CN100410685C - 用于井眼地震的源控制方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制震源的方法和设备。所述方法和设备使得震源能够在精确的时刻或在所述震源的精确位置处引爆。控制所述震源的引爆促进了更精确的地震数据和更一致的震源特征。

Description

用于井眼地震的源控制方法及设备
技术领域
本发明一般涉及勘探地下地层的方法和设备。更具体地，本发明涉及用于控制震源的方法及设备。
背景技术
在过去的几十年中，地下地层分析已经使得油气的开采更加有效。近年来，石油勘探已经在越来越深的水中展开。当水位增加并且井钻得更深时，地下地层通常变得更加复杂。为了促进更有效的石油开采，通常期望产生垂直地震剖面。
垂直地震剖面(VSP)是用于表面地震检波器和电缆测井数据之间相关关系的一种井眼地震测量。VSP可被用于使表面地震数据和井数据相联系，提供和测量深度有用的联系。典型地，VSP可产生比表面地震剖面提供的更高的分辨率。VSP能够将地震数据转化为零相位数据，并且能够从多个反射中识别原始反射。另外，VSP通常用于钻头前的地层部分的分析。
狭义上，VSP指利用井眼内的声检波器和近井表面处的震源在垂直井眼中所做的测量。然而，在更一般的如这里使用的上下文中，VSP随钻井布局、源和声检波器的数目和位置、以及它们如何部署而变化。不过，VSP确实意味着在井眼中至少某些声检波器的部署。绝大多数VSP使用表面震源，该震源通常是陆地上的振动器或者海洋环境中的气枪。
有各种VSP布局，包括零偏移距VSP(zero-offset VSP)、非零偏移距VSP(offset VSP)、变偏VSP(walkaway VSP)、垂直入射VSP(vertical incidenceVSP)、盐-近似VSP(salt-proximity VSP)、多偏移距VSP(multi-offset VSP)、钻井噪音或者随钻地震VSP。校验炮勘测类似于VSP，其中，声检波器被放置在井眼中，并且表面源用于产生声信号。然而，VSP比校验炮勘测更详细。VSP检波器通常间隔得比校验炮勘测中的检波器更加紧密；校验炮勘测可包括隔开数百米的测量区间。另外，VSP使用在每个检波器位置的记录道中包含的反射能量以及从源到检波器间的第一直接路径，而校验炮勘测只使用直接路径传播时间。
虽然VSP可提供关于地层的有价值的信息，但是源扰动(例如在气枪的地震特征中的放炮与放炮的变化)在原始地震数据中引入了误差，该原始地震数据通过处理流程过滤到最终生成的图像。VSP源扰动可限制VSP数据可提供的有用的完整范围。在海面地震采集中，这些源扰动可通过数字枪控制器和诸如源信号评估的处理(见例如美国专利No.4,757,482；No.5,581,415；No.5,995,905；和No.4,476,553，它们通过引用整合在此)被很好控制。
然而，在VSP采集特别是海上VSP中，目前还没有标准的枪控制器来限制由源扰动引起的误差。这种控制的缺乏是成问题的，因为源子波中的放炮与放炮的变化通常是显著的。这些误差由定时和引爆压力的变化引起，它们可能很明显。在汹涌的海面上，高程变化也可引起误差。一些方法已在靠近源的地方附加了非校准的水中检波器(通常位于离源几米的地方)以提供对校正爆炸信号误差(由于大浪、不规则源引爆等的时差引起的误差)有用的局部信息。另外，由于源相邻，所以来自于附加的水中检波器的局部信息对于完整炮点反褶积是不够的，而且实际上，这种水中检波器相对于源是任意安置的并且不能以有用的足够的信号保真度来记录。结果，目前只有VSP源数据中的过失误差被校正。所以，不能使用成熟的地震数据处理方法，因为目前的方法不能为VSP震源信息提供使成熟的处理有意义所必需的精度。
发明内容
