CN103052893A - 在水生介质内进行地震勘探的方法和装置以及部署方法 - Google Patents

在水生介质内进行地震勘探的方法和装置以及部署方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103052893A
CN103052893A CN2011800286893A CN201180028689A CN103052893A CN 103052893 A CN103052893 A CN 103052893A CN 2011800286893 A CN2011800286893 A CN 2011800286893A CN 201180028689 A CN201180028689 A CN 201180028689A CN 103052893 A CN103052893 A CN 103052893A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cable
described cable
water
telemechanic
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011800286893A
Other languages
English (en)
Inventor
米歇尔·马宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KIETTA
Original Assignee
KIETTA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KIETTA filed Critical KIETTA
Publication of CN103052893A publication Critical patent/CN103052893A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/168—Deployment of receiver elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3808—Seismic data acquisition, e.g. survey design
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3817—Positioning of seismic devices

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明提出了借助于一种装置在水生介质内进行地震勘探的方法，所述装置包括配有传感器的至少一条地震缆线以及至少一个移动震源。所述方法包括在水中展开缆线，这受到水中轨道的最大曲率值以及相对于地球参考框架内的期望路线的偏离的最大值的限制，所述路线受制于相对于所述地球参考框架的最大速度值。所述方法同时包括震源在连接到缆线的参考框架内的移动并且通过震源发射波，所述波由水生底部反射并且由缆线感测。这种方法尤其能够在地震勘探的过程中在勘察的场地上方获得良好的地震密度，且机动化负荷较低并且施加在所述缆线上的应力也较低。

Description

在水生介质内进行地震勘探的方法和装置以及部署方法
本发明涉及在水生介质（海洋或湖泊）内进行地震勘探的领域。
已知的方法包括铺设一系列平行的水下地震缆线（或线路或拖揽），在每条缆线上，水下测音器（hydrophone）和/或地震检波器型传感器彼此隔开放置，由一艘或多艘轮船拉动这些缆线。
一艘（或多艘）其他的轮船（称为“震源”船）具有能够在海洋介质中产生波的装置，通常具有气枪的形式，这些轮船与传感器缆线相隔一定的距离移动。这样形成的气流在海底尽可能远地散布，然后在不同地质层上散布从而被地质层反射，并且最后由所述水下传感器收集和测量。震源船可以为拉动地震缆线的轮船。
然后，处理所有这些信息，以便产生水下底土的不同地质层的三维（3-D）图像，通常用于确定是否具有任何含油的储层。
这种技术已经使用多年，并且具有非常严格的实施要求。首先，拖曳缆线所产生的动态噪音对人们试图收集的波的测量造成了干扰。而且，拖拽缆线阻力所产生的流体动力阻力非常高，并且可以几十吨进行计算，比如，大约70吨，这就导致要使用功率非常大的拉船。这尤其因为具有产生阻力的扫雷器的该方法在水内所需要的速度的原因。而且，在拖曳的过程中，重量以及所产生的流体动力阻力使扫雷器的拉动缆线经受“钢琴丝（piano wire）”型的动力变形效应。这就造成缆线疲劳，并且可以使得缆线断裂。如果整个装置固定，那么这可产生极高的更换成本。而且，在普通的方法中，这些缆线必须位于水下较浅处，在5到10m之间，如果船舶在表面上的循环具有强吃水深度（油轮或集装箱船）并且对海洋条件具有较高的敏感度，那么这会引起事故风险。
而且，在测量的过程中，已知的地震勘探装置会留下阴影区。实际上，缆线的长度通常高达大约8km并且相隔大约100m，这就造成12条平行的缆线的测量区域为1x 8km。然而，理想的测量在于使用各向同性系统，即，方形表面，比如，8x 8km。然而，这些尺寸与获得这种测量表面所需要的重量、阻力和物流方面所必要的拖曳装置不兼容。
因此，已经努力通过两种已知的方式解决这个情况。
第一种尝试（称为宽方位角）包括通过使用拉动形成1x 8km的测量区域的一组缆线的一艘（或两艘）轮船，以及使用2到8艘震源船，来补偿各向异性。这种装置具有两个主要的缺点。首先，投资材料、维修和使用（2到8艘震源船，加上一艘（或两艘）拖船，加上所有的缆线）带来的成本过高。另一个缺点在于震源船的每一个轮流“发射”（即，发出波），较少为2到8次，这就造成发射密度非常低。
Western Geco名下的专利申请GB No.2,435,931通过已知的方式显示了提出的第二种尝试，该专利申请描述了概略地包括紧固到二维结构（具有网格或网络的形式）或三维结构中的一系列传感器（地震检波器）的方法和装置。这种结构具有的围界（周长或外壳）的形状由比如遥控机械装置（drone）或小型轮船等的动力装置保持，以便保持构成该结构的网格的形状。连续地拉动该结构，并且提供一个或多个震源。
即使这样提出的装置和方法从理论上说看上去有吸引力，但是，实际上，在实际中依然难以使用这种装置。实际上，这样形成的结构具有非常大的重量和阻力，并且需要使用保持该形状的装置，这些装置在技术上和经济上或者在预算上不相称并且难以操纵。而且，由于这种结构的构造，仅仅为这系列传感器提供了一个可能的几何形状。
根据另一方面，通常，海洋地震勘探的目的在于感测或恢复最大的信号量，以便对海底的下层区域进行可能最精确可靠的地理测绘。然而，低频信号提供有关非常深的储层的信息，并且因此在这方面较为珍贵。然而，由于表面反射现象（称为“幻象”），并且尤其由于根据现有技术的缆线没入水中且与水面相隔几米，所以低频信号大幅衰减。因此，努力消除这些“幻象”，以便获得所谓的“平谱”。已经试图通过使用所谓的“上下型（over-under）”的技术来解决这种情况，该技术包括竖直地上下放置支承水诊器传感器的两条缆线，深度分别为比如20m和26m。两条相应的缆线所接收的两个信号的处理组合能够衰减或消除“幻象”的影响。然而，除了需要进行额外的处理以外，这种已知的方法的主要缺点还在于，由于需要双倍的缆线和传感器，所以大幅降低了生产率并且提高了成本。
