CN100420960C - 海洋地震数据采集系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于地震勘探的海上电缆，其具有多个以至少两个压力传感器为一组分组布置的压电陶瓷压力传感器(901-904)，每组的输出代表该组位置处的垂直压力梯度，并具有包括一个或多个换能器的倾斜测量系统，用于测定所述组中传感器的方位，以确定它们真实的垂直间距。

Description

海洋地震数据采集系统

技术领域

本发明涉及在缆式或者拖缆类地震采集系统中使用地震传感器的子阵列获得地震数据的方法和设备。

背景技术

在海洋地震勘探中，多个地震传感器被装入可以延伸几英里的长管状塑料电缆内。取决于地震勘探的相应类型，这些电缆被称为海底电缆(OBC)或者拖缆。

拖缆由地震采集船拖曳，以所需深度穿过水域。海上震源，比如气枪，被用来产生声波。声波从下面的地层发生反射，以压力波的形式返回到水表面。压力波由压力传感器检测到并且被转换成电信号。

被拖曳的拖缆包括多个压敏水听器元件，所述元件被装入防水护套内并且电连接到船上的记录装置。拖缆内的每一水听器元件被设计成将水听器元件周围的压力变化中存在的机械能转换成电信号。这种拖缆可以分成许多能够相互分离并且各自防水的独立的段或者模块。通过使用拖缆定位器可以平行地拖曳各条拖缆，以形成水听器元件的二维阵列。穿过拖缆中每一模块的数据总线承载从水听器元件到记录装置的信号(所谓的声音数据)。

水听器可以响应于整个水听器上声波压力的变化而产生电信号。可以将几个水听器电连接到一起，以形成声学传感器阵列或拖缆的一个工作段或组。通常将来自一个工作段的多个水听器的电信号结合起来，以提供平均信号响应和/或提高信噪比。

近来，使用所谓的点接收机(point receiver)引入了新一代的拖缆。在这些拖缆中，信号可以由各个水听器记录下来。在2001夏季版的Oilfield Review的16-31页中，描述了与传统拖缆相对比的新型拖缆设计的详情。对于本发明，重要的是注意到，在点接收机拖缆和传统拖缆中，水听器均被布置为沿拖缆方向排列为基本上线性的阵列。

被反射的声波不但直接返回到压力传感器(在此处，所述声波被首次检测到)，而且这些被反射的声波还从水表面再次发生发射，并返回到压力传感器。经表面反射的声波当然延迟了与压力传感器深度的两倍成正比的一段时间，并作为二次或重影信号(“鬼影”信号，虚反射信号，ghost signal)出现。由于直接反射的和表面反射的声波在时间上接近同时到达，容易相互干扰或者与通过地球传播并具有相同到达时间的其它信号发生干涉。因此希望确定声波的传播方向，使得在数据处理期间可以更为容易分离向上和向下传播的波。

在所谓的双传感器拖缆中，拖缆携带有压力传感器与速度传感器的组合。压力传感器通常为水听器，运动或速度传感器为地震检波器或加速度计。在美国专利6,512,980中，描述了这样的拖缆：携带有与第三传感器即噪声参考传感器相结合的成对的压力传感器和运动传感器。该噪声参考传感器被描述为现有技术的压力传感器的一种变型。

实际上，双传感器拖缆使用起来很困难，因为部署在拖缆中的地震检波器产生与拖缆的摆动成正比的信号。另外，通常不容易将水听器和地震检波器的相应输出相互关联。

另外还知道将两个单个水听器布置为垂直阵列。那么当然可以相对容易地从测到的某一特定成分波到达形成所述垂直阵列的各传感器的时间差来识别声波传播的方向，例如如美国专利3,952,281中所述。但是这种方法需要两条单独的水听器电缆。因为每条这样的电缆大约花费500000美元，由于在勘探中进行部署的相对复杂性和双倍拖缆数量所涉及的昂贵费用，使该方法受到了阻碍。