本发明满足了上述需求和其他需求。具体地，本发明提供了一种源控制系统，包括震源、装卸运输系统、控制管缆、以及用于控制所述震源引爆的海中源控制器，其中所述震源产生由井眼检波器接收的地震波。所述系统还可包括连接在所述震源和海中源控制器上的浮体，运动传感器如全球定位系统(GPS)单元安置在所述浮体上。所述运动传感器可探测由于波浪或潮汐变化引起的高度变化。所述系统还可包括由所述海中源控制器控制的开关，以在预定浪高处触发所述震源引爆。根据某些方面，所述震源是气枪阵列。所述系统还包括一个或多个相对于所述震源具有固定几何形态的海中传感器。所述一个或多个海中传感器可包括校准的水中检波器、深度传感器、和/或引爆压力传感器。所述校准的水中检波器在所述震源处测量压力信号以传递给处理器。在一个实施例中，从所述震源传递的模拟信号由所述海中控制器数字化，随后传递给所述处理器。因此，所述系统可包括在所述震源和所述海中控制器之间延伸的相对短的模拟通讯线路，所有剩余的通讯线路为数字式的。所述控制管缆可包括数字通讯线路，而不是模拟通讯线路。
本发明的另一方面提供了一种勘测系统，包括部署在井眼中的多个检波器、海面处的震源、装卸运输系统、控制管缆、用于控制所述震源引爆的海中源控制器。所述系统可包括可操作地连接到海中源控制器并且安置在支撑所述震源和海中源控制器的浮体上的GPS单元。所述GPS单元接收通用协调时间(UTC)，通过该通用协调时间，所述多个检波器记录和所述震源的引爆被同步。所述系统还包括多个海中传感器，如校准的水中检波器、深度传感器、及压力传感器。根据某些方面，所述震源是气枪阵列。所述气枪阵列可水平交错。在某些方面，所述控制管缆包括气源和数字通讯线路。所述系统还可包括浮体，其中所述浮体包括用来探测由于波浪或者潮汐变化引起的高度变化的运动传感器。所述系统可包括由所述海中源控制器控制的开关，通过考虑来自所述运动传感器的数据在预定浪高处触发所述震源引爆。根据所述系统的某些方面，所述装卸运输系统包括起重机。
本发明的另一方面提供了一种使用源控制系统的方法，包括将震源的引爆与导航系统集成以或者在精确的时刻或者在所述源的精确位置处引爆所述震源。所述方法还包括自动调节震源、直接在所述震源处测量震源压力波，以及直接在所述源处测量震源水深。所述源引爆和井下地震检波器记录的同步可由GPS系统来促进，并且表面地震检波器记录也可与所述源引爆及井下地震检波器记录同步。所述方法还包括将所述表面源性能的统计质量控制分析和井眼检波器性能结合并校正源特征信号变化。所述校正可包括基于所述震源和局部传感器之间的固定几何形态校准近场传感器信号，从测量的近场特征重建所述震源的远场特征，并且为表面地震校准、AVO勘测、以及时延勘测保持真正振幅。
本发明的另一方面提供了一种改进的VSP勘测的方法，包括自动调节震源、直接在所述震源处测量震源压力、直接在所述源处测量震源水深、将所述震源的引爆与导航系统集成以或者在精确的时刻或者在所述源的精确位置处引爆所述震源；通过UTC时间将震源引爆、井下地震检波器记录、以及表面地震检波器记录同步；将表面源性能的统计质量控制分析与井下检波器性能结合，并校正源特征变化。所述校正包括基于所述震源和局部传感器之间的固定几何形态，校准近场传感器信号。所述校正还可包括从测量的近场特征重建所述震源的远场特征。所述方法还包括将测量的源特征和参考源特征对比，其中所述参考源特征基于在井位处存档的震源参考远场特征。另外，所述方法还包括通过进行垂直GPS测量，在所述源的精确位置处集成震源的引爆。此外，所述方法可包括将所述震源深度测量和预定水平对比，并且可包括如果所述深度测量小于预定水平，则禁止所述震源的引爆。
本发明的另一方面提供了一种源控制系统，包括震源、装卸运输系统、控制管缆、用于控制所述震源引爆的海中源控制器、以及用于进行潮汐校正的水深测量传感器。所述震源产生由井眼检波器接收的地震波，并且所述系统可包括GPS时间同步单元。
本发明的额外优点和新颖特征将在以下的描述中阐述，或者通过阅读这些材料或者实践本发明而由本领域的技术人员获悉。本发明的优点可通过所附权利要求中列举的方法来实现。
附图说明
附图示出了本发明的优选实施例，并且是说明书的一部份。与下述描述一起，附图示范和解释了本发明的原理。
图1是位于包括多个检波器的井眼上的海上钻井平台的简化图。示出的钻井平台支撑着常规的地震勘测设备。
图2是位于包括多个检波器的井眼上的海上钻井平台的简化图。示出的钻井平台支撑着根据本发明一个方面的带有源控制系统的地震勘测设备。
图3是根据本发明一个方面的阐明源控制系统的示意图。
图4是根据本发明一个方面的源控制方法的示意图。