PGS公司提出的另外一种已知的技术试图消除“幻象”，这种技术包括使用线路或缆线，所述线路或缆线除了支承水诊器（测量压力）以外，还支承能够测量波的速度或加速度的地震检波器或加速器。相应的压力（水诊器）和速度（地震检波器）测量的反射系数被取反数（-1和+1）时，理论上因此能够消除“幻象”。这种已知技术的缺点在于，需要投入非常多的传感器，并且牵引速度（大约5海里/小时）会导致在地震检波器或加速器处产生恼人的噪音从而产生寄生振动。
本发明提出解决至少一些上述缺点的方案。
为此，根据第一方面，本发明提出了一种在水生介质中进行地震勘探的方法，使用包括具有传感器的至少一条地震缆线以及至少一个移动震源的装置。该方法包括以下步骤：在水内移动缆线，并且同时，在与缆线连接的参考框架内移动震源，通过所述震源发射波，并且由所述缆线感测波的反射。缆线的移动将所述缆线相对于地球参考框架内的期望路线的偏离最小化。缆线的移动也由水中最大的轨道曲率值限制。换言之，缆线在水中的移动由这样的程序限定，该程序用于将缆线相对于期望路线的偏离最小化，并限制水中的最大轨道曲率值。
根据另一方面，本发明提出了一种水生介质中的部署方法（即，移动方法），用于部署包括具有传感器的至少一条地震缆线的装置。该方法包括以下步骤：在水中移动缆线。与在地震勘探方法中一样，缆线的移动将缆线相对于地球参考框架中的期望路线的偏离最小化，并且也受到水中最大轨道曲率值的限制。
本发明也提出了一种地震勘探装置，比如，与所述地震勘探方法或所述部署方法中所使用的装置一样。该装置包括：至少一条缆线，其具有传感器；以及计算单元，用于确定缆线在水中的移动。该计算单元计算缆线的移动，所述缆线的移动将相对于地球参考框架内的期望路线的偏离最小化，缆线的移动也受到水中最大轨道曲率值的限制。换言之，该计算单元也解答了这个程序，以便将缆线相对于期望路线的偏离最小化，并限制水中的最大轨道曲率值。
该缆线也可以合适的方式具有两个遥控机械装置，每个遥控机械装置连接到缆线的一端。在这种情况下，遥控机械装置给缆线充电，并且通过在缆线上施加张力来在水生介质中调动该缆线。词语“机动”遥控机械装置然后可用于表示施加主要张力的遥控机械装置。换言之，机动遥控机械装置通过“拉动”缆线来调动该缆线。在参考附图阅读作为实例提供的本发明的一个优选实施例的以下描述时，本发明的其他特征和优点显而易见，这些附图显示了：
图1显示了勘探装置的示意图；
图2-图4显示了用于固定路线的轨道轨迹；
图5显示了受制于图4中用于固定路线的水流的缆线的理论轨道；
图6-图7显示了具有期望固定路线的缆线的运动；
图8-图13显示了能够预测水流时，具有期望固定路线的缆线的演变；
图14-图17显示了具有期望固定路线的缆线的实时运动；
图18显示了图1的装置的缆线的俯视图以及震源所遵循的路线；以及
图19显示了缆线移动的反馈回路的一个实例。
使用包括具有传感器的至少一条地震缆线以及至少一个移动震源的装置来执行在水生介质（比如，海洋或湖泊）中进行地震勘探的方法，所述装置位于水中以便允许勘探底土的确定区域。该方法包括：在水中移动缆线，并且同时，通过优选地没入水下的震源发射波，这能够减少噪音。通过上述区域的地质层与水生介质的底部之间的界面，在底土内反射波（比如，声波），并且通过缆线获取这些波。
图1显示了这种地震勘探装置100的一个实例。图中未显示运动的震源。震源能够产生由水生介质传送的波形式的扰动。装置100包括至少一条缆线110，优选地包括多条缆线，所述缆线具有多个地震传感器106（比如，水下测音器），这些传感器能够收集所述反射波。这种缆线可称为“地震缆线”或“地震沟槽（flute）”。缆线110转入测量站内，该测量站适合于勘探底土的上述区域的一部分。通常，为了执行该方法，触发所述震源。使用所述传感器106感测所述反射波。然后，一方面将缆线110，另一方面将震源移入另一个测量站中，该测量站适合于勘探上述区域的另一部分，如此等等。
缆线110在水中演变。通常，该缆线可以是固定的，即，相对于漂移而言，或者该缆线可以在水内移动。在勘探方法中，该震源在连接到缆线的参考框架内移动。这就表示，震源相对于缆线进行全面移动。这就使得能够在更短的时间内增大测量数量。比如，能够采用参考框架，该参考框架的原点为缆线的一端，或者缆线中间点，并且该参考框架的轴线是正交的，一个轴线位于与该原点处的缆线相切的方向。震源与缆线之间的距离允许该缆线获取被发射、然后被底土的地质层以及水生介质的底部反射的波。
缆线110的演变（术语“演变”可表示后文中的“移动”）受水中最大的轨道曲率值以及相对于地球参考框架的期望路线的最大偏离值限制。该路线适当地受制于相对于地球参考框架的最大速度值。
“轨道”表示集合对（u,t），其中，u表示水参考框架的位置，并且t表示时刻，沿着连续曲线的相继位置与参数化弧对应，该参数化弧的参数为时间。所述集合可以在时间上分离（然后，一个时间间距分开两个相继的位置），或者所述集合可在时间上连续（然后，该轨道为上述参数化弧）。缆线110有可能在水参考框架内移动。未对此作出规定时，轨道表示水参考框架内的指定位置。在这种情况下，参照水参考框架来理解缆线110的轨道。
轨道因此限定为对应于点的移动。通过延伸，由于如果缆线的其中一个端部A或B运动，考虑到缆线110的剩余部分紧跟着被拖动并且因此沿循水参考框架中的所述轨道行进，那么缆线110沿着该同一个轨道在水内运转。因此，缆线110沿着其轴线移动。如果缆线反而漂移，那么可称为零轨道（zero track），这是因为该轨道在水参考框架内缩减到固定的点。轨道的曲率为与该轨道对应的上述参数化弧的曲率，所述曲率使用参数化弧的曲率的传统定义。
“限制”表示该方法确保缆线不能沿循曲率大于最大曲率值的轨道，并且缆线未从期望路线移动远离而超过最大偏离值。该方法因此可能包括验证步骤，确保遵守这些限制，并且如果有必要的话，提供校正步骤。
通过最大的曲率值限制缆线110的演变，能够降低能量消耗和缆线所经受的机械力。而且，在演变的指定时刻，在缆线110的长度上，可以认为水生水流（比如，如果包含海洋介质，那么为海洋流）为同质的。通过最大的曲率值限制轨道时，能够因此在缆线110上使用最小的半径。这能够避免过度干扰缆线110的几何形状，以便在测量的过程中保持缆线110有效的使用长度，并且从而获得更好的地震密度（即，在缆线110上的波反射点的分布）。
缆线110的运转也受相对于地球参考框架内的期望路线的最大偏离值限制。路线为一组位置，其中的一个位置的目的在于相对于地球参考框架定位缆线。比如，如果缆线110在N个点P1…PN处分散，那么该路线可由N个参数化弧（Pi,t）给出，每个参数化弧根据时间对应于缆线110在地球参考框架内的点Pi的位置。也能够通过近似由单个参数化弧表示路线，然后，根据时间来对应于缆线点的地球参考框架的位置，比如，缆线的介质。通常，在缆线水中运转的过程中，存在缆线不会移动远离的路线。相对于地球参考框架，该路线适当地具有最大的速度值。因此，在地球参考框架内，具有低速参考，由于该低速参考，缆线从不移动超过最大的偏离值。由于具有最大的偏离值限制并且该线路遵守最大速度，因此使得能够监测该装置相对于要勘探的底土区域部分的位置，从而获得更好的地震密度。参考“期望”路线，因为这是缆线应理想地遵循的路线，允许相对于该路线的偏离（在最大偏离值所允许的限度内），这就能够降低缆线所经受的机械应力以及耗油量。