在美国专利4,547,869和4,692,907中，已经提出在同一拖缆中安装基本垂直的传感器阵列，使之相隔几英寸。但是当地震拖缆被拖曳着穿过水域时，会发生扭曲和转动。拖缆的这种扭曲和转动使得很难辨别垂直阵列中的传感器。′907专利提出使用处在充有液体的腔室内的具有差别浮力的传感器。

′869专利描述了一种基于单模式光纤的数据采集系统，其使用径向相对的成对的光纤传感器的光信号的由于流体静压所引起的相位漂移差作为识别光纤传感器的方位的一种手段。在EP0175026A1中描述了类似的拖缆。

在地震学领域之外，已经提出将水听器组的阵列用于直线式天线(WO03/019224A1)。根据上述情况，本发明的一个目的是提供一种在由地震勘探船拖曳的一条或多条电缆中包括水听器阵列的改良的地震数据采集系统。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种利用具有多个压电陶瓷压力传感器的海上电缆的海洋地震勘探系统。其中，所述多个压力传感器以至少两个压力传感器为一组分组布置，组的输出代表该组位置处的垂直压力梯度，所述系统还包括一个或者多个用于确定所述至少两个压力传感器的相对位置以确定其垂直间距的机电换能器。

本发明的电缆可以是海底电缆或者比如用于垂直地震剖面测量(VSP)的垂直地震电缆。但是最为优选地，所述电缆是拖曳在地震勘探船之后穿过水域的多条拖缆中的一条。

组的定义利用：(a)接近程度；和(b)对水听器输出的处理。一组中的水听器基本上为最近邻。在拖缆中，一组中的水听器通常分开1至10cm，但是组间距离为0.5或者1米至7.5米。在一种优选实施方式中，形成代表垂直压力梯度的组输出的所述至少两个压力传感器位于小于6cm长或甚至为小于3cm长的一段电缆内，从而允许将其安装在拖缆中的一个单一的水听器固定器上。一组中水听器间的垂直间距优选少于6cm。

在一种优选变型中，一组中的水听器等距离地分开。

优选地，多数或者所有的水听器被布置在垂直于电缆主轴线的平面内。但是，对于涉及垂直地震信号、纵测线地震信号和横测线地震信号的采集的完整波形记录来说，使至少一个压力传感器位于平面外是很重要的。或者，作为一种选择，相邻组的传感器提供附加的平面外压力测定。在本发明的一种变型中，组可以由呈四面体构型排列的四个水听器构成。

在数字化处理之前，对水听器的输出信号进行结合或者硬连接和/或对其放大是有利的，因为两个间隔很近的水听器间的压力差可能非常小。

本发明的另外一方面是提供一种倾斜测量系统，以确定组中的水听器的方位，特别是确定用来确定垂直压力梯度的那些水听器间的垂直距离。因为电缆在悬吊于水体中或者被拖曳穿过水体时受到扭曲和转动，所以对于方位的测定或者旋转角度的测定是必要的。在一种优选变型中，倾斜测量系统包括一个或者多个机电或电声装置，它们不是水听器。所述装置的工作产生表示水听器方位或者旋转角度的响应。

在第一种实施方式中，由一个或者多个发射声波信号或脉冲的声源和测定所述信号或脉冲到达水听器的时间的系统组成倾斜测量系统的机电或电声装置。优选使用已有的声定位系统作为声源。但是，对于这样的测定，可以使用由震源产生的表征特性的并且容易识别的事件。所述源优选位于被平行于携带有水听器组的拖缆拖曳的拖缆中，以产生声信号的横测线入射角度(cross-line angle of incident)。

或者，所述机电或电声装置可以采取多个小型测斜仪的形式。已经发现，使用已知的这种小型的并且鲁棒的、优选为固态的测斜仪，可以进行精确的测定。通过沿电缆分布足量的这种已知的传感器，可以测定相对于垂直或者水平方向的方位。

