一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩及其使用方法与流程

1.本发明属于地球物理勘探领域，特别是涉及到一种海洋地震勘探设备。


背景技术：

2.由于海水与空气的界面是一个强反射面，人工地震震源所产生的地震波传播达到海面以后，会向下反射从而形成地震鬼波。这种地震鬼波是一种噪音，干扰了有效地震波场信息的记录，降低了地震数据的信噪比。因此地震鬼波的压制技术一直是一个研究热点。
3.现有技术中，各类压制地震鬼波的技术方法都有一个共同点：地震鬼波的压制均是在地震数据处理的过程中进行的，而在地震数据采集的过程中并没有采取压制地震鬼波的技术措施。例如申请号为cn202010511904.6的双检多道海洋地震数据接收系统及数据处理方法；申请号为cn201620449974.2的海上小道距斜缆地震采集系统；申请号为cn201710465333.5的海洋上下缆宽频采集的缆深组合选取方法及系统；申请号为cn201320632725.3的一种海洋犁形电缆地震接收系统；以及申请号为cn202010181638.5的一种震源位于拖缆下方的海洋地震探测系统及其方法。
4.在地震数据采集过程中进行鬼波压制的技术方法还是一片技术空白。因此有必要开发一种装置，能够在地震数据采集的过程中屏蔽地震鬼波。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于创造一种用于屏蔽地震鬼波的装置，使地震波接收装置在接收有效地震反射波的同时不会接收到地震鬼波。
6.为了实现上述目的，本发明一些实施例中，提供如下技术方案：本发明一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩，包括上层金属壳、下层金属壳、抽气阀、真空层、橡胶皮层、抱箍和连接器组成；上层金属壳和下层金属壳的曲面类型均为圆底扁壳；上层金属壳的曲率大于下层金属壳的曲率，将上层金属壳垂直叠加在下层金属壳的上方，两者之间含有一个空心夹层；沿着上层金属壳和下层金属壳的边缘将两者密封焊接在一起；通过抽气阀将上层金属壳与下层金属壳之间的空心夹层中的空气抽出，形成真空层；抱箍安装在上层金属壳的外表面上；橡胶皮层胶接固定在上层金属壳和下层金属壳的外表面上；连接器安装于下层金属壳中心处的橡胶皮层上。
7.在一些实施例中，本发明一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的顶面含有两对抱箍，分别用于连接两条互相平行的海洋拖缆。
8.在一些实施例中，本发明一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的顶面含有两个抱箍，用于连接一条海洋拖缆。
9.在一些实施例中，本发明一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的下表面中心位置的连接器为挂环，用于悬挂连接地震波接收装置。
10.在一些实施例中，本发明一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的下表面中心位置的连接器为卡扣，用于固定连接地震波激发装置。
11.本发明一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的使用方法，其步骤如下：步骤一，每个地震波接收装置和地震波激发装置均安装本发明的真空罩。地震波接收装置或地震波激发装置通过位于真空罩下表面的连接器进行连接。真空罩上表面的抱箍用于实现真空罩与海洋拖缆的连接；步骤二，地震波接收装置的数据线和地震波激发装置的数据线均连接海洋拖缆，并通过海洋拖缆将数据传输给勘探船；步骤三，将安装有地震波接收装置的真空罩等间距地连接在海洋拖缆上。将安装有地震波激发装置的真空罩安装在另一条独立的海洋拖缆上。由勘探船拖拽上述各个海洋拖缆，进行地震波激发与接收的海洋地震勘探作业。
12.在一些实施例中，安装有地震波激发装置的真空罩是倾斜放置的，由此设置可以更好屏蔽那些入射角较大的地震鬼波。