现在根据第一实例实施方式来描述该方法。在这个第一实例中，缆线在海洋介质内运转。期望路线包括一段时间内固定的地球参考框架的位置。换言之，在这个时间段内，该路线包含有在地球参考框架内未移动的点。然后，在这个时间段内，将缆线保持在准固定的或固定的（“基本固定的”）位置中，这是因为缆线从不从所述的固定位置移动超过最大偏离值。
实际上，如果缆线在水内运转（比如，沿着上述定义的“轨道”），那么在水生介质内运转的缆线“保持在准固定位置中”（相应地“固定的位置”）内，以便在地球参考框架（即，“绝对的”参考框架）内保持准固定（相应地完全固定）。换言之，在给定的时间段内，缆线在海床上的规划（projection）绝不会从地球参考框架的固定位置移动离开超过预定值（即，最大的偏离值）。最大的偏离值可以与缆线的尺寸相关。在一个实例中，计算缆线相对于固定点的偏离，作为缆线的中间点（或缆线的任何其他点）和固定点之间的距离。然后，准固定的性质转变了一偏离，该偏离优选地小于缆线长度的10倍，依然更优选地小于缆线长度的两倍，并且甚至更优选地小于缆线的长度或者缆线长度的一半（这些值也可用于该方法的其他实例中）。通常，偏离被下限最大值限制的越多，那么测量站的发射密度就更均匀地分布在场地上。这就能够收集数据，所述数据允许在更短的时间内，良好地分析要在测量站下面勘探的底土的区域部分，极端的情况为完全固定的情况。
缆线110保持在准固定的位置中，由于与以较大的速度不断拉动的缆线相比，该缆线经受的应力更小，所以该缆线的使用寿命更长。而且，如果缆线110配备有水下测音器或地震检波器，或竖直的几对水下测音器，那么与被拉动的缆线相比，该缆线可没入水中更深处，这就避免发生使用其他船舶会发生的事故风险并且限制了生成噪音（特别是波引起的噪音）。这样，甚至进一步保护了缆线，这是因为缆线没入水中的深度108更大（即，相对于水面112的距离）。而且，该装置能够进行更有效并且快速的地震勘探，这是因为可针对幻象的有害影响来校正测量。缆线优选地没入水中，在两个水体之间（即，缆线并不处于表面112处或处于海底下面-在此处，地面可能是崎岖不平的，这会在接收信号时产生噪音），所述两个水体的深度可以在5到1000m之间，优选地在5到500m之间，优选地在10到300m之间，优选地在20到200m之间，以及更优选地在50到100m之间。缆线110适当地具有形成镇重物的元件104，这些元件设计成将缆线保持在水中。镇重物允许缆线保持其深度基本恒定，并且以受控的方式发生变化。
缆线110在其两端适当地具有对称的拉动装置（即，施加张力），比如，如图1的实例中的遥控机械装置102。遥控机械装置102本身为已知的类型（比如，浮动式，或通过柴油机推进的半潜式）或者所述遥控机械装置为通过连接至主要船只上的电源供电的电动型。遥控机械装置102可具有推进装置（推进器），以便在缆线110上拉动和保持张力，并且更特别地，以便支承传感器106的中央部分基本水平，与图1中的情况一样，并且位于上述恒定的深度108处。装置100可设计成具有零浮力或稍微偏正的浮力。遥控机械装置也适当地具有电连接装置（其具有用于传送数据和功率的相应缆线）以及用于记录地震数据的装置。
维持在准固定的位置中需要的能量比拖曳时小，尤其是因为缆线106的数量、尺寸以及质量较大。优选地，装置100包括10到50个缆线110、或15到30个缆线106、或20个缆线106。这些缆线的长度在1到20km之间，优选地在2到6km之间（优选地大约为4km）或在6到14km之间（优选地大约为8km）。通常，这种配置允许使用可能最小的资源量以及因此使用最低的成本适当地勘察要勘探的底土区域，该配置包括15到25个缆线，优选地18到22个缆线，更优选地20个缆线，这些缆线的长度L且L=k*d，其中d为目标深度，即，对于勘探而言最令人关注的底土区域，其中k为系数，优选地在0.8到1.5之间，更优选地基本等于1。
通常，在测量站内，装置100由多条缆线110构成，这些缆线在水内运转，以便基本彼此平行地保持在准固定的位置中，以便在要开采的场地上方形成网格。然后，缆线110可位于装置100内，以使得如果这些缆线为直线，那么这些缆线基本形成方形。活动源在所述场地上方移动，并且间歇地发射波。反射波使得能够收集地质学家可用的数据。在单个测量站内进行这些操作通常持续数日，比如一周。
在第一种情况下，震源的移动包括沿循与缆线基本垂直的若干个线路发生，缆线以准固定（或者在特定的情况下，为固定）的方式运转的时间段基本等于沿循这些线路的持续时间。换言之，在缆线相对于地球参考框架保持在基本固定的位置中时，震源沿着与缆线垂直的线路拉动波。震源发射波的点因此在要勘探的区域部分上方形成点的网格。这就允许最优地覆盖所述部分。
在另一种情况下，震源的移动包括沿循与缆线基本垂直的线路发生，并且优选地基本穿过缆线中间点，该时间段基本上等于沿循该线路的持续时间。在那种情况下，因此，在将缆线保持准固定的时间段内，沿循单一的线路。
然后，该路线可包括与要勘探的区域的其他部分对应的地球参考框架的其他位置，每个其他位置固定相应的时间段，每个相应的时间段均基本上等于沿循该线路的持续时间。换言之，将缆线保持在第一准固定的位置。在该第一位置中的维持时间期间，震源沿循第一发射线路。然后，缆线进入第二准固定的位置中，缆线在该位置中保持了第二时间段。在第二时间段内，震源沿循第二发射线路。重复进行这种操作，以便与第一种情况中一样，在要勘察的场地上方获得点的网格，并具有相同的优点。应注意的是，线路每次都与缆线垂直并且优选地穿过缆线中间。这样，在缆线没有保持在准固定位置中的时间段之外，震源在与缆线连接的参考框架内的移动包括沿着该线路的来回运动。
该路线也可以包括缆线在地球参考框架的固定位置之间的纵向移动。这些移动使得能够不费力地将缆线从一个准固定位置移动到另一个准固定位置。
尽管有水流，但是为了相对于海底将普通物体（比如，船只或石油平台）保持在固定的位置中，所述普通物体的位置可通过点来建模并且相对于参考位置（即，绝对位置）来监测。相对于期望绝对位置的任何偏离（比如，由GPS传感器提供）都通过所述物体的推进器而开始做出反应，以便使所述物体返回到其期望位置，所述物体的尺寸使得能够无需过度的努力而实现上述操作。
可以考虑两种参考框架：“水”（或海洋）参考框架，其中，物体进行导航；以及“绝对”参考框架，与海底或地球参考框架连接。在海流
Figure BDA00002559054400111
以及循环潮汐流恒定时，水参考相对于绝对参考移动，其速度因数为： Vea → = Vc → + Vm → * cos ( ωt ) , ω表示潮汐流的特征脉冲，t表示时间。
如果
Figure BDA00002559054400114
表示物体相对于水参考进行移动的速度因数，那么该物体在绝对参考中进行移动的速度因数为上述两个速度向量的总和，即;
Voa → = Voe → + Vea → = Voe → + Vc → + Vm → * cos ( ωt ) .
对于在地球参考框架内完全固定的物体而言，其绝对速度必须为零，即，
Figure BDA00002559054400116
这表示：
Voe → = - Vea → = - Vc → - Vm → * cos ( ωt ) .
