CN102272632B - 用于进行水中地震勘探的增强方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于进行水中地震勘探的增强的方法和设备，在这种类型的方法和设备中：定位潜入水中的移动地震源，其能够产生以波的形式传播通过水中介质的一次或多次扰动，所述波能够在水底部和不同的深度下的地质层上被反射；定位至少一条并且优选地若干条配备有多个传感器的电缆，其能够收集所述反射波；以一次或多次重复触发所述地震源，从而产生一次或多次扰动；利用所述传感器拾取所述反射波。

Description

用于进行水中地震勘探的增强方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用来进行水中地震勘探的方法和设备。这种类型的勘探的一般原理涉及将一系列平行且潜入水中的地震电缆、或线路或“拖缆”放置在适当的位置，在其中的每一条之上间隔放置诸如水中地震检波器和/或地震检波器之类的传感器。随后由一艘或多艘船以近似5节（大约9km/h）的速度拖曳所述电缆，并且通过被称作切断水下绳索的器具（parvane）的发散板将所述电缆保持分开。 

背景技术

根据该相同原理，被称作“震源”的一艘或多艘其他船（它们配备有能够在海洋环境中产生波的装置（其通常以气枪的形式））与传感器电缆相距一定距离移动。按适当方式形成的波传播到海底，随后传播到不同地质层并且被后者反射，并且最后由所述潜入水中的传感器收集并测量。 

所述震源船也可以是牵引所述地震电缆的船。随后对所有信息进行处理，以便产生海床的地质情况的三维（3D）图像，其通常被用来确定可能的石油储量的存在。 

现在这种技术已经被使用了许多年，并且实现起来要经历非常严格的要求。首先，由于在5节的速度下拖曳电缆而导致的动态噪声会干扰对于将要收集的波的测量。 

此外，由于电缆的阻力而导致的流体动力阻力非常大，测量为几十吨，例如大约70吨，这意味着必须使用功率非常大的拖船。 

此外，重量以及所引发的流体动力阻力意味着牵引切断水下绳索的器具的电缆会经历被称作“钢琴丝”效应的动态变形，换句话说在拖曳期间发生振动的丝变形。这会导致电缆疲劳并且可能会使其断裂。鉴于要固定整个设备，这可能会导致极高的更换成本。 

此外，所述电缆通常以5和10米之间的浅的深度潜入水中，这意味着其对于气象条件、由波和浪涌而生成的噪声以及由于深水船的海面交通而导致的意外事故风险非常敏感，其中所述深水船特别为油轮、化学品运输船或者集装箱船。 

此外，已知的地震勘探设备在测量期间会留下阴影区域。在实践中，所述电缆的长度通常为近似8km并且间隔开近似100m，从而对于10条左右的平行电缆会导致1x8km的测量区域。 

现在，在测量方面理想的是使用各向同性系统，也就是说使用例如8x8km的正方形表面区域。但是，在给定获得这样的测量区域所需要的重量、阻力和后勤的情况下，这些尺度与所需要的拖曳装置不相容。因此已经作出努力来按照两种方式（以已知的方式）来缓解这一情况。 

第一种尝试（其被称作“宽方位角”）在于通过使用拖曳每一个都形成一个1x8km的测量区域的一组电缆的一艘或两艘船以及通过使用2到8艘震源船来补偿各向异性。这种系统存在两个重要缺陷。首先，由于存在2到8艘震源船加上一艘或两艘拖船再加上所有的电缆，因此针对装备、维修和使用的投资会导致成本过高。另一个缺陷在于下述事实，即各艘震源船每个都依次“发射”，并且因此其通常要低2到8倍，从而导致非常低的发射密度。 

所提出的第二种已知尝试由在Western Geco名下的GB 2435931公开，其描述了一种示意性地由地震检波器传感器的网络构成的方法和设备，其中所述地震检波器传感器被固定到采取网格或网的形式的二维结构或者三维结构。所述结构具有被称作周界或包络的外围，其中通过诸如无人驾驶艇或小型船之类的动态装置来保持形状。所述动态装置被连续拖曳并且提供一个或多个地震源。 

尽管按适当方式提出的设备和方法在理论上有显而易见的吸引力，但是这种系统实际上仍然不可能实现。在实践中，按适当方式形成的结构具有巨大的重量和阻力，并且需要采用保持其形状的装置，所述装置无论在技术上还是在财务或预算方面都超过限度并且不标准。此外，通过构造其仅为所述传感器网络提供了一种可能的简单几何结构。 

根据另一方面，一般来说，海洋地震勘探的目的是拾取或恢复最大的信号，以便产生位于海床之下的区域的尽可能精确且可靠的地质图。现在，低频信号会提供关于非常深的储藏的信息，并且因此在这方面是极有价值的。但是，低频信号会受到被称作“幻影（ghost）”的表面反射现象的强衰减，并且特别是由于以下事实而造成的：即根据现有技术的当前实践，所述电缆潜入离表面只有几米的距离。因此采取了消除这些“幻影”以获得被称为“平谱”的努力。 

