的地震波反射信号，其中所述第二拖船与位于海底的所述海底电缆的一端连接。
[0011]优选地，利用位于第一拖船上的震源激发地震波包括:所述第一拖船从初始位置以预定方向往目标位置移动，并在到达所述目标位置后以与所述预定方向相反的方向往所述初始位置移动，在所述初始位置、所述目标位置和每移动预定距离所到达的位置处所述震源均激发一次地震波。
[0012]优选地，所述第一拖船从所述初始位置以预定方向往所述目标位置移动的路线与从所述目标位置以与所述预定方向相反的方向往所述初始位置移动的路线平行，且两条路线之间相距预定间隔。
[0013]优选地，所述多个检波器以相等间距设置在所述海底电缆中。
[0014]通过上述技术方案，当需要进行海洋地震数据采集时，利用位于第一拖船上的震源激发地震波，利用设置在海底电缆的不同位置上的多个检波器检测震源激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号并输出所检测到的地震波反射信号，以及利用位于第二拖船上的信号采集装置接收和存储所检测到的地震波反射信号，实现了复杂海底条件(例如中、古生界海相盆地)下的深层勘探，且检波器位于海底，避免了各种干扰(例如，海水鸣震效应、海底多次波、洋流、采油平台、海面船只、电缆拖动噪声带来的干扰)，从而能够获得复杂地质情况下的高质量的地震剖面信息以清晰地反映地下地质信息。
[0015]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0017]图1是根据本发明实施例的海洋地震数据采集系统的示意图；
[0018]图2是根据本发明实施例的检波器的结构示意图；
[0019]图3是根据本发明实施例的海洋地震数据采集方法的流程图；以及
[0020]图4是根据本发明实施例的检波器位置排列和震源移动线路示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0022]图1是根据本发明实施例的海洋地震数据采集系统的示意图。
[0023]如图1所示，该海洋地震数据采集系统包括:第一拖船3’ ；第二拖船4’ ；海底电缆1，位于海底，一端与所述第二拖船4’连接；震源3，位于所述第一拖船3’上，用于激发地震波；多个检波器2，设置在所述海底电缆I的不同位置上，用于检测所述震源3激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号，并输出所检测到的地震波反射信号；以及信号采集装置4，位于所述第二拖船4’上，与所述多个检波器2连接，用于接收和存储所检测到的地震波反射信号。
[0024]虽然图1中仅示出了三个检波器，但本发明不限于此，本领域技术人员可以根据实际需要确定检波器的数量。
[0025]通过位于第一拖船3’上的震源3激发地震波，利用设置在海底电缆I的不同位置上的多个检波器2检测震源激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号，并输出所检测到的地震波反射信号，以及利用位于第二拖船4’上的信号采集装置4接收和存储所检测到的地震波反射信号，实现了复杂海底条件(例如中、古生界海相盆地)下的深层勘探，且检波器2位于海底，避免了各种干扰(例如，海水鸣震效应、海底多次波、洋流、采油平台、海面船只、电缆拖动噪声带来的干扰)，从而能够获得复杂地质情况下的高质量的地震剖面信息以清晰地反映地下地质信息。
[0026]图2是根据本发明实施例的检波器的结构示意图。
[0027]如图2所示，检波器2可以包括:压力检波器21、水平X轴速度检波器22、水平Y轴速度检波器23和垂直Z轴速度检波器24 (即，包括压力检波器21以及相互正交的三分量速度检波器22、23和24)。压力检波器21、水平X轴速度检波器22、水平Y轴速度检波器23和垂直Z轴速度检波器24之间可以并联连接。
[0028]其中，该压力检波器21可以用于检测所述地震波反射信号中的压力纵波信号；该水平X轴速度检波器22可以在水平方向上平行于所述海底电缆I长轴方向设置，用于检测所述地震波反射信号中的垂直偏振横波(SV)分量信号；该水平Y轴速度检波器23可以在水平方向上垂直于所述海底电缆I长轴方向设置，用于检测所述地震波反射信号中的水平偏振横波(SH)分量信号；以及该垂直Z轴速度检波器24在竖直方向上垂直于所述海底电缆I长轴方向设置，用于检测所述地震波反射信号中的速度纵波分量信号(即，P波信号)。
[0029]通过采用包括压力检波器21以及相互正交的三分量速度检波器22、23和24的检波器2检测地震波反射信号，能够实现全波场的采集，且消除了海面和海底界面引起的多次波(即，鸣震信息)、环境噪声等所引起的各种干扰，极大地提高了所检测到的数据的信噪比。
[0030]根据本发明的一种实施方式，所述信号采集装置4包括:信号传输接口，用于接收所检测到的地震波反射信号；以及信号存储模块，与所述信号传输接口连接，用于存储所检测到的地震波反射信号。信号采集装置4可以通过海底电缆I接收检波器2输出的地震波反射信号。