换言之，在所考虑的时刻t，物体在水中必须与以海流的速度相反的速度移动。由此，物体在水参考内的轨道由的积分表示，并且轨道的轨迹为图2-4中所述的复曲线。如果Vc＞Vm，那么该曲线具有图2中所示的形式。如果Vc＜Vm，那么该曲线具有图3中所示的形式。如果Vc＝Vm，那么该曲线具有图4中所示的形式。这些示图表示，根据水流，物体在水中的轨道可具有回路以及甚至拐点。
在该方法中，为了相对于地球参考框架将缆线110或任何其他地震缆线保持在准固定的位置中，使缆线110在水中沿循准固定轨道运转（即，使缆线110相对于期望路线以最大偏离限制进行运转，该期望路线为地球参考框架的固定点），准固定轨道受到最大曲率值的限制。
缆线110的长度可是其横向尺寸的至少100倍。然后，缆线110的横向阻力比其纵向阻力大得多。缆线110在水中沿着其轴线移动相对容易。相反，在水中垂直于缆线轴线对缆线进行导航则非常困难。通常，在后一种情况下，对于长度为几千米且直径为10cm的缆线而言，在水速为1海里/小时（knot，节）的情况下，阻力可为几十吨，这种阻力过高。而且，缆线110上产生的力会产生导致其断裂的应力。
通过已知的方法将缆线110保持在完全固定的位置中会需要电机装置以及施加在缆线110上的力，对于某些类型的海流而言这种力太大。比如，如果人们认为水流与图4中示出的水流相似，那么缆线的每个点需要在水中沿循与图4中的轨道相似的轨道。具体而言，并且如图5中的箭头所示，常常在水参考内，缆线110的端部A和B（以及因此所有其他点）会沿循这样的轨道，该轨道具有结实的横向元件（即，与缆线110的轴线垂直）。这会产生上述缺点。
所提出的用于保持在准固定位置内的方法因此使得能够获得保持在准固定位置中的优点，即，减少噪音、相对于拖曳降低能量成本、拖曳时允许将缆线没入水中更深处、同时减少能量消耗以及施加在缆线110上的机械力。
现在更详细地解释可如何在指定的时间段内将缆线保持在准固定位置中。
比如，如图6中所示，在电流为
Figure BDA00002559054400121
且密度可变但是方向恒定的情况下，缆线110在水流的方向上，并且沿着箭头160朝着水流移动，其速度始终与水流的速度相反。在这种情况下，缆线110在绝对参考中完全固定。缆线110沿着其轴线在水中运转，缆线不会经受过大的阻力或应力。如果水流倒转，同时保持相同的方向，如图7中所示，那么缆线110保持在相同的方向上，但是在箭头170所示的相反的指向上移动。
最大的曲率可取决于缆线110的长度L。因此，最大的曲率可以为缆线110的长度的递减函数。比如，能够具有等于q/L的最大曲率，q通常在1/4和1之间。这种相关性允许更好的地震密度。
通过这两个遥控机械装置中的一个或另一个（比如，图1中的遥控机械装置102）来适当地调动缆线110，每个遥控机械装置位于缆线110的一端A或B。这就允许快速并且简单地反转缆线110的移动方向。移动时，比如，这两个遥控机械装置中的一个在航向上拉动缆线110，同时另一个遥控机械装置有助于在缆线110内保持最小的张力。具体而言，在移动方向前面的遥控机械装置通过对其自身进行定向并且施加比后部遥控机械装置更大的拉力/张力来对缆线110进行定向。这就防止了缆线110通过横向运动离开缆线110的前端所沿循的轨道。后部遥控机械装置在缆线110轴线上沿相反方向拉动，以便施加通常大于50kg并且小于500kg的最小张力，这防止了缆线110的压缩。这两个遥控机械装置可彼此交替地拉动。通常，从一个遥控机械装置拉动到另一个遥控机械装置拉动的转变会受制于缆线的张力。比如，当所测量的张力低于预定的值时，发生这种情况。能够在较窄的限度内对遥控机械装置进行定向。
在缆线运转的步骤之前，该方法适当地包括以下步骤：提供海流的预测值；根据海流的预测值，精确地确定缆线的与期望路线对应的水内理论轨道（确定水内轨道会确保精确地沿循期望路线）；通过向理论轨道近似同时将实际轨道和理论轨道之间的偏离最小化，来确定缆线在水中的实际轨道，所述的最小化受到最大曲率的限制；缆线的运转包括缆线沿着实际轨道在水中的移动。这就允许在缆线上进行最佳地管理能量消耗以及机械应力管理。
在第一实例的一个应用中（该应用可以推广到该方法所有描述实例中），用于将缆线110保持在准固定位置中的方法包括提供海流的预测值的步骤。比如，这些值可以由专业机构提供，并且使用水流测量装置实时获得。在该实例中，该方法也包括根据海流的预测值，相对于海洋介质内的地球参考框架来确定固定轨道。为此，预测的水流可以与时间结合，以便给固定轨道提供定期参考。该方法包括这样的步骤：通过向理论轨道近似同时将准固定轨道和固定轨道之间的偏离最小化来确定准固定轨道。这种最小化受到最大曲率值的限制。这可以通过用所述限制过滤（即，使平滑）固定轨道来完成，使得过滤的（即，平滑的）轨道（即，准固定轨道）具有的曲率必须始终小于最大的曲率值。这种平滑可以包括固定轨道的插值（比如，多项式插值）或固定轨道的回归。然后，缆线沿循这样确定的准固定轨道在海洋介质内移动。
该实例可以使用实时指令来应用，能够从水流中推演所述指令并且将所述指令发送给遥控机械装置。遥控机械装置的航向由准固定轨道提供。
如上所述，能够通过积分计算周期性虚拟元件（后文中称为参考（或目标）R）的水内轨道，并且所述周期性虚拟元件比如使用常规装置保持在固定绝对位置中。由于上述原因，如果与缆线110的所有点对应的固定轨道太复杂的话，那么就不可监控所述固定轨道。然而，缆线110可沿循平滑的轨道，而没有太大的限制，这尤其避免了回路和拐点。可以在包含在缆线110长度的0.5倍到3倍之间的长度上进行平滑。图8中显示了进行这种平滑的结果，其中，实线表示固定轨道的轨迹R（即，这组位置P），混合线表示通过近似固定轨道而确定的准固定轨道的轨迹。
因此，缆线110在端部A和B处沿循准固定轨道，并且可以看到缆线在图8中处于两个不同的位置u1和u2。如图8中的情况那样，由于准固定轨道的轨迹本身可长期弯曲，所以缆线110的定向可以随着时间变化。为了使得缆线110自身能够长期这样打开，能够通过缆线的点M及该点的参考位置RM（该点遵循完全固定轨道时所应具有的位置）之间的偏离来对准固定轨道和固定轨道之间的偏离进行建模。该点M可为缆线110的任一点，比如，缆线的中间点。选择中间点会产生最好的地震密度。于是，对于整体移动，将准固定轨道和固定轨道之间的偏离最小化可以包括合并M和RM之间的距离。
在图9的配置中，用实线显示了准固定轨道的轨迹和固定轨道的轨迹，为了清晰起见所述轨迹进行偏移，且参考点RM在水内以速度
Figure BDA00002559054400141
（与实际水流相反）前进。端部B的遥控机械装置拉动缆线110，水速为
Figure BDA00002559054400151
该水速为向量
Figure BDA00002559054400152
在过滤轨道上的映射。因此，遥控机械装置受到速度的限制，以便M保持尽可能地接近RM。由于过滤轨道的限定，遥控机械装置也受到航向的限制。A处的推进器可以是不活动的或者确保最小的张力，如上所述。
这样，点M始终与RM保持最小的距离。在绝对参考中，该距离相同，这是因为这两个点RM和M经历相同的水流。因此，根据该原理，缆线110的所选点M与目标绝对位置保持具有最小距离。而且，在平滑轨道上导航的推进器B不会对缆线110施加重大的限制。
点B处的遥控机械装置可以停止拉动。遥控机械装置A和B可交换功能，则点A处的遥控机械装置通过相同的速度限制原理进行控制，而B不活动或提供最小的张力。如果在准固定轨道上的映射抵消并且改变符号，那么上述情况使得能够反转拉动方向，如图10和图11中所示。
通过这种方法，端部A或B的速度因数始终具有平滑的方向：没有明显地改变航向，使得因此移动的缆线110上没有应力。该速度的模型由参考的速度（与实际水流相反）在过滤轨道的轨迹上的映射给出：缆线110因此与该参考保持最小的距离。
如图12和图13所示，在绝对（地球）参考框架内也是如此。图12显示了在运动过程中，缆线在水参考框架内的三个连续位置（u1、u2、u3）。图13显示了在绝对参考框架内的这三个连续位置（u1、u2、u3）。所选的点M（比如，中间点）与固定点RM保持最小的距离。向量
Figure BDA00002559054400154
给出的M的绝对位置可波动，但是仅仅根据水流的高频分量（比如，潮汐分量）波动。因此，描述了与随着时间的较小封闭曲线。缆线110的定向根据频率非常低的（未过滤的）水流分量发生变化。
参看图14到图17，比如，在没有预测水流的情况下，该方法可以交替地包括实时提供目标位置的步骤（目标位置为与现有情况下的路线的确定位置对应的固定位置、以及在所有所描述实例的一般情况下根据时刻t从期望路线中推断的期望目标位置）以及朝着目标位置移动的步骤，该移动受到最大曲率值的限制。然后，重复这两个提供和移动步骤。即使未进行预测，这也能够将缆线110保持在准固定位置中。典型地，以正则区间进行重复。可替换地，所述区间可以变化并且与水流相关。在每个区间处，观察相对于固定位置的偏离，并且在考虑最大曲率值时产生这种偏离，这就能够避免使用电机装置或施加过大的应力。两个区间之间的间隔通常持续几秒到几十分钟，优选地在1到10分钟之间。
缆线110的端部A和B可以装有绝对定位装置（比如，GPS），以及用于水速、航向、物体上的张力的常规传感器。缆线的点M也可以配有相关于水和航向测量（比如，磁通门磁罗盘）的速度测量。而且，使用已知的相关装置（声学装置、磁罗盘）来定位该组件，所述相关装置在推进器（本身已知的方法）的GPS位置上进行可能地校准。