已经尝试通过采用被称作“上下重叠”的技术来缓解这种情况，所述技术在于具有处在例如20m和26m的对应深度的两条承载传感器的电缆，其中一条位于另一条的垂直下方。经由所述两条对应的电缆接收到的两个信号的经过处理的组合使得有可能衰减或者甚至消除所述“幻影”的推论。但是除了其所需要的附加信号处理之外，由于电缆和传感器的重复，这种已知方法还存在大大降低了生产率并且增加了成本的重要缺陷。 

由PGS公司提出的试图消除“幻影”的另一种已知的技术在于，除了测量压力的水中地震检波器之外，还使用支持能够测量波的速度或加速度的地震检波器或加速度计的线路或电缆。 

因为对于由水中地震检波器进行的对应的压力测量和由地震检波器进行的速度测量的反射系数是相反的（即-1和+1），因此在理论上有可能抵消所述“幻影”。 

这种已知技术的缺陷在于需要针对传感器的高投资，并且作为拖曳速度的结果会产生由地震检波器或加速度计拾取的损害噪声，其中所述拖曳速度为近似5节，从而产生寄生振动。此外还可以明显看出，来自用在这种技术中的地震检波器或加速度计的测量在20到30Hz以下是不可用的。 

另一种已知的技术和实现方式是OBC，其代表“海底电缆”。这些电缆必须被铺设在海底上以便执行测量，随后将其升到板上并且拖曳到下一个测量站，并且随后再次重新铺设。所述铺设需要非常重并且精密的装置（比如具有动态定位的电缆铺设船）并且会花费很长时间。因此，这种技术过于昂贵且缓慢，从而能够认为其在整体上不够成本高效无法满足地震海洋探测市场的需求。 

根据文献FR 2 795 527，其公开了一种特别在海底非常深时使用的海下地震勘探系统。所述勘探方法使用至少一个测量阵列，在所述测量阵列的头部提供一个潜水器，并且在尾部提供一个无自动力浮体。所述阵列由不可伸展并且不可压缩的内部管道以及与所述内部管道同轴的径向可伸展的外部管道形成。提供了用于将液体注入到这些两个管道之间的空间中的装置，以便在一个负值与一个正值之间调节所述水中地震检波器阵列的浮力，其中在所述负值下所述水中地震检波器阵列停留在海底上，在所述正值下所述水中地震检波器阵列漂浮在海底上方从而能够在测量操作之间从一个测量位置移动到另一个测量位置。因此该专利只涉及当所述水中地震检波器阵列固定在海底时所执行的测量。在实践中，在这些条件下进行测量并不总是合乎经济的，更不用说它执行每一次测量操作所花费的时间，即把电缆停泊在水底部的时刻与随后将其重新定位在下一个测量地点处的所需位置的时刻之间的时间。此外，所述组件非常重，这是因为该专利中所涉及的OBC电缆被设计成能够良好地附着到海底，并且因此其在水中的质量很大，即每个传感器模块8kg，或者单条电缆的各传感器有2560kg，也就是说每km的链接电缆有1462kg或者总共11696kg。因此所述OBC电缆在水中重14256kg。因此必须移置大约14m³的流体以使其浮在100m的深度，这需要近似14兆焦耳的大量能量开销。 

文献WO 00/67046描述了一种利用一组地震电缆进行地震勘探的方法。根据一个实施例，每一条电缆的两端当中的每一端都链接到移动装置，以便移动所述电缆从而获得所期望的配置。但是，所述电缆没有被定位在预定深度，并且在组件正在移动时执行测量，同样地就如同所述电缆组正被拖船拖曳那样。 

发明内容

与前述内容相比，本发明提出一种用于进行水中地震勘探的方法和设备，其能够解决上文中所解释的现有技术的问题，并且可以特别提供以下优点： 

－其能够产生适合于各种要求的具有多种几何结构的各组电缆，不受机械和流体动力限制并适用于所述要求，特别是使得它们能够探测深而复杂的区域的非常宽的几何结构；

－以最低噪声级获得具有“平谱”的信号；

－同时避免由于表面航行而导致的任何风险或危险；

－一方面只涉及功率受到限制的移动装置，并且另一方面只涉及减小的震源船装置；

－在投资、维修和操作方面更加经济。

本发明可以被用于任何水域，即海中、湖中或池塘中：因此，在当前申请中使用的术语“海洋”，不管其出现在说明书中、权利要求书中还是附图中，其在本文献中都可以被应用于除了海之外的水域，并且可以被视为意指“水中”。 