13.在一些实施例中，安装有地震波激发装置的真空罩是倾斜放置的，基于类似反射镜的原理，将地震波激发装置产生的地震波传输向需要进行地震勘探的区域。
14.本发明一种屏蔽地震鬼波的真空罩可以从三个方面阻断地震鬼波的传播：（1）本发明可以阻断地震鬼波所产生的透射波的传播。本发明的真空罩内部含有真空层，这使地震鬼波无法以透射波的形式穿透真空罩。这是由于地震鬼波所产生的透射波作为一种机械波，无法穿透真空层来传播能量。因此地震鬼波中大部分能量均被本发明的真空罩反射回去了，仅有少部分能量转换为滑行波在真空罩表面传播；（2）本发明可以减弱地震鬼波所产生的滑行波的传播能量。金属壳外表面的橡胶皮层是一种消音减震材料，它可以降低地震鬼波在金属壳表面形成的滑行波的传播能量；地震波接收装置用线索悬挂在真空罩下表面中心处的橡胶皮层上，可以进一步减弱地震鬼波所产生的滑行波传递到地震波接收装置；（3）本发明可以屏蔽地震鬼波所产生的衍射波的传播。由于本发明的真空罩呈圆底扁壳结构，下行地震鬼波在真空罩边缘所形成的衍射波（或称为绕射波）很难传递到真空罩的凹面内部。尤其是下行地震鬼波的入射角较小时，由于衍射角的限制，地震鬼波的衍射波更加难以传播的真空罩凹面内。由于地震接收设备所在水深越大，下行地震鬼波的入射角越小，因此安装有本发明的真空罩的地震接收装置适合于在深水环境中进行地震勘探作业。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1是本发明的一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的剖视图；图2是本发明的一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的顶面结构示意图；图3是分段函数801和分段函数802的函数图像；图4是分段函数803和分段函数804的函数图像；图5是分段函数805和分段函数806的函数图像；
图6是本发明另一个实施例中真空罩的顶面结构示意图；图7是安装有地震波接收装置和海洋拖缆的本发明真空罩的剖视图；图8是安装有地震波激发装置和海洋拖缆的本发明真空罩的剖视图；图9是本发明一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩在海洋地震勘探作业中应用的示意图。
16.本发明装置结构的附图标记：真空罩1、上层金属壳101、下层金属壳102、真空层103、橡胶皮层104、抽气阀105、抱箍106、连接器107。
17.本发明装置的使用方法的附图标记：地震波接收装置2、地震波接收装置的数据线201、地震波激发装置3、地震波激发装置的数据线301、勘探船4、海洋拖缆5。
18.函数图像中各函数的表达式：分段函数801的表达式：；分段函数802的表达式：；分段函数803的表达式：；分段函数804的表达式：；分段函数805的表达式：；分段函数806的表达式：。
具体实施方式
19.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
20.本部分所提供的三个实施例均采用图1作为结构组成示意图。在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如“外表面”、“下表面”，“上表面”、“凹面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.本发明的描述中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
22.需要说明的是，术语“圆底扁壳”是指一种底面为圆形的扁壳；术语“扁壳”又被称为“微弯平板”，是指其矢量高比其底面尺寸小得多的曲面形态；术语“底面直径”是指圆底扁壳的圆形底面的直径。术语“绕射角”是指地震波绕过障碍物边缘产生的衍射波与地震波原来传播方向之间的最大夹角。
23.术语“截面曲线”是指一个经过圆底扁壳的中心轴的平面与这个圆底扁壳相交所形成的曲线。
24.术语“板材厚度”是指构成这个零部件的板状材料的厚度；术语“平均密度”是指一个由多种不同密度的材料组成的物质的总质量与该物质的总体积的比值。