在上述两种变型中，所述测定不依赖于流体静压，也就是与传感器上方水柱的高度无关。

本发明的这些及其他方面将在下面的实例和附图中详细说明。

附图说明

现在参考附图举例描述本发明，其中：

图1是拖动拖缆和震源的船的示意图；

图2是具有两个水听器的拖缆的垂直剖面；

图3示出了具有三个水听器的拖缆的垂直剖面；

图4示出了具有两个水听器和一种装置的拖缆的垂直剖面，所述装置生成所述两个水听器的输出的和及差值作为输出信号；

图5是作为信号频率的函数的压力梯度测量结果的相对幅度的曲线图；

图6示出了对于拖缆的不同旋转角度，作为信号频率的函数的压力梯度测量结果的相对幅度；

图7图示了具有三个水听器的、带或不带测斜仪的拖缆的另一个垂直剖面；

图8示出了具有五个分布于平面内的水听器的拖缆的垂直剖面；

图9示出了一段拖缆的透视图，其两相邻组分别具有三个水听器；并且

图10示出了一段拖缆的示意透视图，其具有由四个水听器构成的呈四面体构型的组。

具体实施方式

图1示出了典型的海洋地震数据采集。四条装有测量仪器的电缆或者拖缆10由船11拖动。使用前端网络12和类似的尾端网络(未示出)来将船与拖缆连接。震源13被嵌入前端网络中，通常为气枪阵列。每一条拖缆10通常是由许多的水听器固定器段组装成的，它们连接起来形成拖缆。在段之间，拖缆携带有可控制的偏转器(deflector)111(常常被称为导向翼(vane或者bird))以及其他辅助装置，用于操纵拖缆沿所需轨道在水体中穿行。

现代拖缆的精确定位是利用基于卫星的定位系统来控制的，比如在拖缆前端和尾端使用GPS接收机的差分GPS或者GPS。除了基于GPS的定位，我们知道，可以通过发射和接收声波或者声纳信号的声音收发机112的网络，对拖缆及拖缆段的相对位置进行监控。这种系统，可以从供应商比如Sonardyne公司获得。

拖缆10的主要用途是携带沿其长度分布的大量地震传感器101。

图1中用有标记的方框示意性表示水听器。本发明中的水听器系统系

已知的压电陶瓷管形式。由于水听器的几何布置是本发明的一个方面，

接下来的附图中将对拖缆壳体中水听器的几种可能布置的细节进行描述。

图2示出了拖缆20中水听器固定器21的剖面。水听器201、202被径向相对地布置在固定器21的开口203、204内。柔性外护套22保护水听器不与水直接接触。每个水听器包括压电陶瓷材质的中空管。压力导致管的变形，继而产生电信号，将电信号适当放大并校准，作为压力的量度。

取决于拖缆的类型，一个或者多个编织线应力构件23沿拖缆段长度或者沿拖缆的整个长度穿过拖缆。包括多个电导体和/或光纤24的数据传输主线电缆沿着拖缆长度向拖曳船传输数据或者传输来自拖曳船的数据。所示的水听器固定器21是沿着拖缆分布的很多固定器的其中之一。拖缆通常还包括处于固定器之间的腔室(未示出)，用液体(比如煤油)和/或固体漂浮材料(比如泡沫材料)填充。从而，可以调节拖缆在水中的浮力。

通常，用在海洋地震拖缆中的水听器是圆柱形装置，其主轴线(X)与拖缆的主轴线平行，使得拖缆在横测线(Y)和垂直方向(Z)的加速度被抵消。图2示出了Y轴和垂直的Z轴，指向纸平面外的X轴(拖缆的轴线)未示出。

我们知道，利用两个水听器，在已知它们之间的垂直距离的情况下，可以测定沿拖缆在x位置处的垂直压力梯度。根据两个在垂直方向分开的水听器记录，通过将两个测量结果相减，可以计算出垂直压力梯度dP/dz。