[0031]在上述实施例中，所述震源3可以为放炮装置。所述多个检波器2可以以相等间距设置在所述海底电缆I中，例如相邻检波器之间的间距可以为25米。并且在一个示例中，所述多个检波器2中从第一个检波器排列到最后一个检波器之间的距离(检波器总的排列距离)例如可以选取为24Km (如图4所示)，由此根据相邻检波器之间的间距和检波器总的排列距离可以确定检波器的数量。本领域技术人员应当理解，上述的放炮装置、间距设置以及检波器总的排列距离仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。
[0032]利用根据本发明实施例的海洋地震数据采集系统，从震源3激发一次地震波开始，然后检波器2检测震源激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号并输出所检测到的地震波反射信号，到信号采集装置4接收和存储所检测到的地震波反射信号为止，完成一次地震波反射信号的采集。对于一定距离(预定公里数)内的海洋区域的地震资料的采集，可以通过设置有震源3的第一拖船3’每移动预定距离后重复执行上述过程来实现(具体过程可参考下述对海洋地震数据采集方法的描述)，其中，海底电缆I布设在海底预设位置并保持稳定，海底电缆I长轴方向与第一拖船3’(震源激发船)行进轨迹平行。而对于其他待采集海洋区域内的地震资料的采集，通过第二拖船4’将海底电缆I拖动至对应的海洋区域内的海底并保持稳定即可，同样地，海底电缆I长轴方向与第一拖船3’(震源激发船)行进轨迹平行。本领域技术人员可以根据待采集海洋区域的距离设定海底电缆I的长度。
[0033]图3是根据本发明实施例的海洋地震数据采集方法的流程图。
[0034]如图3所示，该海洋地震数据采集方法包括:
[0035]S300，利用位于第一拖船3’上的震源3激发地震波；
[0036]S302，利用设置在海底电缆I的不同位置上的多个检波器2检测所述震源3激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号，并输出所检测到的地震波反射信号；以及
[0037]S304，利用位于所述第二拖船4’上的信号采集装置4接收和存储所检测到的地震波反射信号，其中所述第二拖船4’与位于海底的所述海底电缆I的一端连接。
[0038]通过震源3激发地震波，利用设置在海底电缆I的不同位置上的多个检波器2检测震源激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号，并输出所检测到的地震波反射信号，以及利用信号采集装置4接收和存储所检测到的地震波反射信号，实现了复杂海底条件(例如中、古生界海相盆地)下的深层勘探，且检波器2位于海底，避免了各种干扰(例如，海水鸣震效应、海底多次波、洋流、采油平台、海面船只、电缆拖动噪声带来的干扰)，从而能够获得复杂地质情况下的高质量的地震剖面信息以清晰地反映地下地质信息。
[0039]图4是根据本发明实施例的检波器位置排列和震源移动线路示意图。下面结合图4对根据本发明实施例的海洋地震数据采集方法进行进一步说明。
[0040]参考图4，在该方法中，利用位于第一拖船3’上的震源3激发地震波包括:所述第一拖船3’从初始位置以预定方向往目标位置移动(例如，图4中从左到右的箭头指向)，并在到达所述目标位置后以与所述预定方向相反的方向往所述初始位置移动(例如，图4中从右到左的箭头指向)，在所述初始位置、所述目标位置和每移动预定距离所到达的位置(SP，每个炮点)处所述震源3均激发一次地震波。也就是，图4中的炮点分布是通过第一拖船3’的移动实现的(第一拖船3’在上述两个方向的移动过程中，初始位置、目标位置和每移动预定距离所到达的位置共同形成多个炮点，在每个炮点震源3会激发一次地震波)。并且，在从左到右的箭头指向方向上，可以通过第一拖船3’的移动完成奇数次地震波激发(即，奇数个炮点)，而在从右到左的箭头指向方向上，可以通过第一拖船3’的移动完成偶数次地震波激发(即，偶数个炮点)，反之亦然。
[0041]其中，海底电缆I布设在海底预设位置并保持稳定，海底电缆I长轴方向与第一拖船3’(震源激发船)行进轨迹平行。
[0042]在该方法中，所述第一拖船3 ’从所述初始位置以预定方向往所述目标位置移动的路线与从所述目标位置以与所述预定方向相反的方向往所述初始位置移动的路线平行，且两条路线之间相距预定间隔，如图4所示。对于两条路线之间相距预定间隔(线距)，可以通过公式ΛΥ彡Vi/(4XFpXtan(a))来计算。其中，Λ Y为线距,Vi为地下(海下)地质目标地层的地震波层速度，Fp为地下(海下)目标地层的主频率，α为目标地层的视倾角。
[0043]优选地，上述的第一拖船3’每次移动的预定距离可以设定为50m (B卩，炮间距为50m)，而两条路线之间相距的预定间隔可以设定为100m。所述多个检波器2可以以相等间距设置在所述海底电缆I中，例如相邻检波器之间的间距可以为25米。在图4的示例中，所述多个检波器2中从第一个检波器排列到最后一个检波器之间的距离(检波器总的排列距离)例如可以选取为24Km，由此根据相邻检波器之间的间距和检波器总的排列距离可以确定检波器的数量。
[0044]基于上述内容可知，本发明实际上是对二维地震测线按照三维方式进行观测，采取了邻道面元叠加、增加侧面信息的方式(如图4所示)，能够保证整条测线均匀地提高覆盖次数，增加炮点优选的机会，从而改善高陡构造成像、减小侧面干扰、提高地震资料信噪比，最终获得高质量的地震剖面信息以清晰地反映地下地质信息。