为此，根据本发明的一个目的，提出一种用于进行水中地震勘探的方法，在这种类型的方法中： 

－定位潜入水中的移动地震源，其能够产生以波的形式传播通过水中介质的一次或多次扰动，所述波能够在水底部和不同深度下的地质层上被反射；

－定位至少一条并且优选地若干条配备有多个传感器的电缆，其能够收集所述反射波；

－以一次或多次重复触发所述地震源，从而产生一次或多次扰动；

－利用所述传感器拾取所述反射波；

－本发明的更加具体的定义如下：

－按照相对于所述水中介质或者相对于所述水底部的静止或伪静止方式将所述包括传感器的至少一条电缆设定在测量站中；

－一方面借助于附着到所述至少一条电缆的两端的无人驾驶艇将所述至少一条电缆保持在张力下，并且另一方面在测量期间将所述至少一条电缆保持在基本上恒定的深度，所述深度大于5m，优选地处在20m和200m之间，并且甚至更加优选地处在50m和100m之间；

－将一方面是所述电缆并且另一方面是所述地震源的组件移动到另一个测量站，诸如此类。

很重要的是应当提到，与现有技术中所描述的不同方法和处理相比，所述电缆组在测量操作中不由拖船拖曳，而是被保持在一个静止或伪静止位置。 

在一个优选实施例中，所述传感器或者仅由水中地震检波器构成，或者根据一个优选实施例由水中地震检波器与地震检波器和/或加速度计的组合构成。 

根据被称作“渐进式射击”的本发明的一个优选实施例，可以通过在彼此平行相距一定距离或间距的两个测量站之间移动电缆来实施采集，所述距离或间距处在100m 和600m之间，优选地处在200m 和400m之间。 

作为一个实例，例如可以提供多条电缆，例如5条、10条或20条，所述电缆可以被彼此平行地定位。 

所述平行电缆潜入水中的深度大于5m，并且优选地处在20m和200m之间，并且甚至更加优选地处在50m 和100m之间。所述电缆的长度处在4km和12km之间，优选地处在6km 和10km之间，优选地是8km，而电缆之间的间隔处在100m和600m之间，所述各传感器被定位在电缆上的近似每25m处，其给出每条电缆大约320个的多个传感器模块，其中每一个模块包括一个水中地震检波器和一个地震检波器或三轴加速度计或者4个传感器，因此传感器的总数大约是1280个。第一优选变型配置是将传感器模块定位在每12.5m处，并且从而使得每条电缆的传感器数目加倍。这种类型的配置的另一优选变型提供分布在25m或12.5m长的群集中的传感器。 

有利的是提供了诸如无人驾驶艇或等效装置之类的装置，从而使得其有可能： 

－将每一条电缆保持在张力下；

－将每一条电缆保持静止；以及

－移动所述电缆。

能够将电缆保持在恒定深度的装置包括压载容器、压载、浮标和/或推进器。 

所述平行电缆被定位成使其周界的俯视图代表矩形、圆形、椭圆形、菱形或正方形。 

优选地使用单艘震源船，其在测量期间基本上垂直于或平行于所述平行电缆的纵向移动。 

本发明还涉及一种用于进行水中地震勘探的设备，这种类型的设备包括： 

－至少一个潜入水中的移动地震源，其能够产生以波的形式传播通过水中介质的一次或多次扰动，所述波能够在水底部和不同下面的地质层上被反射；

－能够收集所述反射波的至少一条并且优选地若干条电缆，所述电缆配备有多个传感器，所述传感器优选地是水中地震检波器和地震检波器（或加速度计）类型；

－检测并测量所述波的装置；以及

－移动所述地震源的装置。

根据本发明，所述设备还包括： 

－装置，所述装置被附着到所述至少一条电缆的两端以将所述至少一条电缆置于张力下，并且使得有可能一方面按照相对于所述水中介质或者相对于所述水底部的静止或“伪静止”方式将所述至少一条电缆定位在一个测量站中，且另一方面将所述至少一条电缆从一个测量站移动到下一个测量站；

－使得有可能在测量期间将所述电缆保持在基本上恒定的深度处装置，所述深度大于5m，优选地处在20m 和200m之间，并且甚至更加优选地处在50m 和100m之间；以及

－触发所述震源的装置。

对所述至少一条电缆施加张力并移动所述至少一条电缆的装置优选地包括无人驾驶艇或者诸如小型船之类的任何等效装置。优选地，所施加的张力大约是几百Kgf，以便保持近似线性平滑的电缆形状。 

在相对于海洋环境的静止模式下，所述电缆组被视为正在漂移。因此所述电缆相对于周围的水大致静止。在“伪静止”模式下，所述电缆在水中逆着平均水流移动，以便在与海底关联的绝对参照系内补偿其纵向效应。可变残余水流简单地具有垂直于所述电缆在绝对参照系内的方向略微以平移的方式移动所述电缆的效应。在伪静止模式下，所述电缆逆着平均水流航行，以便部分地补偿该平均水流的漂移效应。但是，仍然还存在具有略微以平移的方式移动所述电缆而不影响地震密度的效应的残余可变水流。 