[1]dP(x)/dz＝(P₁(x)-P₂(x))/dz

其中，P1(x)和P2(x)分别表示由顶部水听器201和底部水听器202所测定的压力。

由其中一个水听器的输出或者两个水听器测量结果的平均值，可以得知总压力。

在图2的垂直向水听器布置中，由于两个压力传感器具有相同的纵测线(X)坐标，使得垂直压力梯度测量结果对纵测线加速度或纵测线压力梯度不敏感。从而，压力梯度数据较少受海浪噪声(swellnoise)的污染。

在图3中示出了上述水听器组的一种变型。在该例子中，固定器31包括附加的位于中央的水听器303，该水听器303被添加到如上所述的两个在垂直方向分开的水听器301和302的组中。就已经在图2中描述的图3中的其他元件而言，使用了相当的附图标记，并省略了对这些元件的进一步说明。在图3的变型中，可以看出这样一种优势：通过将一个水听器的(+)极与另一水听器的(-)极相电连接(反之亦然)的硬连线，可以有效地实现压力梯度的测定。两个连接之间的电势差产生压力差dP，附加的第三水听器303被用作平均压力测定P。

因为两个水听器信号之间的差非常小，在数字化之前对传感器局部执行的这种减法潜在地比图2的布置更精确。

在图4的实例中，使用两个水听器401、402，利用适当的电路或导线网44，来确定压力差P1-P2以及压力和P1+P2。将所述两个水听器401、402连接，使得电路44的一个输出与水听器之间的差成正比，从而与压力梯度成正比，同时另一个输出与和成正比，从而与两水听器之间的平均压力成正比，也就是说，分别与P₁-P₂和P₁+P₂成正比。就已经在图2中描述的图4中的其他元件而言，使用了相当的附图标记，并省略了对这些元件的进一步说明。

值得注意的是，为了获得所需精度的压力梯度测量结果，大动态范围的记录系统是非常必要的。

作为频率和传感器间距的函数，在给定的垂直间距下，两水听器对在垂直方向传播的压力波的理论幅度响应可以表达为：

[2]F(ω)＝|exp(-ikz)-exp(ikz)|

＝|1+i2sin(ωz/c)|

其中z是传感器垂直间距的二分之一。已经对6种不同的传感器间距下的这种响应F(w)进行了模拟并绘制于图5中。这6种间距是2cm(51)、6cm(52)、20cm(53)、1m(54)、2m(55)和5m(56)。例如，在水听器之间的间距为6cm的情况下(该间距反映了拖缆内的一组水听器之间的垂直间距的上限)，曲线52预示了相对于压力的压力梯度信号，在频率为5Hz时为-57dB，50Hz时为-38dB和在100Hz时为-32dB.

压力梯度信号的幅度随频率的降低而减小，在5Hz时，比压力信号弱0.001412倍(-57dB)。对于数字化输出，这意味着压力记录的前10个有效位不被使用(也就是为零)。当在记录之前对水听器相减时，尽管可能需要附加的前置放大器来对弱一些的梯度信号进行放大，也不发生这种位丢失。

在测量和知道压力梯度dP/dz的情况下，可以应用各种已知的方法使地震数据中的重影(鬼影，虚反射)衰减或者去除之。例如，在公布的国际专利申请WO 02/01254以及英国专利GB2363459中对这样的方法进行了说明。

例如已经知道，使用由下式给出的垂直压力梯度：

$\left[3\right]P^u\left(x\right)=0.5[P\left(x\right)+\frac{1}{{\mathrm{ik}}_z}*\mathrm{dP}\left(x\right)/\mathrm{dz}]$

其中，p^u(x)是沿拖缆在位置x处的上行的去虚反射后的波场，p(x)是原始压力记录，k_z是垂直波数。利用拖缆数据以及水平纵测线波数和垂直波数之间的关系，忽略横测线波数，在频率-波数或FK-域内，可以解该式：

[4]k²＝ω²/c²＝k_x ²+k_z ²

在实现本发明时需克服的其中一个主要问题是由拖缆围绕其纵(X)轴的旋转引起的。我们知道，拖缆可能扭曲和转动，从而使垂直向布置的水听器从其所需的位置离开。由于水听器的垂直间距发生了变化，拖缆围绕其主轴线的这种旋转在垂直压力梯度测量中引入了误差。