25.术语“抛物面”是指抛物线沿其对称轴旋转所形成的曲面；术语“悬链线壳”是指一条悬链线沿其所在平面的对称轴旋转所形成的一个旋转曲面；术语“椭球面”是指椭圆沿其所在平面的两个对称轴中的任意一个对称轴进行旋转所形成的旋转曲面。
26.参考图1、图2和图3，可用于说明本发明一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的第一个实施例，该真空罩由上层金属壳101、下层金属壳102、真空层103、橡胶皮层104、抽气阀105、抱箍106、连接器107组成。
27.参考图1，上层金属壳和下层金属壳的曲面类型均为底面为圆形、中面为球面的扁壳。上层金属壳和下层金属壳的制作方式可以采用热冲压成型工艺。
28.参考图1，将上层金属壳101垂直叠加在下层金属壳102的上方，并沿着上层金属壳101和下层金属壳102的边缘将两者焊接在一起。焊接方式可采用密封焊缝工艺。
29.参考图1，上层金属壳101的球面曲率大于下层金属壳102的球面曲率，通过抽气阀105将上层金属壳101与下层金属壳102之间的空心夹层中的空气抽出，形成真空层103。
30.参考图1，将橡胶皮层104胶接固定在上层金属壳101和下层金属壳102的外表面上。
31.参考图1，连接器107安装于下层金属壳102中心处的橡胶皮层104上。本发明的实施例的连接器107为挂环，如此设置，是为了用于悬挂外接设备。
32.参考图2，抱箍106安装在上层金属壳101的外表面上。两对抱箍106分别用于连接两条互相平行的海洋拖缆5。
33.上层金属壳和下层金属壳的曲面形状特征的定量描述原理：绕圆底扁壳的截面曲线的对称轴旋转一周就可以唯一地确定该圆底扁壳的曲面形状，因此只需要定量描述清楚上层金属壳和下层金属壳的截面曲线特征，即可描述清楚上层金属壳和下层金属壳的曲面形状特征。
34.本实施例通过分段函数表达式以及函数图像来描述上层金属壳和下层金属壳的截面曲线的形状。
35.参考图3，上层金属壳的截面曲线符合分段函数801: ；下层金属壳的截面曲线符合分段函数802: 。
36.上层金属壳和下层金属壳的底面直径均为2m。
37.上层金属壳和下层金属壳的板材厚度为0.5cm。如此设置，是通过调节本发明的真空罩的总质量来使真空罩的平均密度与海水密度相同，从而使本发明的真空罩能够在海水中实现自悬浮。
38.参考图1、图2和图4，可用于说明本发明的第二个实施例，该真空罩由上层金属壳101、下层金属壳102、真空层103、橡胶皮层104、抽气阀105、抱箍106、连接器107组成。
39.参考图1，上层金属壳和下层金属壳的曲面类型均为底面为圆形、中面为球面的扁壳。上层金属壳和下层金属壳的制作方式可以采用热冲压成型工艺。
40.参考图1，将上层金属壳101垂直叠加在下层金属壳102的上方，并沿着上层金属壳
101和下层金属壳102的边缘将两者焊接在一起。焊接方式可采用密封焊缝工艺。
41.参考图1，上层金属壳101的球面曲率大于下层金属壳102的球面曲率，通过抽气阀105将上层金属壳101与下层金属壳102之间的空心夹层中的空气抽出，形成真空层103。
42.参考图1，将橡胶皮层104胶接固定在上层金属壳101和下层金属壳102的外表面上。
43.参考图1，连接器107安装于下层金属壳102中心处的橡胶皮层104上。本发明的实施例的连接器107为卡扣，如此设置，是为了用于固定外接设备。
44.参考图2，抱箍106安装在上层金属壳101的外表面上。两对抱箍106分别用于连接两条互相平行的海洋拖缆5。
45.上层金属壳和下层金属壳的曲面形状特征的定量描述原理：绕圆底扁壳的截面曲线的对称轴旋转一周就可以唯一地确定该圆底扁壳的曲面形状，因此只需要定量描述清楚上层金属壳和下层金属壳的截面曲线特征，即可描述清楚上层金属壳和下层金属壳的曲面形状特征。
46.本实施例通过分段函数表达式以及函数图像来描述上层金属壳和下层金属壳的截面曲线的形状。
47.参考图4，上层金属壳的截面曲线符合分段函数80；下层金属壳的截面曲线符合分段函数804: 。
48.上层金属壳和下层金属壳的底面直径均为5m。