所述传感器包括水中地震检波器或者甚至水中地震检波器与地震检波器的组合。 

所述无人驾驶艇或诸如小型船之类的等效装置使得有可能： 

－将每一条电缆保持在张力下；

－将每一条电缆保持静止；以及

－可选地在两个相继测量站之间移动所述电缆。

根据另一个实施例，所述水流被用来移动电缆，后者于是随着水流漂移。显而易见的是，可以通过组合水流漂移与所述无人驾驶艇所施加的牵引力来获得所述电缆的移动。 

能够将电缆保持在恒定深度的装置包括压载容器、压载、浮标和/或推进器。 

附图说明

将根据下面对于示例性实施例的详细描述来理解本发明，所述示例性实施例参照附图但是不受其限制，在附图中： 

图1示出了根据本发明定位的一系列平行地震电缆的布置的示意俯视图。

图2是电缆及其相关联的定位装置的垂直纵向平面的示意图。 

图3是作为一个整体的本发明的设备的示意性俯视图，其包括所述平行地震电缆、记录测量的船以及震源船。 

图4是图2的一个变型。 

图5A和5B是将压载容器保持在恒定深度处的第一装置的径向纵平面中的横截面细节视图，分别示出了充满水和腾空的两个状态。 

图6示出了将电缆保持在恒定深度处的第二装置的示意性横向横截面图。 

图7示出了图2和4的另一个变型。 

图8A到8E是用于将传感器固定及链接到电缆的不同变型的示意表示。 

图9示出了可以在相对于海洋环境的静止模式下产生的地震电缆的星形变型布置的俯视图。 

具体实施方式

下面是在海洋地震勘探应用中的本发明的设备及其实现方法的描述，应当理解的是，本发明同样适用于勘探任何类型的水域，包括利用几项适配而在极地冰盖下进行勘探。 

参照图1，本发明的设备及其实现方法包括彼此平行定位的若干条潜入水中的地震电缆，其也被称作线路或者甚至“拖缆”，参考符号为1到10。所述电缆是本身已知的电缆类型的一种适配，只是其浮力基本上为零并且其机械和流体动力体系结构被适配于其在水中的几乎为零的速度，从而只涉及非常低的张力以及非常低的流体动力阻力。每一条电缆支持多个地震传感器，比如水中地震检波器或者甚至水中地震检波器和加速度计。 

在每一条电缆的两端当中的每一端处存在固定的漂浮、可潜水或半可潜水类型的电缆定位和张力施加设备，并且更具体来说，其例如是小型船或无人驾驶艇类型的船只。因此，在电缆1的两端当中的每一端处存在固定的无人驾驶艇，分别为11和12，为了清楚起见没有参考与其他电缆的端相关联的各对无人驾驶艇。 

电缆1到10被定位成在由图1中的箭头F示意性地表示的纵向上彼此平行。 

各条电缆彼此独立，其间没有机械链接。 

所述无人驾驶艇配备有独立的推进装置。如示意性地表示的那样，所述电缆配置被保持静止或伪静止，随后利用单艘震源船实施测量，并且随后将所述电缆配置和震源移动到另一个测量站。 

作为一个实例，可能如此被定位的电缆的数目处在5条和30条之间，优选地处在20条和25条之间，而所述电缆的长度则处在6km 和12km之间，并且优选地是大约8km。 

图2从垂直纵向平面的一侧（也就是垂直于水域的表面）示出了其中一条地震电缆（在这种情况下是电缆1）及其相关联的无人驾驶艇11和12的细节视图。 

电缆1具有固定到其的传感器模块，为了清楚起见只参考前三个13、14和15。例如存在间隔开25m的320个传感器模块。 

电缆1还包括参考符号为16到20并且形成压载容器的元件，并且所述元件用来将所述电缆保持在恒定的潜入水中的深度。因此，所述电缆包括支持传感器模块和压载容器元件的基本上为直线的主中心部分21，以及将所述中心部分链接到每一个无人驾驶艇11、12的两个弯曲端部分22和23。 