实践中，在拖缆部署或者工作期间，可能出现拖缆的旋转。已经观测到拖缆旋转角度可达到360度。在角度为90度时，水听器对，比如图2-4中所述的水听器对，无垂直间距，并且测量不到垂直压力梯度。

但是，即使在角度小于90度时，也会在压力梯度的测量中引入误差。在图6中用曲线图示出了由于微小的旋转角度(YZ旋转)造成的误差，该曲线图图示了在6cm垂直间距下，在旋转角度为5°(61)、10°(62)和15°(63)时梯度信号的衰减。例如，在旋转角度为10°时，曲线62给出了-36.2dB的误差，其几乎不随频率变化。

为了减小由拖缆旋转产生的误差，本发明包括确定所部署的拖缆内的一组或多组水听器的旋转角度的装置。

在第一种实施方式中，可以使用一个或者多个测量横测线与水平面所成的角的测斜仪(或陀螺仪)测量电缆的旋转角度。在近来的海底电缆(OBC)中，已经使用了这样的倾斜测量装置。

参考图1，另一个较为优选的实施方式独创利用如上所述的已有的声定位系统112。这种声定位系统由置于每一条拖缆内的高频(1500-4500Hz)声音收发器组成。通常，从那些源发出的信号由拖缆阵列中的其他收发器拾取，从而提供相对位置信息。在本发明中，使用水听器以接收声音收发器的信号。

对于位于邻近拖缆中的与水听器组具有相同高程的声源，直接声音信号的到达时间对于两个在垂直方向的水听器是相同的。当该组的水听器围绕拖缆轴旋转时，这要发生变化。其中的一个水听器被移动到更靠近声源，而另一个则远离它。当将相应到达时间的精确测量结果与已知的水听器相对位置结合起来，即可得到旋转角度。

这种测定可以扩展到水听器组内的其他几何布置，条件是水听器保持相互间距离固定。

作为使用直接信号的一种替代方案，可以使用声音收发器信号的海底反射或者甚至是由震源110产生的容易检测出的信号，以确定组中水听器之间的走时差，从而得出其旋转的角度。

例如，利用震源和接收机位置以及水深，可以计算出预期的海底反射到达角，并将其与压力梯度估算进行对比。

可以利用正常流体静压差来确定水听器的相对深度，而不是使用可控制的声源或震源。当水听器旋转时，其上的水柱高度发生变化，静压随之而改变。在美国专利4,547,869中，将这样一种方法用于光纤压力传感器，光纤压力传感器与基于陶瓷的水听器相比，通常对缓慢的或准静态的压力变化更敏感。

一旦已知相对于垂直线的旋转角度α，其对压力梯度测量结果的影响可以使用下式进行修正：

[5]dP/dz＝(P₁-P₂)/(dz cosα)

此方法最适合旋转角度接近于垂直轴的情况，而对于接近于水平轴的角度，由于差P₁-P₂变为零，不能测出垂直梯度。这已被认识到是上述实施方式的一个缺点。本发明的以下实施方式和实例给出了避免该缺点的变型。

在本发明的第一种优选实施方式中，如图7A所示，在一组中包括了三个水听器701、702、703，每一个水听器位于三角形的一个角上，该三角形又定位在垂直线横测线平面内，也就是，与电缆的纵轴垂直。在具有固态MEMS型测斜仪71的图7B中示出了同一组水听器701、702、703，所述测斜仪确定拖缆外围部分的旋转，从而确定三个水听器701、702、703的方位。可以将测斜仪71放置在每一个水听器所在的位置或沿拖缆更稀疏地分布。在后一种情形下，使用拖缆的力学模型对两测斜仪之间的拖缆部分的旋转进行插值。

图7C中示出了一等距三角形(等腰三角形，equidistanttriangle)，其中d12＝d13，以对水听器之间的几何关系和距离进行图解。图7的实施方式具有这样的优势：对于拖缆旋转的包含90度在内的任意角度，都可以获得垂直压力梯度。另一个附加的好处在于：可以减小来自其他声源的地震干扰噪声，下面详细地对此进行解释。