图5是根据本发明另一方面的源控制方法的示意图。
图6是压力和频率显示为时间的函数的单一近场气枪特征。
图7A是根据本发明一个方面的气枪峰值调节的实例。
图7B是根据本发明另一方面的气枪气泡振动调节的实例。
贯穿图的始终，相同的参考数字代表相似的但不是必须相同的部分。虽然本发明易受各种修改和替代形式的影响，但作为实例已经在附图中示出了特定实施例并且这些实施例将在此详细描述。然而，应理解的是，本发明不打算局限于公开的特定方式。相反，本发明将涵盖落入如所附权利要求限定的发明范围内的所有修改、等同物和替代方案。
具体实施方式
下面描述本发明的说明性实施例和各方面。为了简明，不是所有的实际实施方式的功能都在本说明书中描述。当然，这将被理解为，在任何这种实际实施例的研制中，必须做出许多实施方式的特定决定以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关的和商业相关的约束，这些目标将随各种实施方式而变化。此外，应该理解的是，这种研制工作可能是复杂的和耗时的，但是仍然是受益于本公开的本领域普通技术人员采用的程序。
本发明设想了用于垂直地震剖面(VSP)和其他井眼地震勘测的方法和设备。在此描述的原理有助于产生比以前的可能信息更精确的震源信息，增加了地震数据的精度从而使成熟的地震数据处理成为可行。优选地，执行本发明的方法和设备以校正或补偿海上条件的变化，和/或提供源引爆、井下地震检波器记录、及(可选地)表面地震检波器记录之间的同步。然而，尽管示出了在海上实施方式中的方法和设备，但它们也可用于陆地应用。
所述方法和设备通过更精确地提供源特征来促进更好的地震数据分析。更精确的源特征是下文描述的源控制系统的结果，该源控制系统可以，例如，在海洋应用中，对每次放炮改变震源引爆以与预定的浪高一致。海浪和潮汐变化可在地震数据中产生噪音并使得它很难或不可能来评估源特征。例如，由于浮动源垂直位移的位差，3m的海浪可导致2ms的时间位移。更大的海浪可有甚至更显著的影响。例如，当放炮在钻井平台侧VSP或非零偏移距VSP期间被叠加时，每次放炮的传播时间的变化导致了叠加期间接收到的地震信号模糊并且高频损失。实际上，由于汹涌的海面生成的噪音，以前的海洋勘测被局限于海浪大约小于大约3到4m时的条件。
现在转向附图，特别是图1，示出了位于海下井眼(102)上的海上钻井平台(100)的简化图。井眼(102)包括多个隔开的检波器(103)以便于例如垂直地震剖面(VSP)的采集。示出的钻井平台(100)支撑着通常以(104)指代的常规地震勘测设备。勘测设备(104)包括通过浮体(108)悬挂在水面下的气枪或枪(106)。模拟水下检波器(110)悬挂在气枪(106)之下。如上所述，水下检波器(110)可提供用于校正爆炸信号误差的(由于海浪、不规则源引爆等的时差造成的误差)局部信息，但不是用于放炮反褶积的足够信息。典型勘测设备(104)的水下检波器(110)不是自动校准的并因此取决于用户，它经常变化。
一条或多条模拟线路(112)形成了控制管缆(114)的一部分，该控制管缆(114)还包括空气管。模拟线路(112)穿越装卸运输系统，如起重机(116)。模拟线路(112)在枪(106)、水中检波器(110)、枪控制器(118)、及计算机处理器(120)之间提供模拟通讯/控制链路。枪控制器(118)安置在钻井平台(100)上，远离枪(106)。目前，在枪处的气枪深度或压力或水中检波器读数的计算机处理器(120)或枪控制器(118)处缺乏显示可产生操作缺点。另外，当气枪被供能时，模拟线路(112)的断开可导致气枪(106)的非故意引爆，这可能造成安全事故。
因此，根据图1的常规布置，危害到了地震数据的质量。枪(106)的位置(主要指深度)取决于钻井平台的运动、波浪、起重机的操作、和/或其他因素。在此处描述的教导之前，还没有深度变化补偿或校正，没有空气压力变化补偿，定时枪(106)引爆的能力非常有限，因此枪(106)的源特征和波浪的振幅离最佳值甚远。