所述无人驾驶艇的类型本身是已知的，例如漂浮型或具有推进（优选地是柴油机）的半可潜水型，或者由链接到主船上的能量源的电缆供电的电气类型。 

所述无人驾驶艇包括推进装置（推进器）以便将所述电缆保持在张力下，并且更具体来说使得支持水中地震检波器的中心部分21： 

－基本上水平（参见图2）；并且

－被定位在20m和200m之间（优选地处在50m和100m之间）的恒定深度处（利用后面说明的装置）。

“电缆深度”这一表达方式应当被理解为指代位于所述直线中心部分21上方的水的高度。 

由电缆及其传感器形成的组件被设计成具有基本上为零的浮力，也就是说所述电缆的平均比重基本上等于周围的水的比重或者略微为正。 

根据本发明，电缆1到10： 

－每个都保持在张力下；

－被保持在给定配置中；在图1的例子中，各条电缆彼此平行；

－被相对于海底或相对于海洋环境保持静止，或者以“伪静止”方式被保持静止，以便考虑海洋水流；并且

－被保持在给定恒定深度。

所述无人驾驶艇可以包括GPS类型的绝对定位装置。通过使用已知的（声学类型的）三角测量装置，有可能知道每一个传感器的相对位置，并且因此从所述无人驾驶艇的GPS知道每一个传感器的绝对位置。 

图3以俯视图示意性地表示了本发明的设备，并且在下文中将描述其操作。对于一个测量站，根据例如形成正方形的平行电缆配置将如前所述的该组电缆1到10放置在适当的位置。因此各条电缆以相距几百米的恒定且相等的距离彼此平行，并且所述电缆相对于海底或者相对于海洋环境静止。在后一种情况下，所述电缆仅经历水流影响。 

所述组件还包括主船24，其包括记录源自所述地震传感器（换句话说水中地震检波器和地震检波器）、源自位于电缆上和无人驾驶艇中的位置传感器的信号的装置。主船24可以定位在相对于所述电缆组的任一点处，但是优选地处在大致穿过由所述电缆组形成的几何形状图（在这种情况下是正方形）的中部的纵轴上。靠近被称作领航器的无人驾驶艇的该优选位置还使得有可能优化地震数据的无线电传输。在测量期间主船24以近似固定的方式相对于所述电缆组定位，随后跟随该组从一个测量站移动到另一个测量站。 

还提供支持本身已知的类型的地震源（例如气枪）的船25。根据图3的优选实施例，震源船25在横断电缆方向的方向上相对于所述电缆组偏移。在所述震源船典型地实施如图中用星号表示的一条发射线或一组发射线所需的时间内将所述电缆组保持静止。 

主船24包括接收源自各传感器的测量和信息的装置以便处理所述测量。 

首先将源自各传感器（地震传感器和位置传感器二者）的信息暂时存储在所述无人驾驶艇中，随后按照三种可能的方式将其传送到主船24： 

－或者通过电链接，一方面通过电缆并且另一方面通过链接，比如电缆1和2之间的参考符号为26的链接以及另一方面处在电缆1到10和主船24之间的链接（链接27）；

－或者通过无线链接，比如由箭头28和29用符号表示的无线电或其他链接；在这种情况下，在各条地震电缆与链接27之间不存在有线链接26，也就是说在各条地震电缆与测量船24之间不存在有线链接26；

－或者通过物理恢复置于所述无人驾驶艇中的盘或存储器，在这种情况下，使用无线电链接在全部两个方向上传送质量控制信息、体积较小的位置信息以及命令。

根据一个优选实施例，主船24可以通过双向无线电链接而链接到所述无人驾驶艇以用于定位数据、地震和控制数据的传输。因此每一个无人驾驶艇可以与其他无人驾驶艇并且与震源船25和记录数据的主船24进行通信。作为一个例子，所述震源船和主船于是可以实时接收涉及所述电缆、其传感器以及所述无人驾驶艇的定位信息。所述震源船于是可以实时使用该信息以基于所述电缆的位置确定来自震源的发射频率、各条发射线的方向以及相对于所述电缆的实时位置的发射余量。还可以根据水流和/或发射条件实时移动所述无人驾驶艇。 

在从震源进行发射以及测量反射波的步骤之前，利用一艘或多艘运输船将所述电缆带到位置。配备有其传感器的电缆被缠绕在滚筒上。当运输船到达第一测量位置时，将无人驾驶艇（例如上游无人驾驶艇）放置入水；利用先前安装在该无人驾驶艇上的附着件将电缆的端附着到该无人驾驶艇上并且解绕所述电缆。可以通过上游无人驾驶艇牵引所述电缆，其中运输船保持固定，或者可以通过运输船的前移解绕所述电缆，其中上游无人驾驶艇固定不动；当所述电缆完全解绕时，将其另一端附着到另一个无人驾驶艇，在这种情况下是下游无人驾驶艇。于是所述电缆与其两个无人驾驶艇与船分开。在涉及到置于水中的这一调动期间，上游无人驾驶艇可以接收来自例如位于主船上的中央系统的信息。该信息允许上游无人驾驶艇利用其GPS将其自身定位在精确的位置处。通过利用所述无人驾驶艇对电缆施加张力以及通过作用在诸如压载容器、浮标和/或压载之类的适当装置上来获得所述电缆的期望深度。对其他电缆应用相同的规程，其中各条电缆被相对于彼此定位以便获得所期望的配置，例如正方形或者任何其他所期望的几何形状。 