目标固定位置可为M的参考RM在绝对参考框架内的位置。因此，缆线110的任一点M（比如，中间点）为水参考框架内的必须固定的位置。
如图14中所示，朝着目标位置RM移动可包括在点P处目标位置RM在缆线110上映射的步骤以及用于计算受到最大曲率值限制的最大航向以及缆线在水中的速度的步骤。映射步骤可以包括确定与穿过RM的缆线110垂直的直线130。该垂直线称为参考线并且在点P处与缆线110相交。
参考线130用于限制该方法可包括的速度。比如，如图14中的情况那样，如果M相对于参考线130和点P在后面，那么B处的遥控机械装置加速，以便在以下时可内将M带回P上。反馈回路要求本身已知的常规技术。简单地说，该反馈回路可以导致在两个区间之间观察到的偏离并且相应地适应速度。
该方法也可以包括限制
Figure BDA00002559054400171
处的遥控机械装置的航向。这种限制可以仅仅包括目标位置RM。向量表示缆线的遥控机械装置B的拉动方向。为了在图14和图15中的情况下更靠近目标点RM，遥控机械装置B可提供端口舵。航向在每个时间单元的变化受到最大曲率的限制，从而在缆线110上不会施加过大阻力或应力。在特定的时间段，航向发生的这种变化的最大值比如能够限制轨迹的曲率，并且可以使用以下已知的公式来推断该最大值：
d&alpha; dt < V e R min
其中，Ve为缆线的水速，Rmin为最小曲率半径（与最大曲率相反），并且dt为所考虑的时间间隔。
使用上述装置（比如，位于每个遥控机械装置上以及位于缆线的某些数量的其他点（包括所选的点M）处的速度计或多普勒声纳），可以获知缆线的水速。通过整个系统的流体力学模型，也能够测量拉力、或者测量遥控机械装置（如果可用的话）的推进器的节距的旋转速度。
推进器的速度和航向增量可以由反馈回路给出，其目的在于，在遵守上述航向变化限制的同时，使参考线的点M作为优先（对于速度而言）更靠近和固定点RM。图15显示了原先的速度
Figure BDA00002559054400173
以及与这些条件相符的新递增速度
Figure BDA00002559054400174
对于图16中所示的点M已经超过参考线的情况，B处的遥控机械装置减速，同时朝着目标位置提供端口舵并具有如之前那样的相同限制。
通过降低其水速，可以在速度变成零（没有更多拉力）并且不能允许其变成负数的时刻（即，推进器B朝着缆线后面推动）算出该速度本身。此时，推进器A和B按照该顺序交换功能，B不活动，并且A在相反的方向上拉动且同时根据相同的限制具有操纵自由。在遥控机械装置提供最小张力的情况下，一旦B的拉力变成比该物体中所需要的最小张力小，则功能的转换就更早发生。
将缆线110保持在准固定位置中可以包括第一阶段和第二阶段，第一阶段用于根据可良好地预测水流的实例的方法来保持缆线，第二阶段用于根据不可良好地预测水流的方法实时地保持缆线。这种方法能够适合于保持预测数据。
具体而言，在第二阶段期间，可记录水流数据，并且该数据可用作水流预测的基础。然后，能够进入第一阶段。而且，在第一阶段期间，能够比如通过GPS监控相对于理论固定位置（具有实际海流）的偏离。实际上，水流预测不需要完全准确，并且在长时间段内在所确定的固定轨道和理论固定轨道之间可能存在偏离。一旦到达偏离临界值，那么能够进入第一阶段。因此，通常能够根据可用的预测值和/或相对于固定位置的偏离，在第一阶段和第二阶段之间进行切换。
再次，对于A和B（以及甚至中间点）而言，各种限制所需要的所有数据可以来自GPS位置、推进器施加的张力、速度计或多普勒声纳、舵角等等。这种数据馈送计算机程序，根据所给定的目标点，该计算机程序将所需要的速度和舵令传送给推进器。
该方法也可以根据第二实例实施，第一实例的教导内容可用于该第二实例。第二实例与第一实例的不同之处在于，期望路线为连续直线。因此，期望缆线相对于地球参考框架沿着直线移动。第二实例的方法允许纵向扫描要勘探的底土区域。在该实例中，震源的移动可以包括沿循与缆线基本垂直并且优选地基本上在缆线中间穿过的线路的若干个部分。在与缆线连接的参考框架内，震源因此沿着该线路进行来回移动。由此建立沿着缆线的长度延伸的波发射点的网格。
该方法也可以根据第三实例实施，第一实例的教导内容可用于该第三实例。第三实例与第一实例的不同之处在于，期望路线包括缆线相对于地球参考框架的横向移动。在该实例中，震源的移动可以包括与缆线基本平行的线路的轨道，这些线路位于该装置的两个中心缆线之间。由此建立在与缆线的长度横切的方向上延伸的波发射点的网格。这种情况可对应于取决于水流的恒定分量的缆线漂移情况。
该方法的第二和第三实例具有与第一实例相似的优点。由于期望路线受制于相对于地球参考框架的最大速度值，所以震源有时间扫描该区域以产生波，并且因此，地震密度仅仅受到很小的影响。最大速度值小于1海里/小时，优选地小于0.5海里/小时，优选地小于0.2海里/小时。然而，可扫描更大的区域，并且由于水流的恒定分量所带来的益处同时可以避免周期性测量的不连续性，使得只要该路线具有所述分量的方向则缆线就相对于地球参考框架移动。
该方法通常可以包括测量水速的步骤。该测量可用作该方法的其他步骤的基础。比如，所测量的速度可限制最大曲率和/或航向变化。使用测量装置可以获得测量速度。该速度可以为遥控机械装置的速度，或者优选地为没入水中的缆线的端部的速度，或者沿着缆线或缆线的中间的速度。比如，表面水流可能与100m深处的水流不同。因此，在可预测表面水流，但是缆线没入水中的情况下，所测量的速度可以用于使预测与缆线所处的深度相适应。
这样，计算机程序可以包含用于实施上述方法的指令。这个计算机指令可以储存在可能裂开的常规介质上，比如，CD-ROM、硬盘驱动器、或其他类型的存储器。
地震勘探装置可以包括具有传感器的一条或多条缆线，比如，缆线110；以及计算单元，用于缆线110在水中的运转，该运转受到水内最大轨道曲率值以及相对于地球参考框架内的期望路线的最大偏离值的限制，该路线适当地受制于相对于地球参考框架的最大速度值。具体而言，该装置特别适合于实施上述的方法。
这种装置的使用寿命比现有技术的地震勘探系统的长，这是因为在缆线上施加的应力更小。而且，该装置消耗更少的能量。该缆线也可以具有两个遥控机械装置，每个遥控机械装置与缆线的一端连接。该缆线也可以具有镇重物。
该装置可以包括适合于各自通过上述方式彼此基本平行地保持在准固定位置中的多条缆线。然而，这些缆线优选地能够相对于彼此自由地运转，以便没有附接装置（比如，扫雷器）会阻碍该装置的纵向移动。
图18显示了具有基本平行的多条缆线110的装置100的俯视图。而且，图18显示了震源212沿循与缆线110基本垂直且优选地基本上在缆线的中间点M处穿过的路线200。在沿循路线200的过程中，线路200具有震源212进行发射的点210。在沿循路线200的过程中，点215表示（在地球参考框架内）先前的发射，缆线的移动方向沿着地球参考框架内的箭头216。图19显示了缆线移动的反馈回路的一个实例。在该实例中，缆线受制于海流，并且缆线和水的移动抵消该水流。在该实例中，缆线移动受制于水流。在该实例中，缆线也设有两个遥控机械装置，每个遥控机械装置与缆线的一端连接，由图19中的“遥控机械装置1”和“遥控机械装置2”表示。缆线的移动沿循包括算法199的反馈回路，所述算法将以下参数用作输入：
通过GPS所获得的每个遥控机械装置的位置（190和191），
从期望路线中获得的期望目标位置192，
通过GPS、声学装置、深度传感器和罗盘所获得的缆线M中间点的计算位置193，
通过多普勒探头所测量的缆线的水速194，
海流的预测195，
每个遥控机械装置的水流航向196，以及
每个遥控机械装置在缆线上施加的水流张力197。
作为输出200，算法199为每个遥控机械装置提供新航向以及提供由每个遥控机械装置在缆线上施加的新张力。该算法可以从本领域的技术人员已知的算法中选择。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于在水生介质内进行地震勘探的方法，使用包括设有传感器（106）的至少一条地震缆线（110）以及至少一个移动震源的装置，所述方法包括以下步骤：
-用两个遥控机械装置（102）在水中移动所述缆线，每个遥控机械装置位于所述缆线的一个端部处并且保持所述缆线中的张力，所述缆线的移动将所述缆线相对于地球参考框架中的期望路线的偏离最小化，所述缆线的移动还受水中的最大轨道曲率值的限制，并且与此同时，
-在与所述缆线连接的参考框架内移动所述震源，通过所述震源发射波，并且通过所述缆线感测所述波的反射。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述缆线受制于海流并且所述缆线在水中的移动抵消了所述海流。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述路线受制于相对于所述地球参考框架的最大速度值，并且所述最大速度值小于1海里/小时，优选地小于0.5海里/小时，优选地小于0.2海里/小时。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述装置包括在整个所述方法中基本上彼此平行的多条缆线。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述装置包括15至25条缆线，优选地包括20条缆线，所述缆线的长度优选地在1至20km之间，优选地在2至6km之间，优选地大约为4km，或者在6至14km之间，优选地大约为8km，所述缆线彼此相隔的距离在100至1000m之间，优选地在200至800m之间，优选地在350至450m之间。
