基于分格覆盖区边界的用于操纵地震勘探船的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的领域是地球物理学数据获取领域。
[0002] 更准确地说，本发明涉及海洋地震获取，所述海洋地震获取涉及一个或几个勘探 船以达成海床地壳的成像。
[0003] 确切地说，本发明涉及一种用于操纵与航海线以及预标绘线（也被称为"航迹 线"）相关联的地震勘探船的技术，预标绘线通常与航海线相同（术语"航海线"以及"预 标绘线"定义如下）。地震勘探船拖曳包括接收器的至少一个声学线性天线。接收器接收 通过至少一个震源产生并且通过反射点处的水下层反射的信号。
[0004] 换句话说，本发明涉及一种适用于地震勘探船并且用以在测量区域上方执行高效 覆盖的操纵技术。本发明通常用于3D测量中。
[0005] 本发明可以特别应用于石油勘探行业，但是也可以应用于在海洋环境中使用地球 物理学数据获取网络的任何领域。
【背景技术】
[0006] 通过测量进行勘探（例如，海上石油勘探）的主要目的是为了覆盖其底层区域。
[0007] 如图1中所示，为了确保达成此目标，所述区域被划分成被称为分格2的小区域。 这些分格几乎位于海底处，并且用途是通过各种种类的反射波8冲击这些分格。这些波通 过接收器（水听器）3捕获，接收器（水听器）3是不同震源接收器偏移等级的一部分，震源 接收器偏移等级也被称为"偏移等级"（见参照4的垂直线，所述垂直线象征偏移等级之间 的分隔）。震源接收器偏移是震源与接收器之间的偏移距离。取决于接收器沿着地震勘探 船6拖曳的拖缆（线性天线）7的位置，偏移等级可以可能是下列之一："近偏移"、"近到中 间偏移"、"中间到远偏移"、"中间偏移"、"远偏移"等等。根据客户规格，应通过这些偏移等 级充分地冲击每一分格2,使得覆盖可以被认为是正确的。实际上，波8从震源5开始，并且 在海底处于反射点1上反弹之后在接收器3处结束（更确切地说，波在反射点1处通过水 下层反射）。因此，当反射点1落入分格2中时，视为冲击所述分格2。
[0008] 操作性地，如图2中所示，测量离散成预标绘线24、25、26等。预标绘线是任意几 何曲线，并且可以因此是直线、虚线、圆圈、椭圆形或可以在数学上通过f(x，y) = 0类型等 式表达的其它形状。这些预标绘线以一方是定位在测量区域上，使得遵循全部这些预标绘 线在勘探船6后方与零操纵偏移（见下文定义）和拖缆7完美地对齐，这将产生完美的全 局覆盖（全局覆盖中的一部分对应于预标绘线中的每一者）。在图2中，参照21、22以及 23的分格覆盖区分别与参照24、25以及26的预标绘线相关联。主要由于水流的原因，在实 践中能够在零操纵偏移并且使拖缆在勘探船后方完美地对齐的情况下进行操纵是不可能 的。实际上，预标绘线经连续地拍摄，使得一个预标绘线可调整勘探船位置以并置与给定预 标绘线相关联的分格覆盖区与和邻接预标绘线相关联的分格覆盖区。
[0009] 在操作中，勘探船实际上航行沿着的线被称为"航海线"。航海线一般来说是预标 绘线，但是在一些罕见的状况下可以不同，例如，如果勘探船必须避开位于预标绘线上的障 碍物（石油平台，FPSO单元（"浮式生产、存储和卸载单元"）等）。
[0010] 实际上，勘探船船载的导航系统（也被称为INS( "整合导航系统"））通常接收两 个控制设置：
[0011] ?操纵偏移（也被称为"期待航迹偏移"或DT0)，其为航海线与勘探船之间的期待 偏移；以及
[0012] ?距离DC，距离DC是从航海线到勘探船位置的当前距离。
[0013] 在导航系统内，这些控制设置通常由自动驾驶系统（例如Robtrack)使用，自动驾 驶系统确定如何更改地震勘探船路线，使得勘探船到达操纵偏移（DT0)期望的新位置。
[0014] 在第一种已知解决方案中，此并置操作是在船上通过使用由分格软件提供的信息 来手动完成。对于领航员（操作人员）而言，常见过程为观看分格软件显示屏，可能预期地 通过扫描色彩来辨认覆盖区中的孔洞（例如，27)(即，邻接分格覆盖区之间的孔洞），且因 此调整勘探船路线。实际上，通过操作人员不断地调整（视觉地）操纵偏移（DT0)。
[0015] 第一已知解决方案的主要缺陷为，操纵勘探船以并置与预标绘线相关联的分格覆 盖区与和连续预标绘线相关联的分格覆盖区暗示，领航员（操作人员）必须通过从所考虑 的分格偏移等级获得分格软件的信息来不断地调整操纵偏移。手动地如此操作是次优的并 且即使对于有经验的使用者来说也非常难以达成。