一旦已知了方位，就可以计算出垂直梯度。压力测定可以对所有三个压力测量结果取平均值。对于如图7中所示的等边三角形构型，作为拖缆旋转角度α的函数，垂直压力梯度可以利用下式计算：

[6]

dp/dz＝(P₁-P₂)/(2d₁₂ cos(30+α))+(P₁-P₃)/(2d₁₃ cos(30-α))

其中，如图7B所示，d₁₂和d₁₃分别是水听器701和702之间，以及701和703之间的距离。

可以使用如图4所示的电路对图7的方案进行增强，而不是直接记录下水听器信号。那么就可生成表示水听器测量结果的各种线性组合(加法/减法)的输出。例如，这样就可以输出平均压力P₁+P₂+P₂，以及差值P₁-P₂和P₁-P₃。对于已知的拖缆旋转角度，那么就可以使用公式6计算出垂直压力梯度。

图8中示出了另一个替代构型，其具有两正交的压力梯度传感器，分别包括两个硬连线的水听器801-804，并与单个的第五水听器805相结合。这种构型是图3所示水听器组的一种扩展。类似于图4中的实例，当在数字化前使用电路对这两对水听器求和以及求差时，可以省略图8水听器组中的中央水听器805。

除了在所有的旋转角度下都能工作外，该结构的另外一个优势在于：可以计算出横测线压力梯度dP/dy并用它来减小地震干扰。假设地震测线主要为倾斜测线，由于与震源相关的能量将主要地在纵测线-竖直线平面内传播，横测线压力梯度将受地震干扰支配。使用作用于横测线压力梯度共炮点道集的FK滤波器，可以除去某些剩余与震源有关的信号。地震干扰噪声对压力记录所起的作用由下式给出：

[7]P_SI＝[dP/dy]exp(-k_yy)/[exp(-ik_yy)-exp(ik_yy)]

P_SI＝[dP/dy]/[1-2i sin(ik_yy)]

公式(7)需要横测线波数Ky，当地震干扰源相对于拖缆方位的相对角度为已知时，可对该波数值进行估算。然后，将由于地震干扰形成的压力波场从总压力场中扣除：

[8] P_NOSI＝P-P_SI

例如，使用如国际专利申请WO-97/25632中所述的自适应滤波，而不是这种简单的相减，也可以去除地震干扰。

在上述的实例中，将构成组的水听器布置在与拖缆的主轴线基本垂直的平面内。然而，对于许多的地震应用，在由设备给出的约束条件下，记录压力波场的尽可能多的成分是很有利的。这种完整的或近乎完整的对波场的采集可以使用至少一个附加的水听器来实现，将该水听器置于由其他水听器定义的平面外。所述附加的水听器可以作为一个组中的组成部分(也就是，其位置靠近该组中其他水听器)，或者可以是远处的，优选为相邻的水听器组中的成员。

在图9的实例中，示出了具有两相邻水听器固定器91、92的一段拖缆的透视图。固定器由结构塑料材料制成，其具有孔，以使线缆93、94、95通过该段拖缆的长度。所述两个固定器具有固定六个水听器901-904的壁凹，其中只有四个在图中是可见的。固定器还携带密封环911、912和921、922，以将外皮或外护套(未示出)套到拖缆上。两组水听器之间的间隔通常为3.125m。

将一组水听器的输出，比如固定器91中的三个水听器的组的输出，与固定器92中的相邻组中的一个水听器的输出相结合，可以计算出纵测线压力梯度dP/dx。然后，利用公式[7]对于x方向的等效表达(也就是，由x和kx代替y和ky)，可以计算出纵测线地震干扰，并且可以使用和上述的横测线地震干扰相同的方法将其扣除。例如，纵测线波数kx可以从地震干扰的fk-频谱估算出。或者，使用已知的f-k滤波方法或者其他传统的滤波技术，可以去除纵测线干扰。