6.根据权利要求1至5的其中一项所述的方法，其中，所述期望路线包括所述地球参考框架的在一时间段内固定的位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述震源的移动包括沿循与所述缆线基本上垂直并且优选地基本上在所述缆线的中间点穿过的线路，所述时间段基本上等于沿循所述线路的持续时间。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述路线包括所述地球参考框架的其他位置，每个其他位置固定相应的时间段，并且所述震源的移动包括在相应的时间段内沿循所述线路，每个相应的时间段基本上等于沿循所述线路的持续时间。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述路线也包括所述缆线在所述地球参考框架的固定位置之间的纵向移动。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述震源的移动包括沿循与所述缆线基本上垂直的多条线路，所述时间段基本上等于沿循这些线路的持续时间。
11.根据权利要求1至5的其中一项所述的方法，其中，所述期望路线为直线。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述震源的移动包括多次沿循与所述缆线基本垂直并且优选地基本上在所述缆线的中间点穿过的线路。
13.根据权利要求1至5的其中一项所述的方法，其中，所述路线包括所述缆线相对于所述地球参考框架的横向移动。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述震源的移动包括与所述缆线基本平行的线路的轨道，所述线路处于所述装置的两条中央缆线之间。
15.根据权利要求1至14的其中一项所述的方法，其中，所述最大曲率取决于所述缆线的长度和水速。
16.根据权利要求1至15的其中一项所述的方法，包括测量所述水速。
17.根据权利要求1至16的其中一项所述的方法，其中，在所述运转中的时刻，所述两个遥控机械装置中的一个通过对所述航向定向来调动所述缆线，同时另一个遥控机械装置保持所述缆线中的最小张力。
18.根据权利要求1至17的其中一项所述的方法，其中，所述两个遥控机械装置交替地调动所述缆线。
19.根据权利要求1至18的其中一项所述的方法，在移动所述缆线的步骤之前，包括以下步骤：
-提供所述海流的预测值；
-根据所述海流的预测值，确定所述缆线在水中的与所述期望路线精确对应的理论轨道；
-通过近似所述理论轨道同时将实际轨道与所述理论轨道之间的偏离最小化，来确定所述缆线在水中的所述实际轨道，所述最小化受到所述最大曲率的限制；
-所述缆线在水中沿循所述实际轨道移动。
20.根据权利要求1至18的其中一项所述的方法，其中，在水中移动所述缆线的步骤包括以下子步骤：
-从所述期望路线实时提供期望目标位置；
-朝着所述目标位置移动，所述移动受到所述最大曲率的限制；
-重复提供和移动这两个子步骤。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，朝着所述目标位置移动包括：
在所述缆线上映射所述目标位置的步骤以及计算受所述最大曲率值和所述缆线在水中的速度限制的最大航向的步骤。
22.根据权利要求19至21的其中一项所述的方法，包括：
-根据权利要求19所述的第一地震勘探阶段，以及
-根据权利要求20或21所述的第二地震勘探阶段。
23.根据权利要求22所述的方法，包括根据可用的预测值和/或相对于所述目标位置的偏离而在所述第一阶段与所述第二阶段之间切换。
24.一种地震勘探装置，包括：
-设有传感器（106）以及两个遥控机械装置（102）的至少一条缆线（110），每个遥控机械装置位于所述缆线的一个端部处以使所述缆线移动并且保持所述缆线中的张力；
-计算单元，用于确定所述缆线在水中的移动，所述缆线的移动使所述缆线相对于所述地球参考框架内的期望路线的偏离最小化，所述缆线的移动也受到水中的最大轨道曲率值的限制。
25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述缆线还设有镇重物（104）。
26.根据权利要求25所述的装置，其中，在所述移动的时刻，所述两个遥控机械装置中的一个通过对所述航向进行定向来调动所述缆线，而另一个遥控机械装置保持所述缆线内的最小张力，所述两个遥控机械装置能够交替地调动所述缆线。
27.根据权利要求24至26的其中一项所述的装置，也包括用于测量所述缆线的水速的装置。
28.根据权利要求24至27的其中一项所述的装置，其中，所述缆线具有的长度优选地在1至20km之间，优选地在2至6km之间，优选地大约为4km，或者在6至14km之间，优选地大约为8km。
29.根据权利要求24至28的其中一项所述的装置，包括能够相对于彼此被自由地调动的多条缆线。
30.一种用于在水生介质内部署包括设有传感器（106）的至少一条地震缆线（110）的装置的方法，所述方法包括以下步骤：用两个遥控机械装置（102）在水中移动所述缆线，每个遥控机械装置位于所述缆线的一个端部处以使所述缆线移动并保持所述缆线中的张力，所述缆线的移动将所述缆线相对于所述地球参考框架内的期望路线的偏离最小化，所述缆线的移动也受到水中的最大轨道曲率值的限制。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述期望路线包括所述地球参考框架的在一时间段内固定的位置。
32.根据权利要求30或31所述的方法，其中，所述缆线受制于海流并且所述缆线在水中的移动抵消了所述海流。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述缆线的移动受制于所述海流。
34.根据权利要求1至23或权利要求30至33中的任一项所述的方法，其中，所述缆线的移动沿循一反馈回路，所述反馈回路包括用以下项目作为输入的算法：每个遥控机械装置的位置、来自所述期望路线的期望目标位置、所述缆线的中间点的计算位置、所述缆线的测量水速、所述海流的预测、每个遥控机械装置的当前航向和/或每个遥控机械装置在所述缆线上施加的当前张力，并且所述算法提供以下项目作为输出：每个遥控机械装置的新航向和/或每个遥控机械装置在所述缆线上所施加的新张力。

Claims (35)

1.一种用于在水生介质内进行地震勘探的方法，使用包括设有传感器（106）的至少一条地震缆线（110）以及至少一个移动震源的装置，所述方法包括以下步骤：
-在水中移动所述缆线，所述缆线的移动将所述缆线相对于地球参考框架中的期望路线的偏离最小化，所述缆线的移动还受水中的最大轨道曲率值的限制，并且与此同时，
-在与所述缆线连接的参考框架内移动所述震源，通过所述震源发射波，并且通过所述缆线感测所述波的反射。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述缆线受制于海流并且所述缆线在水中的移动补偿了所述海流。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述路线受制于相对于所述地球参考框架的最大速度值，并且所述最大速度值小于1海里/小时，优选地小于0.5海里/小时，优选地小于0.2海里/小时。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述装置包括在整个所述方法中基本上彼此平行的多条缆线。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述装置包括15至25条缆线，优选地包括20条缆线，所述缆线的长度优选地在1至20km之间，优选地在2至6km之间，优选地大约为4km，或者在6至14km之间，优选地大约为8km，所述缆线彼此相隔的距离在100至1000m之间，优选地在200至800m之间，优选地在350至450m之间。
6.根据权利要求1至5的其中一项所述的方法，其中，所述期望路线包括所述地球参考框架的在一时间段内固定的位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述震源的移动包括沿循与所述缆线基本上垂直并且优选地基本上在所述缆线的中间点穿过的线路，所述时间段基本上等于沿循所述线路的持续时间。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述路线包括所述地球参考框架的其他位置，每个其他位置固定相应的时间段，并且所述震源的移动包括在相应的时间段内沿循所述线路，每个相应的时间段基本上等于沿循所述线路的持续时间。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述路线也包括所述缆线在所述地球参考框架的固定位置之间的纵向移动。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述震源的移动包括沿循与所述缆线基本上垂直的多条线路，所述时间段基本上等于沿循这些线路的持续时间。
11.根据权利要求1至5的其中一项所述的方法，其中，所述期望路线为直线。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述震源的移动包括多次沿循与所述缆线基本垂直并且优选地基本上在所述缆线的中间点穿过的线路。