[0045]本领域技术人员应当理解，图4中所示的炮点间距、线路间的预定间隔、相邻检波器之间的间距和检波器总的排列距离的设置仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。此外，由于实际的检波器总的排列距离较长，无法在图4中示出全部的检波器排列，故在图4中省略了部分检波器。
[0046]根据本发明实施例的海洋地震数据采集系统和方法，不仅可以用于海洋油气的勘探开采，还可以用于海洋固体矿产的勘探开采。
[0047]从上述实施例中可以看出，通过位于第一拖船3’上的震源3激发地震波，利用设置在海底电缆I的不同位置上的多个检波器2检测震源激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号，并输出所检测到的地震波反射信号，以及利用位于第二拖船4’上的信号采集装置4接收和存储所检测到的地震波反射信号，实现了复杂海底条件(例如中、古生界海相盆地)下的深层勘探，且检波器2位于海底，避免了各种干扰(例如，海水鸣震效应、海底多次波、洋流、采油平台、海面船只、电缆拖动噪声带来的干扰)，从而能够获得复杂地质(例如，强反射屏蔽层、改善中古生界老地层等)情况下的高质量的地震剖面信息以清晰地反映地下地质信息。
[0048]并且，通过使用本发明的系统和方法，实现了地震全波场采集，通过对地震纵波、转换横波信息处理并加以地质解释，对于气烟囱内部成像、地层尖灭、小幅度构造、小断层、礁体、古潜山的准确定位、非构造油气藏的勘探，裂缝发育带分析以及流体识别与监测等具有更好的勘探效果，降低了勘探风险。
[0049]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0050]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0051]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种海洋地震数据采集系统，其特征在于，该系统包括: 第一拖船； 第二拖船； 海底电缆，位于海底，一端与所述第二拖船连接； 震源，位于所述第一拖船上，用于激发地震波； 多个检波器，设置在所述海底电缆的不同位置上，用于检测所述震源激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号，并输出所检测到的地震波反射信号；以及 信号采集装置，位于所述第二拖船上，与所述多个检波器连接，用于接收和存储所检测到的地震波反射信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检波器包括:压力检波器、水平X轴速度检波器、水平Y轴速度检波器和垂直Z轴速度检波器。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述信号采集装置包括: 信号传输接口，用于接收所检测到的地震波反射信号；以及 信号存储模块，与所述信号传输接口连接，用于存储所检测到的地震波反射信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述震源为放炮装置。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个检波器以相等间距设置在所述海底电缆中。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述间距为25米。
7.一种海洋地震数据采集方法，其特征在于，该方法包括: 利用位于第一拖船上的震源激发地震波； 利用设置在海底电缆的不同位置上的多个检波器检测所述震源激发的地震波经海底地质界面反射后的地震波反射信号，并输出所检测到的地震波反射信号；以及 利用位于所述第二拖船上的信号采集装置接收和存储所检测到的地震波反射信号，其中所述第二拖船与位于海底的所述海底电缆的一端连接。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，利用位于第一拖船上的震源激发地震波包括:所述第一拖船从初始位置以预定方向往目标位置移动，并在到达所述目标位置后以与所述预定方向相反的方向往所述初始位置移动，在所述初始位置、所述目标位置和每移动预定距离所到达的位置处所述震源均激发一次地震波。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一拖船从所述初始位置以预定方向往所述目标位置移动的路线与从所述目标位置以与所述预定方向相反的方向往所述初始位置移动的路线平行，且两条路线之间相距预定间隔。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多个检波器以相等间距设置在所述海底电缆中。
【文档编号】G01V1/38GK104422962SQ201310373494
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】张敏强, 徐发, 高顺莉, 陈志良, 陈永军, 熊忠 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油(中国)有限公司上海分公司