然而，在图2中示出的根据本发明一个方面的源控制系统促进了地震数据更加精确。根据图2的布置，也有位于包括多个检波器(103)的海下井眼(102)之上的海上钻井平台(100)。示出的钻井平台(100)支撑着源控制系统并且一般以(222)指代。根据某些实施例，钻井平台(100)可利用可移动的容器代替。源控制系统(222)包括震源、装卸运输系统、控制管缆(214)、以及用于控制震源引爆的海中源控制器(218)。源控制系统(222)和井眼检波器(103)可被集成以提供井眼勘测系统。
根据图2的实施例，震源是气枪(106)，其可为单个枪、一批枪、或任何其他布置。装卸运输系统包括起重机(116)和相关设备以便于源控制系统(222)和气枪(106)的部署和回收。控制管缆(214)包括可操作地连接到压缩机的气源。优选地，压缩机位于钻井平台(100)上。然而，不像具有长模拟通讯线路的典型勘测设备，根据图2的源控制系统(222)的控制管缆(214)只包括位于海中源控制器(218)和钻井平台(100)上的处理器(120)之间的数字通讯线路。数字线路的使用通过去除通讯链路来消除任何串音、信号漏泄、以及非故意枪引爆的潜在可能性。如上所述，气枪(106)通过海中控制器(218)控制并且产生地震波，所述地震波由井眼检波器(103)接收以产生例如VSP勘测。
源控制系统(222)也可包括附加的浮体(108)以浮起气枪(106)、海中控制器(218)和其他任何海中设备。浮体(108)可有利地包括导航系统或运动传感器，例如全球定位系统(224)(GPS)。GPS系统可从各种来源容易地得到。GPS系统(224)，除了其他方面之外，还方便了垂直高度变化(由于，例如波浪或潮汐变化)的探测。如上所述，在不同浪高处引爆气枪(106)会不利地影响通过井眼检波器(103)采集的气枪(106)源特征和/或其他数据的测定。因此，GPS系统(224)将位置信息提供给处理器(120)和/或海中源控制器(218)，所以气枪(106)可仅在某个高度引爆。气枪(106)在某个高度处的引爆可由与GPS系统(224)或海中控制器(218)相连的开关或其他机械装置来控制，这样气枪在某个预定浪高处被自动引爆。常规的海上勘测以规则的时间间隔引爆气枪，而不顾及高度。根据此处描述原理的附加的运动传感器增加了源特征测定的精度，这将在下文更详细地讨论。
除了提供位置信息外，GPS系统(224)还可接收时间标准并将时间标准广播到海中控制器(218)、处理器(120)、和/或任何可与源控制系统(222)一起使用的导航子系统。该时间标准可为，例如，通用协调时间(UTC)。该UTC时间标准可被提供给各种勘测子系统以使气枪(106)的引爆与井眼检波器(103)的数据记录同步。根据某些实施例，还可有表面检波器，其记录也可利用GPS系统(224)提供的时间标准来与气枪(106)的引爆同步。
另外，根据某些实施例，海中控制器(218)可包括一个或多个提供信号的海中传感器，除了其他方面之外，以使得源特征估计可行。优选地，海中传感器位于海中源控制器(218)处并相对于气枪(106)或其他震源保持固定的几何形态。一个或多个海中传感器可包括但不限于：校准的数字水中检波器(210)、深度传感器(227)、和空气压力传感器(229)。一个或多个海中传感器还可包括通向海中源控制器(218)的短模拟通讯线路，在该处，信号可在源处数字化以传递到处理器(120)。因此，根据图2的实施例，代替早期勘测系统使用的从震源一路上延伸到钻井平台的非常长的模拟线路，如果源控制系统(222)包括模拟线路，则这些线路相对较短。根据本发明的水中检波器(210)提供了改进的近场信号保真度，因为它在海中已被校准并在震源处被数字化。另外，空气压力传感器(229)监控气枪源处提供的空气压力并报告引爆压力变化，当测定源特征时，该引爆压力变化会被考虑。因此，通过考虑定时变化、水动力变化、压力供给变化等，利用校准的数字水中检波器(210)信号和震源处的空气压力读数；震源特征可被更精确地评估。
精确源信号的评估对VSP处理非常重要。源信号使得上行和下行波场能够分离。通过用来分离波场的多通道速度滤波器，不一致的源特征在采集的数据中导致了残留。这些残留是有效的“噪音”并导致处理结果产生显著变形。随着不断增加地注意力集中在真实振幅和时延井眼地震测量上，源特征的一致性对VSP勘测非常重要。使用在此教导的方法和设备，好的源特征评估增加了源特征的一致性。