13.根据权利要求1至5的其中一项所述的方法，其中，所述路线包括所述缆线相对于所述地球参考框架的横向移动。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述震源的移动包括与所述缆线基本平行的线路的轨道，所述线路处于所述装置的两条中央缆线之间。
15.根据权利要求1至14的其中一项所述的方法，其中，所述最大曲率取决于所述缆线的长度和水速。
16.根据权利要求1至15的其中一项所述的方法，包括测量所述水速。
17.根据权利要求1至16的其中一项所述的方法，其中，所述缆线通过两个遥控机械装置（102）调动，每个遥控机械装置位于所述缆线的一端处并且保持所述缆线中的张力。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述运转中的时刻，所述两个遥控机械装置中的一个通过对所述航向定向来调动所述缆线，同时另一个遥控机械装置保持所述缆线中的最小张力。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述两个遥控机械装置交替地调动所述缆线。
20.根据权利要求1至19的其中一项所述的方法，在移动所述缆线的步骤之前，包括以下步骤：
-提供所述海流的预测值；
-根据所述海流的预测值，确定所述缆线在水中的与所述期望路线精确对应的理论轨道；
-通过近似所述理论轨道同时将实际轨道与所述理论轨道之间的偏离最小化，来确定所述缆线在水中的所述实际轨道，所述最小化受到所述最大曲率的限制；
-所述缆线在水中沿循所述实际轨道移动。
21.根据权利要求1至19的其中一项所述的方法，其中，在水中移动所述缆线的步骤包括以下子步骤：
-从所述期望路线实时提供期望目标位置；
-朝着所述目标位置移动，所述移动受到所述最大曲率的限制；
-重复提供和移动这两个子步骤。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，朝着所述目标位置移动包括：
在所述缆线上映射所述目标位置的步骤以及计算受所述最大曲率值和所述缆线在水中的速度限制的最大航向的步骤。
23.根据权利要求20至22的其中一项所述的方法，包括：
-根据权利要求20所述的第一地震勘探阶段，以及
-根据权利要求21或22所述的第二地震勘探阶段。
24.根据权利要求23所述的方法，包括根据可用的预测值和/或相对于所述目标位置的偏离而在所述第一阶段与所述第二阶段之间切换。
25.一种地震勘探装置，包括：
-设有传感器（106）的至少一条缆线（110）；
-计算单元，用于确定所述缆线在水中的移动，所述缆线的移动使所述缆线相对于所述地球参考框架内的期望路线的偏离最小化，所述缆线的移动也受到水中的最大轨道曲率值的限制。
26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述缆线还设有两个遥控机械装置（102）和镇重物（104），每个遥控机械装置连接到所述缆线的一端。
27.根据权利要求26所述的装置，其中，在所述移动的时刻，所述两个遥控机械装置中的一个通过对所述航向进行定向来调动所述缆线，而另一个遥控机械装置保持所述缆线内的最小张力，所述两个遥控机械装置能够交替地调动所述缆线。
28.根据权利要求25至27的其中一项所述的装置，也包括用于测量所述缆线的水速的装置。
29.根据权利要求25至28的其中一项所述的装置，其中，所述缆线具有的长度优选地在1至20km之间，优选地在2至6km之间，优选地大约为4km，或者在6至14km之间，优选地大约为8km。
30.根据权利要求25至29的其中一项所述的装置，包括能够相对于彼此被自由地调动的多条缆线。
31.一种用于在水生介质内部署包括设有传感器（106）的至少一条地震缆线（110）的装置的方法，所述方法包括以下步骤：在水中移动所述缆线，所述缆线的移动将所述缆线相对于所述地球参考框架内的期望路线的偏离最小化，所述缆线的移动也受到水中的最大轨道曲率值的限制。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述期望路线包括所述地球参考框架的在一时间段内固定的位置。
33.根据权利要求31或32所述的方法，其中，所述缆线受制于海流并且所述缆线在水中的移动补偿了所述海流。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述缆线的移动受制于所述海流。
35.根据权利要求1至24或权利要求31至34中的任一项所述的方法，其中，所述缆线还设有两个遥控机械装置（102），每个遥控机械装置连接到所述缆线的一端，并且所述缆线的移动沿循一反馈回路，所述反馈回路包括用以下项目作为输入的算法：每个遥控机械装置的位置、来自所述期望路线的期望目标位置、所述缆线的中间点的计算位置、所述缆线的测量水速、所述海流的预测、每个遥控机械装置的当前航向和/或每个遥控机械装置在所述缆线上施加的当前张力，并且所述算法提供以下项目作为输出：每个遥控机械装置的新航向和/或每个遥控机械装置在所述缆线上所施加的新张力。
CN2011800286893A 2010-06-10 2011-06-10 在水生介质内进行地震勘探的方法和装置以及部署方法 Pending CN103052893A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1054616A FR2961317B1 (fr) 2010-06-10 2010-06-10 Procede de prospection sismique en milieu aquatique
FR1054616 2010-06-10
PCT/EP2011/059747 WO2011154545A2 (fr) 2010-06-10 2011-06-10 Procede de deploiement, procede et dispositif de prospection sismique en milieu aquatique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103052893A true CN103052893A (zh) 2013-04-17

Family

ID=43126872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800286893A Pending CN103052893A (zh) 2010-06-10 2011-06-10 在水生介质内进行地震勘探的方法和装置以及部署方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9529107B2 (zh)
CN (1) CN103052893A (zh)
AU (1) AU2011263645B2 (zh)
BR (1) BR112012030767A2 (zh)
CA (1) CA2801294C (zh)
FR (1) FR2961317B1 (zh)
GB (1) GB2495655B (zh)
MX (1) MX2012014452A (zh)
NO (1) NO345753B1 (zh)
WO (1) WO2011154545A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108027449A (zh) * 2015-07-07 2018-05-11 离子地球物理学公司 经牵引的地震节点

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2940838B1 (fr) 2009-01-05 2012-12-28 Michel Manin Procede et dispositif ameliores de prospection sismique marine
FR2961317B1 (fr) 2010-06-10 2014-01-17 Kietta Procede de prospection sismique en milieu aquatique
FR2990028B1 (fr) * 2012-04-25 2014-05-16 Kietta Acquisition de donnees sismiques
CN104052969A (zh) * 2014-06-12 2014-09-17 上海海洋大学 一种水下led集鱼灯电力载波摄像系统
FR3043791B1 (fr) 2015-11-17 2018-11-16 Kietta Controle de la profondeur d'un cable sismique
FR3046129B1 (fr) 2015-12-24 2019-01-25 Kietta Navire autonome de surface
GB201604941D0 (en) * 2016-03-23 2016-05-04 Viper Subsea Technology Ltd Monitoring arrangement
FR3054890B1 (fr) * 2016-08-02 2019-07-05 Kietta Controle de la position horizontale d’un cable sismique