根据一个优选实施例的后续步骤为： 

－图3中所示的配置构成一个测量站，其中所述测量站的各元件被定位成彼此相距给定距离并且处于给定配置中，所述元件包括地震电缆、震源船25以及测量船24；

－其中所述地震电缆组和主船24被保持静止，震源船25通过周期性地触发地震源而开始进行一系列“发射”，同时沿着与所述地震电缆的纵向（箭头F）垂直的线29移动。因此，对于大约每分钟6次的发射密度、对于近似2小时的持续时间，震源船25远离所述静止的地震电缆组移动所行经的距离大约是16km；

－电缆收集的波由所述传感器拾取，随后将相应的信号发送到主船24以便在其中进行处理；

－随后，按照以下方式将所述电缆组移动到另一个测量站：

    －通过所述无人驾驶艇及其推进装置的中介物将该组地震电缆1到10与其自身平行地移动例如处在25m 到500m之间的距离，该距离对应于两个测量站之间的移动“间距”；

    －在此时间期间，主船24在所述纵向方向（箭头F）上移动相同距离或相同间距；

    －同样在此时间期间，震源船25返回要被定位在与前一条线29相距所述间距的新的偏移横断线30上的电缆组。

应当提到的是，所述一条或多条电缆的移动可以在来自震源的每一次发射时发生，但是更为常见的情况是这种移动将在发生了一连串发射之后发生： 

或者根据一种被称作“渐进式射击”的方法的在一条包括例如600次发射的发射线之后发生所述移动，或者根据一种指代用在岸上环境中的类似技术的被称作“修补（patch）”的方法的甚至在一组发射线（例如地毯式发射）之后发生所述移动。在这种情况下，在震源船发射比如在图3中由各条星号线所表示的那些的地毯式或栅格式发射所花费的全部时间内，所述电缆组被保持静止或伪静止。随后，将整个所述正方形或矩形配置的电缆纵向移动所述设备的长度或者横向移动所述设备的宽度，并且按照相同的方式重复所述发射序列。

当电缆被定位在测量点时，利用附着到其两端的无人驾驶艇对所述电缆施加张力，其中所述无人驾驶艇在相反方向上牵引所述电缆。由所述两个无人驾驶艇施加在同一条电缆上的拉力的绝对值不一定相等，这是因为必须要对抗水流。如果对于给定电缆我们考虑由所述无人驾驶艇沿着纵轴（其通过穿过所涉及的电缆的垂直平面与水域所形成的水平平面相交而形成）施加的力的分量，则所述力在电缆的纵向移动的方向上（也就是说在下游无人驾驶艇－上游无人驾驶艇方向上）被计为正，位于下游（也就是说在电缆的移动方向上处于所述电缆后方）的无人驾驶艇在所述电缆上施加为负的力-T_av（最小电缆张力）。上游无人驾驶艇施加力T_am=T_av+F，其中F是所述电缆在水流中的流体动力阻力。在没有水流的情况下，或者在电缆被允许漂移的情况下，力T_av与T_am相等且相反（这是因为F=0）。 

本发明的方法的另一种变型实现方式在于沿着一条与电缆平行的线（箭头F）移动震源船25。这种变型的优选程度低于震源船垂直于电缆移动的情况，所述震源船垂直于电缆移动可以提供各向同性测量以及更小的地震像素尺寸（其也被称作“测量元（bin）”），例如测量12.5m×12.5m，从而使得测量更加精确。 

图4示出了与图2相比的地震电缆及其两个相关联的无人驾驶艇的一个变型实施例，其中所述无人驾驶艇是半可潜水无人驾驶艇的形式。 

通过下面描述的装置将电缆保持在恒定深度。根据第一实例，使用压载容器16到20，在根据压载容器的两个横截面示意图的图5A和5B中示出了所述压载容器的一个实例，其包括致动器37以及其内部存在摺箱39的箱盒38。取决于所述摺箱的压缩或伸展状态，水充满所述箱盒或者被从所述箱盒中排出。 

根据图6中示出的第二实例，将电缆50持续保持在给定深度的装置包括已知类型的推进器51。每一个推进器包括围绕电缆50径向布置成120°的三条导管52、53和54。在每一条导管内存在一个与电动机相关联的螺旋桨，分别是55、56和57。为了补偿所述电缆对其自身的旋转效应而提供倾斜仪，从而使得有可能在垂直时获得关于推进器的推进参考。这些推进器还可以被用来将各条电缆之间的间隔保持恒定，从而在这方面为所述无人驾驶艇提供补偿或帮助。电缆50被圆柱形式的框架58围绕，所述框架通过隔离物59链接到电缆50。位于电缆50与框架58之间的空间60允许水围绕电缆50循环。 