在过去，通过视觉质量检查来实现校准源特征。这些视觉检查包括，例如，寻找没有引爆的气枪以及确保频率响应同时覆盖了低端和高端。这种检查有点主观，然而，如果气枪(106)的参考远场源特征未知，则更是如此。然而，根据具有海中源控制器(218)的本实施例，气枪(106)的源参考远场特征在井位处存档，所以可对源控制系统(222)编程以对照参考源特征自动检查测量的源特征。通过执行自动检查，确保了对于每个井位设置，气枪(106)源特征满足其性能接受标准。在时延勘测中，已校准的和一致的源特征对评价地下变化很重要。利用校准的源特征，地震反射中的变化将代表地下变化，而不是源特征的变化。
用于VSP的震源特征必须是表面参考的，并且如果基准面有变化(例如，气枪(106)在汹涌海面中上升或下降)，就会有小的1或2ms的时移。然而，基准面的变化可通过使用GPS系统(224)或其他运动传感装置来消除或补偿。此外，迄今为止，还没有为井眼地震测量进行潮汐校正。虽然不能进行潮汐校正对于深水勘测是可接受的，它取决于一天的时间和潮汐的强度，但是在海岸区对传播时间可能有显著的影响。所以，根据某些实施例，源控制系统(222)包括深度传感器(227)以监控水面下的气枪(106)深度。深度传感器(227)可为，例如，可商业化得到的水深测量传感器。于是，潮汐的变化也可根据在此描述的原理被考虑进来。另外，如果深度传感器(227)报告深度小于预定水平，则气枪(106)可被自动禁止。由海中传感器报告的性质可被自动显示在处理器(120)处以使用户看到。
气枪(106)的配置可为成串布置，诸如三枪串。然而，也可使用任何其他的气枪布置。例如，某些实施例可包括多至8个或更多气枪的气枪串。现有的方法被限制为同时引爆气枪。本发明的数字海中控制器(218)提供了交错引爆任何排气枪(106)的能力，以前在使用基于钻井平台的缺乏调节按次序引爆灵活性的模拟控制器中是不能得到该能力的。
接下来参考图3，示出了一种根据本发明各方面的可能的源控制系统(400)配置的示意图。如图3所示，处理器(120)可为运行数字源控制程序的便携式个人电脑。处理器(120)可控制和/或监控上述海中控制器和传感器(218)，参考图2，它们还可包括GPS系统(224，图2)。处理器(120)和海中控制器(218)及传感器(227，229)之间的通信接口优选地为数字链路(430)。该数字链路(430)可被用来预测试准备数据采集的系统。处理器(120)也可与采集和成像系统(432)连接，例如经由其他数字接口(434)连接到斯仑贝谢(Schlumberger)的MAXISTM系统(多任务采集和成像系统(Multitask Acquisition and Imaging System))。该采集与成像系统(432)可包括所示的GPS数字数据接口(436)。作为选择，处理器(120)可包括GPS数字数据接口(436)。根据图3所示，处理器(120)和采集与成像系统(432)位于钻井平台上，然而，顾名思义，海中控制器和传感器(218)可定位在临近气枪(106)或其他震源的水中。海中控制器和传感器(218)也可具有与采集与成像系统(432)连接的数字接口(438)。这个直接的数字接口(438)在数据采集期间可提供和采集与成像系统(432)连接的主要接口。源控制系统(400)的唯一模拟接口(440)在海中控制器和传感器(218)以及气枪源(106)之间延伸较短的距离。
下面转到图4-5，示出了示意图，该示意图表达了使用源控制系统(222)和/或改进的VSP勘测的方法。然而，应该理解，示出的和描述的方法不限于所示的特定顺序，也不需要执行描述的所有步骤。描述的步骤可以许多顺序中的任何顺序完成。根据一种方法，例如，通过海中源控制器(218)来自动调节震源，如气枪串(图2)。通过对准由定位在气枪(106，图2-3)附近的水中检波器(210，图2)探测到的第一压力峰值，海中源控制器(218)使各个单个气枪的引爆(106，图2-3)保持彼此同步。然而，气枪的第一压力峰在高频处是占优势的，在深度衰减的地层中，高频不代表真正测量的东西。另一方面，泡峰(bubble peak)发生在第一压力峰之后，在频率成分中要低得多，并且向下传播到深度衰减地层中。图6示出了无伴随波的单个近场枪特征。如图所示，低频能量集中在第一气泡振动上。