49.上层金属壳和下层金属壳的板材厚度为1cm。如此设置，是通过调节本发明的真空罩的总质量来使真空罩的平均密度与海水密度相同，从而使本发明的真空罩能够在海水中实现自悬浮。
50.参考图1、图5和图6，可用于说明本发明的第三个实施例，该真空罩由上层金属壳101、下层金属壳102、真空层103、橡胶皮层104、抽气阀105、抱箍106、连接器107组成。
51.参考图1，上层金属壳和下层金属壳的曲面类型均为底面为圆形、中面为抛物面的扁壳。上层金属壳和下层金属壳的制作方式可以采用热冲压成型工艺。
52.参考图1，将上层金属壳101垂直叠加在下层金属壳102的上方，并沿着上层金属壳101和下层金属壳102的边缘将两者焊接在一起。焊接方式可采用密封焊缝工艺。
53.参考图1，上层金属壳101的抛物面曲率大于下层金属壳102的抛物面曲率，通过抽气阀105将上层金属壳101与下层金属壳102之间的空心夹层中的空气抽出，形成真空层103。
54.参考图1，将橡胶皮层104胶接固定在上层金属壳101和下层金属壳102的外表面上。
55.参考图1，连接器107安装于下层金属壳102中心处的橡胶皮层104上。本发明的实施例的连接器107为卡扣，如此设置，是为了用于固定外接设备。
56.参考图6，抱箍106安装在上层金属壳101的外表面上。两个抱箍106用于连接一条海洋拖缆5。
57.上层金属壳和下层金属壳的曲面形状特征的定量描述原理：绕圆底扁壳的截面曲
线的对称轴旋转一周就可以唯一地确定该圆底扁壳的曲面形状，因此只需要定量描述清楚上层金属壳和下层金属壳的截面曲线特征，即可描述清楚上层金属壳和下层金属壳的曲面形状特征。
58.本实施例通过分段函数表达式以及函数图像来描述上层金属壳和下层金属壳的截面曲线的形状。
59.参考图5，上层金属壳的截面曲线符合分段函数；下层金属壳的截面曲线符合分段函数806: 。
60.上层金属壳和下层金属壳的底面直径均为0.2m。
61.上层金属壳和下层金属壳的板材厚度为0.1cm。如此设置，是通过调节本发明的真空罩的总质量来使真空罩的平均密度与海水密度相同，从而使本发明的真空罩能够在海水中实现自悬浮。
62.当然，本发明的一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的上层金属壳和下层金属壳的曲面形状还可以是其它类型的扁壳，例如悬链线壳或椭球面。
63.可以想到的是，在一些实施例中，本发明的一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的外表面覆盖有一层消音减震材料，由此设置可以减弱地震波在真空罩表面产生的滑行波。
64.参考图7、图8和图9，本发明一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的使用方法，该方法包括如下步骤：步骤一，每个地震波接收装置2和地震波激发装置3的均安装本发明的真空罩1。地震波接收装置2或地震波激发装置3通过连接器107进行连接。真空罩上表面的抱箍用于实现真空罩与海洋拖缆的连接；步骤二，地震波接收装置2的数据线201和地震波激发装置3的数据线301均连接海洋拖缆5，并通过海洋拖缆将数据传输给勘探船；步骤三，将安装有地震波接收装置2的真空罩等间距地连接在海洋拖缆5上。将安装有地震波激发装置3的真空罩安装在海洋拖缆6上。由勘探船拖拽上述各个海洋拖缆，进行地震波激发与接收的海洋地震勘探作业。
65.在一些实施例中，安装有地震波激发装置的真空罩是倾斜放置的，由此设置可以更好屏蔽那些入射角较大的地震鬼波。
66.在一些实施例中，安装有地震波激发装置的真空罩是倾斜放置的，基于类似反射镜的原理，将地震波激发装置产生的地震波传输向需要进行地震勘探的区域。
67.在海洋地震勘探工程技术体系中，本发明一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩仅对海洋地震勘探工程中的一个技术环节进行了改进，因此海洋地震勘探所涉及的其他工程技术环节均可参考现有技术，这并不会影响本发明的一种用于屏蔽地震鬼波的真空罩的正常使用。
68.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。