图7示出了另一个变型实施例，其中的无人驾驶艇与图4的无人驾驶艇完全相同，地震电缆与以下各项相关联： 

－压载，在图中仅仅标示出其中两个，参考符号为31和32；

－浮标，在图中仅仅示出其中两个，参考符号为33和34，所述浮标被定位在地震电缆的纵向上的每200米到400米的位置处；每一个浮标通过有线链接（分别为35和36）而链接到所述电缆。

如图7中所示的该实施例被适配于其中将所述电缆组相对于水中介质保持静止的方法的变型，也就是说令所述电缆组根据局部水流发生漂移。 

对于其中将电缆相对于底部保持“伪静止”的情况也是理想的。举例来说，对于1节的水流，所述电缆在水流的方向上自对准。 

其中一个“上游无人驾驶艇”（即指向水流方向的那些无人驾驶艇）构成一个固定点，并且产生所述电缆组相对于给定绝对位置的所谓的“伪动态”定位。根据双设定点来定位其他电缆的“上游无人驾驶艇”： 

－垂直于电缆的上游无人驾驶艇线（在正方形或矩形配置的情况下）；

－各上游无人驾驶艇的给定的恒定间隔。

所述设备配备有使得有可能根据水流的变化（比如方向、强度）来保留电缆的配置的装置。在水流反转的情况下，上游无人驾驶艇与下游无人驾驶艇交换其功能，并且在当前的这种情况下，所述无人驾驶艇因此在其功能方面完全相同。 

图8A到8E示意性地示出了电缆1与每一个传感器模块之间的不同的链接可能性，以便允许将各传感器模块机械地分离。 

图8A示出了箱盒40，其包括所述传感器并且通过右连接器和左连接器41和42链接到电缆；箱盒40还可以按照固定方式链接到电缆。 

图8B和8C示出了其中所述传感器箱盒没有直接固定到电缆的一种常见变型，以便减小噪声以及避免由于所述电缆的存在和振动而产生的可能的测量伪像。所述传感器箱盒通过几米长的抽头线（或“取出线”）经由位于电缆上的连接器43链接到电缆（图8B），或者通过位于所述传感器箱盒上的连接器44链接到电缆（图8C）。 

图8D示出了图8C的变型，其还示出了根据图7中所示的选项的浮标固定系统。 

图8E示出了优于图8D的实施例的一种变型，其中两个只包括水中地震检波器的传感器箱盒45和46在垂直方向上通过例如近似3m长的柔性链接附着到电缆的任一侧上。 

最后，图9是所述电缆的另一种示例性配置的图示，其在这种情况下是星形配置，这种配置只能在相对于水中环境的静止模式下产生。其他配置也是可能的：菱形、梯形、矩形等等。 

整个所述设备优选地由中央逻辑系统来管理，所述中央逻辑系统例如是放置在主船中并且管理例如地震数据的采集、无人驾驶艇对于其定位的驱动以及震源的致动的编程计算机。处于实时软件形式的中央智能在所述一系列测量中管理并协调导航命令，以便获得最佳静止性和所期望的电缆几何结构。该软件可以考虑到海流。为此，水流速度和定向值不仅在本地测量或编辑现有的出版物中，而且还利用海洋学和/或气象学服务以及现有的模型在几天的时段内进行预测，随后将其记录在所述中央计算机的数据库中。 

[0092] 本发明的方法和设备提供了以下优点： 

－利用水中地震检波器和地震检波器使得有可能通过组合源自所述两种类型的传感器的信号来获得“平谱”、消除“幻影”以及收集与非常低的频率有关的信息以及确定波的方向，以便例如分离源自其他地震船的噪声；

－与其中在若干节的速度下拖曳电缆的现有技术的张力相比，地震电缆经历较低的张力；因此，由于拖曳而导致的噪声级被大大降低，特别对于地震检波器和加速度计来说尤其是这样；

－在其中电缆相对于水底部静止的变型中，以与水流的速度相反的速度移动电缆（平均大约1节），这与传统方法的移动速度相比仍然较低。因此，影响所有地震传感器的流动噪声被显著降低，或者在没有水流的情况下甚至是零。此外，当电缆潜入水中很深的深度时（例如大于50m），这种布置使得有可能与现有技术的方法相比大大降低噪声级（近似降低一半或四分之一），在所述现有技术方法中，电缆以5节的速度被牵引并且处在大约6m的浅深度处。本发明的方法意味着信号对于波的噪声和海洋状况几乎不敏感；

－由于信号/噪声比被大大提高，因此本发明的设备只需要其功率比通常所用的低2到4倍的单个震源，具有结果产生的节省；

－本发明的设备允许各种各样的几何电缆配置，特别是被称作“宽方位角”的非常宽的配置或者非常长的配置，正如前面所表明的那样。因此有可能将所述配置适配于所实施的勘探类型，并且更具体来说是适配于所研究的深而复杂的地理结构，比如例如盐丘、断层、重叠的层以及玄武岩层；