因此，根据某些实施例，通过对准高频压力峰值、通过对准低频气泡振动、或通过其他方法，海中源控制器(218)可调整或使各个单个气枪(218)彼此同步。图7A和图7B分别示出了不同尺寸的枪的对准高频压力峰值、及低频气泡振动。如图所示，图7B的气泡子波具有更好的峰-峰振幅，更加紧密，并且通常易于识别和拾取。因此，如果需要低频能量，则调整气泡振动更有效率。
使用源控制系统(222，图2)或改进的VSP勘测的方法还包括直接在源处测量气枪(106，图2)压力。例如，通过上述的，参考图2的，海中传感器布置的压力传感器(229，图2)可便于气枪(106，图2)压力的测量。气枪(106，图2)的深度也可通过源直接测量。例如，通过上述的水深测量传感器或其他深度传感器(227，图2)可便于气枪(106，图2)深度的测量。该方法还包括将气枪(106，图2)的引爆与导航系统集成以便于气枪(106，图2)或者在精确的时刻或在精确的预定位置处或者二者皆有的引爆。气枪(106，图2)或其他震源只在精确位置处引爆的优点如上述。
用来便于气枪(106，图2)在一定的垂直位置处引爆的导航系统可为例如参考图2讨论的可接收和广播精确位置数据的GPS系统(224，图2)。GPS系统(224，图2)还可接收和广播时间标准，如UTC。因此，气枪(106，图2)可根据从GPS系统(224，图2)接收的时间和位置信息来控制，并且只在一定的预定浪高处引爆以减小或消除时移误差。另外，根据某些方法，气枪(106，图2)的引爆可根据UTC时间或其他时间标准与井下地震检波器记录同步。根据时间标准索引数据便于处理数据的预排序。根据时间标准索引源性能和检波器记录还允许这些数据组合在相同的数据集或文件中，从而便于检查、报告或数据处理。然后，表面源性能和井眼检波器(103，图2)性能的统计质量控制(QC)分析可被组合。在一些实例中，气枪(106，图2)的引爆也可与表面地震检波器记录同步。因此，于是可对包括表面源信号、由表面检波器接收的信号、以及由井眼检波器接收的信号的同步数据集执行统计质量控制(QC)分析。
根据某些方法，对源特征变化进行校正。源特征变化可由，例如，引爆压力空气变化、温度变化、汹涌的大海、或潮汐变化引起。校正可包括根据气枪(106，图2)到水中检波器(210，图2)的固定几何形态，校准由位于气枪(106，图2)或其他震源处的水中检波器(210，图2)接收到的近场传感器信号。水中检波器(210，图2)可为上述海中传感器包的一部分。校正可进一步包括从测量的近场特征重建气枪(106，图2)或其他源的远场特征，以及保持用于表面地震校准、AVO(随偏移距的振幅变化(amplitudevariations with offset))勘测、以及时延勘测的真实振幅。另外，源特征的校正可通过将测量的源特征和参考源特征的对比来进行，其中参考源特征基于在井位处存档的震源参考远场特征。
前面的描述仅示例和描述了本发明和其实施方式的一些例子。不期望它是彻底的或期望它将本发明限制到公开的任何精确形式。根据以上的教导，很多修改和变化是可能的。
为最好地解释本发明的原理和其实际应用，选择并描述了其优选方面。前面的描述意在使本领域的技术人员能够以各种实施例和方面并且通过适于设想的特定用途的各种修改来最好地使用发明。期望通过所附的权利要求来限定本发明的范围。

Claims (62)

1. 一种源控制系统，包括：
震源；
至少一个设置在井眼中并且用于接收由震源产生的地震波的检波器；
用于在相对于井眼检波器的预定位置处设置震源的装卸运输系统；以及
当在基于因海洋条件导致的高度变化相对于井眼检波器的预定高度处时用于引爆所述震源的海中源控制器；
其中海中源控制器被配置成仅在相对于海底井眼检波器的预定高度处引爆所述震源。
2. 根据权利要求1的系统，还包括全球定位系统(GPS)。
3. 根据权利要求1的系统，还包括连接在所述震源和海中源控制器之上的浮体，其中所述浮体包括用于探测由于波浪或潮汐变化造成的高度变化的运动传感器。
4. 根据权利要求3的系统，其中所述运动传感器包括全球定位系统。