[0016] 第一种已知解决方案的另一个缺点是由并置覆盖范围的动机引起的过度操纵。过 度操纵通常导致动态程度太大的线，就基于当前测量的未来4D测量来说会难以模拟。对于 信息，地震勘探领域中熟知的4D获取迟于2D或3D获取地重复，以便分析两个周期之间的 改变。典型地监视储集器。
[0017] 第二种已知解决方案（最新的实践）是维持关于预标绘线的零操纵偏移。
[0018] 第二种已知解决方案的主要缺点是：设置零操纵偏移的确的确促进4D测量出现， 但是将导致不良的全局覆盖范围。
【发明内容】
[0019] 在至少一个实施例中，本发明尤其旨在克服现有技术的这些不同缺点。
[0020] 更确切地说，本发明的至少一个实施例的目标为提供一种适用于地震勘探船从而 使得能够执行高效全局覆盖范围的操纵技术。
[0021] 本发明的至少一个实施例的另一个目标是提供一种此类技术，从而使得能够在没 有操作人员（领航员）干预的情况下自动地获得操纵信息（例如，操纵偏移（DT0))。
[0022] 本发明的至少一个实施例的额外目标是提供一种实施简单并且价格低廉的此类 技术。
[0023] 本发明的具体实施例提议一种用于操纵与航海线相关联的地震勘探船的方法，所 述方法特征在于其包括：
[0024] a)计算从n个反射点到与先前预标绘线相关联的分格覆盖区的边界的距离屯， i G {1.. .n}；
[0025] b)依据所述距离屯来计算从所述n个反射点到n个目标反射点的距离D;以及
[0026] c)向导航系统或向导航系统的操作员提供包括所述距离D或基于所述距离D的操 纵信息，以更改所述地震勘探船的路线。
[0027] 此具体实施例依赖于一种完全新颖且有创造性的方法。实际上，理念（一般原理） 为提供一种通过使用n个反射点位置及先前预标绘线的分格边界作为输入控制勘探船而 并置两个分格覆盖区（与当前预标绘线相关联的一个分格覆盖区及与先前预标绘线相关 联的另一分格覆盖区）的方式。先前预标绘线为已被使用且其分格覆盖区已被获得并知晓 的预标绘线。
[0028] 为了达成此目的，计算距离屯，接着计算距离D，且此距离D用以更改地震勘探船 的路线。因此，在勘探船在前进同时实际上已进行为D的横向移位之后，勘探船将处于正确 位置，且将并置两个分格覆盖区（与当前预标绘线相关联的一个分格覆盖区及与先前预标 绘线相关联的另一分格覆盖区）。
[0029] 所提议的解决方案非常简单并且可以在不需要操作人员（领航员）的任何干预的 情况下自动地执行。
[0030] 根据具体特征，所述先前预标绘线近接于当前预标绘线。
[0031] 因此，所提议的解决方案可针对每一新的当前预标绘线反复地使用以便执行高效 全局覆盖。
[0032] 根据具体特征，所述n个反射点为与外部声学线性天线相关联的反射点，所述外 部声学线性天线为由所述地震勘探船拖曳的多个声学线性天线当中最靠近所述边界的声 学线性天线。
[0033] 因此，前述两个分格覆盖区的并置得到改良。
[0034] 根据具体特征，所述距离屯为有向距离，其在考虑所述航海线的方向时当所述边 界在所述反射点右侧时具有正值，且在于所述距离D为恒定有向距离，其在考虑所述航海 线的所述方向时在所述目标反射点在所述反射点右侧时具有正值，且使得函数f(X)为最 小值，其中X={xu. . .，xn,D}，所述距离D定义为：D=Xi+di，iG{1. . .n}，且距离Xi中的 每一者为从所述边界到所述n个目标反射点中的一者的有向距离，其在考虑所述航海线的 所述方向时当所述目标反射点在所述边界右侧时具有正值。
[0035] 因此，前述两个分格覆盖区的并置经最佳化。
[0036] 根据具体特征，所述函数f(X)定义为：-+ 其中x = {Xl，...，xn}且e为使D2的影响最小化的换算系数。
[0037] 因此，所提议的解决方案允许减小计算的数目。
[0038] 根据具体特征，使f(X)最小化的被称为结果X,的X值在步骤b)计算为：X,= dYAdTrM，其中：
[0039] _d为包括所述距离屯的列矩阵，iG{1... n};
[0040] _C为矩阵（n+l，n+l)，其包括：单位矩阵In，包括先n个零、后面接着为e的第 (n+1)行，及包括先n个零、后面接着为e的第（n+1)列；以及
[0041] -A为矩阵（n,n+1)，使得：AX=d，即A定义n个约束条件：-Xi+D=屯， iG{1. . .n}，且包括：