－上述相同的配置多样性允许本发明的设备避开诸如小岛或石油平台之类的障碍物，同时继续进行测量。在实践中，假设“正方形”配置，则有可能设想将电缆分成两组，一部分从障碍物的左边经过，另一部分从右边经过；

－由于“测量元”或地震像素（大约12.5m×12.5m）的尺寸减小以及各向同性，本发明允许进行精确的测量，从而使得有可能提高地震处理并且特别是例如抗多次或抗噪声或者成像应用的有效性；

－与现有技术相比，本发明的方法只需要一艘功率降低的测量船，这是因为后者不需要拖曳电缆组；

－本发明的设备只涉及单艘震源船；但是有可能利用可以与气枪或者振动海洋源一起使用的被称作同时发射的技术，并且从而通过使用若干艘震源船，由此可以大大提高生产率；

－可以估计到使用本发明的设备的成本比前面描述的“宽方位角”技术低大约35%，并且与海床电缆铺设技术相比，生产率增加到2到4倍。

Claims (14)

1.用于进行水中地震勘探的方法，所述方法使用：

－至少一个潜入水中的移动地震源，其能够产生以波的形式传播通过水中介质的扰动，所述波能够在水底部和不同地质层上被反射；

－至少一条具有基本上零浮力、配备有多个传感器的电缆，其能够收集所述反射波；其中通过以一次或多次重复触发所述地震源从而产生一次或多次扰动并且利用所述传感器拾取所述反射波来获取地震数据；

其特征在于：

－在地震数据的获取期间，按照相对于所述水中介质或者相对于所述水底部静止或伪静止方式将所述至少一条电缆定位在测量站中；通过借助于附着到所述至少一条电缆的两端的无人驾驶艇在基本上大于5m的恒定深度处将所述至少一条电缆保持在张力下；

－停止所述测量操作；

－一方面将所述电缆并且另一方面将所述地震源移动到另一个测量站。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在两个测量站之间将所述电缆移动处在100m和600m之间的距离或“间距”。

3.根据权利要求1到2中的一项的方法，其特征在于，使用海洋水流来移动所述电缆。

4.根据权利要求1到2中的一项的方法，其特征在于，利用附着到所述电缆的每一端的无人驾驶艇来移动所述电缆。

5.根据权利要求1到2中的一项的方法，其特征在于，通过致动附着到所述电缆的每一端的无人驾驶艇使得它们在相反方向上牵引所述电缆而将所述电缆置于张力下。

6.根据权利要求1到2中的一项的方法，其特征在于，相邻电缆之间的间隔处在100m和600m之间。

7.根据权利要求1到2中的一项的方法，其特征在于，在沿着电缆的大致每25m处定位所述传感器。

8.根据权利要求1到2中的一项的方法，其特征在于，所述电缆以使得其周界的俯视图代表矩形或圆形的方式被定位。

9.根据权利要求1到2中的一项的方法，其特征在于，所述电缆以使得其周界的俯视图代表正方形、菱形或椭圆形的方式被定位。

10.根据权利要求1到2中的一项的方法，其特征在于，使用单艘震源船，其在测量期间在大致垂直于或平行于平行的电缆的纵向方向上移动。

11.用于进行水中地震勘探的设备，所述设备包括：

－至少一个潜入水中的移动地震源，其能够产生以波的形式传播通过水中介质的一次或多次扰动，所述波能够在底部和不同地质层上被反射；

－至少一条具有基本上零浮力的电缆，所述电缆配备有能够收集所述反射波的多个传感器；以及

－移动所述地震源的装置，

其特征在于，所述设备还包括：

－装置，所述装置被附着到所述至少一条电缆的两端以将所述至少一条电缆置于张力下并且使得能够一方面按照相对于所述水中介质或者相对于水底部的静止或“伪静止”方式将所述至少一条电缆定位在测量站中，并且另一方面将所述至少一条电缆从一个测量站移动到下一个测量站；以及使得能够在测量期间将所述电缆保持在基本上恒定的深度的装置，所述深度大于5m。

12.根据权利要求11的设备，其特征在于，所述被附着到所述至少一条电缆的两端以将所述至少一条电缆置于张力下并且使得能够一方面按照相对于所述水中介质或者相对于水底部的静止或“伪静止”方式将所述至少一条电缆定位在测量站中并且另一方面将所述至少一条电缆从一个测量站移动到下一个测量站的装置以及使得能够在测量期间将所述电缆保持在基本上恒定的深度的装置包括无人驾驶艇，每一条电缆的两端当中的每一端都附着到无人驾驶艇。

13.根据权利要求11到12中的一项的设备，其特征在于，所述传感器的至少一个被集成在所述电缆中。

14.根据权利要求11到12中的一项的设备，其特征在于，所述传感器的至少一个通过柔性链接而链接到所述电缆。