5. 根据权利要求4的系统，还包括通过所述海中源控制器控制的开关以在预定浪高处触发所述震源引爆。
6. 根据权利要求1的系统，其中所述震源包括气枪阵列。
7. 根据权利要求6的系统，还包括经由控制管缆可操作地连接到所述气枪阵列的空气压缩机。
8. 根据权利要求1的系统，还包括一个或多个相对于所述震源具有固定几何形态的海中传感器。
9. 根据权利要求8的系统，其中所述一个或多个海中传感器还包括数字校准的水中检波器。
10. 根据权利要求8的系统，其中由所述海中传感器产生的模拟信号在所述震源处数字化以传递到处理器。
11. 根据权利要求8的系统，其中所述一个或多个海中传感器还包括深度传感器。
12. 根据权利要求8的系统，其中所述一个或多个海中传感器还包括引爆压力传感器。
13. 根据权利要求1的系统，其中还包括具有数字通讯线路，而不是模拟通讯线路的控制管缆。
14. 一种勘测系统，包括：
部署在井眼中的多个检波器；
在海面相对于井眼检波器的预定位置处的震源簇；
装卸运输系统；
控制管缆；以及
海中源控制器，用于多源激活，其被配置成当在基于因海洋条件导致的高度变化相对于井眼检波器的相同预定高度处时重复地引爆所述震源簇的各个单个震源；
其中所述系统被配置成检测相对于井眼检波器的震源簇的高度变化，并且所述海中源控制器还被配置成当在被检测的相对于井眼检波器的震源簇高度与预定高度相同时重复地引爆所述震源簇的各个单个震源。
15. 根据权利要求14的系统，还包括可操作地连接到所述海中源控制器的GPS单元。
16. 根据权利要求15的系统，其中所述GPS单元被连接到用来支撑所述震源和海中源控制器的浮体上。
17. 根据权利要求15的系统，其中所述GPS单元记录时间标准，并且其中所述多个检波器和所述震源基于所述时间标准被同步化。
18. 根据权利要求17的系统，其中所述时间标准为UTC。
19. 根据权利要求14的系统，还包括多个海中传感器。
20. 根据权利要求19的系统，其中所述多个海中传感器包括以下的一个或多个：校准的水中检波器、深度传感器、以及引爆压力传感器。
21. 根据权利要求14的系统，其中所述震源包括气枪阵列。
22. 根据权利要求21的系统，其中所述气枪阵列是交错的。
23. 根据权利要求14的系统，其中所述控制管缆包括数字通讯线路。
24. 根据权利要求14的系统，还包括浮体，其中所述浮体包括用于探测由于波浪或潮汐变化引起的相对于井眼检波器的震源簇的高度变化的运动传感器。
25. 根据权利要求24的系统，还包括由所述源控制器控制的开关以在预定浪高处触发所述震源引爆。
26. 根据权利要求14的系统，其中所述装卸运输系统包括起重机。
27. 一种使用源控制系统的方法，包括：
部署震源；
将至少一个检波器设置在井眼中从而接收由震源产生的地震波；
配置装卸运输系统从而将所述震源设置在相对于井眼检波器的预定位置处；以及
配置海中源控制，用于当在基于因海洋条件导致的高度变化相对于井眼检波器的预定高度处时引爆所述震源；
其中海中源控制器被配置成仅在相对于海底井眼检波器的预定高度处引爆所述震源。
28. 根据权利要求27的方法，还包括自动调节所述震源。
29. 根据权利要求28的方法，其中所述自动调节还包括对准各个单个震源的气泡振动。
30. 根据权利要求28的方法，其中所述自动调整还包括对准各个单个震源的第一压力峰值。
31. 根据权利要求27的方法，其中由所述井眼检波器接收的所述地震波被用于产生VSP。
32. 根据权利要求27的方法，还包括：
直接在所述震源处测量震源引爆压力；以及
直接在所述震源处测量震源水深。
33. 根据权利要求27的方法，还包括通过全球定位系统将所述震源引爆与井眼地震检波器记录同步。
34. 根据权利要求33的方法，还包括将表面地震检波器记录与所述震源引爆和井眼地震检波器记录同步。
35. 根据权利要求34的方法，还包括将表面源性能的统计质量控制分析与井眼检波器性能结合。
36. 根据权利要求27的方法，还包括校正源特征变化。
37. 根据权利要求36的方法，其中所述校正还包括基于所述震源和近场传感器之间的固定几何形态校准近场传感器信号。
38. 根据权利要求37的方法，其中所述校正还包括从测量的近场特征重建所述震源的远场特征。