在图10中示出了一种替代实施方式，其中，垂直于拖缆轴线的平面中的三个水听器1001-1003构成的组与一个附加的平面外水听器1004相结合。这四个水听器1001-1004形成了一个四面体水听器组，将其用来测定完整的声波场，也就是，在垂直线、纵测线和横测线方向上或者任意其他三个(正交)方向上的压力梯度。然后，按照上述步骤，可以使用纵测线和横测线压力梯度，从所有(近乎)水平的方向中去除地震干扰。

在海底地震检波器(OBS)或海底电缆(OBC)中，可以使用在此所描述的各种构型。由于海底地震检波器(OBS)的部署通常比较稀疏，应当在共接收点域中执行去虚反射操作。

所述实施方式可以应用于可收回的系统以及永久系统中，可以在海洋环境以及过渡区中工作。

为了在进一步处理之前对接收到的信号去虚反射，在水下声学遥测中使用基于压力梯度测量结果的去虚反射是有益的。利用通过使用去虚反射以去除声源信号的海洋表面反射进行的压力梯度测定，还可以改善如上所述的声定位系统。

Claims (14)

1. 一种海洋地震勘探系统，包括具有多个压电陶瓷压力传感器的海上电缆，其中，所述多个压力传感器以至少两个压力传感器为一组分组布置，组的输出代表该组位置处的垂直压力梯度，所述系统还包括一个或者多个机电换能器以生成信号来产生表示所述至少两个压力传感器的方位的响应。

2. 如权利要求1所述的地震勘探系统，其中，所述组包括至少三个水听器。

3. 如权利要求1所述的地震勘探系统，其中，组中的所述至少两个压力传感器位于与电缆的主轴或纵向轴垂直的平面内。

4. 如权利要求1所述的地震勘探系统，其中，组中的所述至少压力传感器位于与电缆的主轴或纵向轴垂直的平面内，并且，将所述组的输出与位于所述平面外的另一个水听器的输出相组合。

5. 如权利要求1所述的地震勘探系统，其中，所述组包括呈四面体构型布置的四个水听器。

6. 如权利要求1所述的地震勘探系统，其中，形成代表垂直压力梯度的组输出的所述至少两个压力传感器位于沿所述电缆的主方向或纵向测量长度小于10cm的一段电缆内。

7. 如权利要求1所述的地震勘探系统，其中，一组中的每一个压力传感器被布置为离该组中其余的传感器基本相等的距离。

8. 如权利要求1所述的地震勘探系统，其中，将一组中的压力传感器连接起来以提供代表各个传感器信号在数字化之前的线性组合的输出。

9. 如权利要求1所述的地震勘探系统，其中，所述一个或者多个机电换能器是沿电缆长度方向分布的多个倾斜仪。

10. 如权利要求1所述的地震勘探系统，其中，所述一个或者多个机电换能器是一个或者多个声源。

11. 如权利要求10所述的地震勘探系统，其中，所述一个或者多个机电换能器是一个或者多个位于电缆中的声源，所述电缆被与所述携带有以至少两个为一组的水听器的电缆平行地拖曳。

12. 如权利要求1所述的地震勘探系统，其中，所述一个或者多个机电换能器适合与流体静压无关地工作。

13. 一种具有多个压电陶瓷压力传感器的海洋地震电缆，其中，所述多个压力传感器以至少两个压力传感器为一组分组布置，组的输出代表该组位置处的垂直压力梯度，该电缆用在根据权利要求1所述的系统中。

14. 一种使用包括具有多个压电陶瓷压力传感器的海上电缆的海洋地震勘探系统来采集具有纵测线分量、横测线分量和垂直分量的声波场的方法，其中，所述多个压力传感器以至少两个压力传感器为一组分组布置，每组的输出代表该组位置处的垂直压力梯度，所述系统还包括一个或者多个机电换能器以生成用于生成表示所述至少两个压力传感器的相对位置的响应的信号。

Images