39. 根据权利要求36的方法，其中所述校正还包括为表面地震校准、AVO勘测、和时延勘测保持真实振幅。
40. 根据权利要求36的方法，其中所述校正还包括基于所述震源和近场传感器之间的固定几何形态校准近场传感器信号；
从测量的近场特征重建所述震源的远场特征；以及
为表面地震校准、AVO勘测、和时延勘测保持真实振幅。
41. 根据权利要求27的方法，其中所述震源包括气枪阵列。
42. 根据权利要求32的方法，还包括将所述震源的水深与预定水平对比。
43. 根据权利要求42的方法，还包括如果所述震源深度小于所述预定水平，则禁止所述震源的引爆。
44. 一种改进的VSP勘测方法，包括：
在井眼中部署多个检波器；
在海面相对于井眼检波器的预定位置处部署震源簇；
部署装卸运输系统；
部署控制管缆；
配置海中源控制器，用于多源激活，其用于当在基于因海洋条件导致的高度变化相对于井眼检波器的相同预定高度处时重复地引爆所述震源簇的各个单个震源；以及
检测相对于井眼检波器的震源簇的高度变化，从而在被检测的相对于井眼检波器的震源簇高度与预定高度相同时重复地引爆所述震源簇的各个单个震源。
45. 根据权利要求44的方法，还包括将震源引爆、井下地震检波器记录、和表面地震检波器记录与时间标准同步。
46. 根据权利要求45的方法，还包括将表面源性能的统计质量控制分析与井眼检波器性能结合。
47. 根据权利要求44的方法，还包括校正震源特征变化。
48. 根据权利要求45的方法，还包括校正震源特征变化。
49. 根据权利要求44的方法，其中所述震源是气枪阵列。
50. 根据权利要求49的方法，包括顺序引爆所述气枪阵列。
51. 根据权利要求47的方法，其中所述校正还包括基于所述震源和局部传感器之间的固定几何形态校准近场传感器信号。
52. 根据权利要求47的方法，其中所述校正还包括从测量的近场特征重建所述震源的远场特征。
53. 根据权利要求52的方法，还包括为表面地震校准保持真实振幅。
54. 根据权利要求51的方法，还包括将测量的源特征与参考源特征对比，其中所述参考源特征基于在井位处存档的震源参考远场特征。
55. 根据权利要求44的方法，其中所述震源的重复引爆包括进行GPS测量。
56. 根据权利要求44的方法，其中所述震源的重复引爆包括从用于探测由于波浪或潮汐变化引起的相对于井眼检波器的震源簇高度变化的运动传感器进行测量。
57. 根据权利要求44的方法，还包括将相对于井眼检波器的震源簇的检测高度与预定高度进行比较并且仅当在检测的高度与预定高度相同时重复地引爆所述震源簇的各个单个震源。
58. 根据权利要求44的方法，还包括如果相对于井眼检波器的震源簇的检测高度小于所述预定高度时禁止所述震源簇的引爆。
59. 一种源控制系统，包括：
至少一个设置在井眼中的检波器；
震源；
用于在相对于井眼检波器的预定位置处设置震源的装卸运输系统；
控制管缆；
用于将震源引爆与井眼检波器记录同步的海中源控制器；以及
所述系统用于多源激活，其被配置成在基于因海洋条件导致的高度变化相对于井眼检波器的相同预定引爆高度处重复地引爆所述震源；
所述系统还被配置成检测相对于井眼检波器的震源的高度变化，并且当在被检测的相对于井眼检波器的震源高度与预定高度相同时重复地引爆所述震源。
60. 根据权利要求59的系统，还包括GPS时间同步单元。
61. 根据权利要求1的系统，其中海中源控制器用于仅在相对于海底井眼检波器的预定高度处引爆震源。
62. 一种用于井眼震动勘测的源控制系统，包括：
水下震源；
至少一个设置在海底井眼中并且用于接收由水下震源产生的地震波的检波器；
用于设置水下震源的静止装卸运输系统；
海中源控制器，其经由编程用以在相对于井眼检波器的预定水高度处引爆水下震源，所述系统用于震源的多次激活，其被配置成在基于因海洋条件导致的高度变化在相同的预定水高度处重复地引爆所述震源，
所述系统还被配置成检测相对于井眼检波器的震源的高度变化，并且当在被检测的相对于井眼检波器的震源高度与预定水高度相同时重复地引爆所述震源。
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