CN110220499B (zh) * 2019-05-28 2022-01-07 潍坊新力蒙水产技术有限公司 海底搜寻绘图系统
CN114543907B (zh) * 2022-02-14 2022-09-16 珠江水利委员会珠江流域水土保持监测中心站 基于水冲量原理的多层面明渠便携式测流装置及测流方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4314363A (en) * 1980-06-25 1982-02-02 Western Geophysical Company Of America Marine seismic cable handler
US6456565B1 (en) * 1999-06-22 2002-09-24 Thomson Marconi Sonar S.A.S. System for undersea seismic prospecting
CN1656390A (zh) * 2002-05-23 2005-08-17 输入/输出公司 基于gps的水下拖缆定位系统
CN1947032A (zh) * 2004-03-17 2007-04-11 维斯特恩格科地震控股有限公司 海上地震测量方法和系统
WO2009026002A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Fairfield Industries, Inc. Seismic sensor transfer device
CN101435877A (zh) * 2007-10-10 2009-05-20 瑟塞尔公司 用于模拟至少一个拖缆的定位的方法
CN101726756A (zh) * 2009-12-23 2010-06-09 上海交通大学 转动型海洋地震拖缆位置控制器

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3359536A (en) 1963-12-12 1967-12-19 Texas Instruments Inc Control of marine seismic systems
US3436776A (en) 1967-02-23 1969-04-08 Texas Instruments Inc Self-ballasting streamer
FR2218571B1 (zh) * 1973-02-21 1976-05-14 Erap
US4404664A (en) * 1980-12-31 1983-09-13 Mobil Oil Corporation System for laterally positioning a towed marine cable and method of using same
NO161090C (no) * 1983-04-29 1989-06-28 Norske Stats Oljeselskap Fremgangsmaate til posisjonsbestemmelse av marin seismisk mottagerkabel.
NO850948L (no) 1984-03-12 1985-09-13 Atlantic Richfield Co Fremgangsmaate og system til seismiske undersoekelser til havs
US4745583A (en) 1986-12-18 1988-05-17 Exxon Production Research Company Marine cable system with automatic buoyancy control
US5166905A (en) * 1991-10-21 1992-11-24 Texaco Inc. Means and method for dynamically locating positions on a marine seismic streamer cable
AU740881B2 (en) 1997-06-12 2001-11-15 Ion Geophysical Corporation Depth control device for an underwater cable
GB9713973D0 (en) 1997-07-03 1997-09-10 Secr Defence Depth control device
US6285956B1 (en) * 1997-12-30 2001-09-04 Westerngeco, Llc Marine Seismic tow system
US6590831B1 (en) 1997-12-30 2003-07-08 Westerngeco L.L.C. Method and apparatus for controlling and optimizing seismic data acquisition
US6028817A (en) 1997-12-30 2000-02-22 Western Atlas International, Inc. Marine seismic system with independently powered tow vehicles
NO310128B1 (no) * 1999-08-17 2001-05-21 Petroleum Geo Services As System for styring av seismiske slep ved å variere vaierlengden mellom fartöyet og hver deflektor
US7239577B2 (en) 2002-08-30 2007-07-03 Pgs Americas, Inc. Apparatus and methods for multicomponent marine geophysical data gathering
US20050128874A1 (en) * 2003-12-15 2005-06-16 Chevron U.S.A. Inc. Methods for acquiring and processing seismic data from quasi-simultaneously activated translating energy sources
FR2870509B1 (fr) 2004-05-18 2007-08-17 Cybernetix Sa Dispositif de controle de la navigation d'un objet sous-marin remorque
US7391673B2 (en) * 2005-12-12 2008-06-24 Bp Corporation North America Inc. Method of wide azimuth seismic acquisition
US7112111B1 (en) 2005-12-22 2006-09-26 David Cameron King Closed loop buoyancy system
US7411863B2 (en) 2006-03-10 2008-08-12 Westerngeco L.L.C. Marine seismic data acquisition systems and methods
US7933163B2 (en) * 2006-07-07 2011-04-26 Kongsberg Seatex As Method and system for controlling the position of marine seismic streamers
FR2940838B1 (fr) * 2009-01-05 2012-12-28 Michel Manin Procede et dispositif ameliores de prospection sismique marine
US20110176383A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-21 Fairfield Industries Incorporated Method and apparatus for accurate placement of ocean bottom seismic instrumentation
FR2961317B1 (fr) 2010-06-10 2014-01-17 Kietta Procede de prospection sismique en milieu aquatique

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4314363A (en) * 1980-06-25 1982-02-02 Western Geophysical Company Of America Marine seismic cable handler
US6456565B1 (en) * 1999-06-22 2002-09-24 Thomson Marconi Sonar S.A.S. System for undersea seismic prospecting
CN1656390A (zh) * 2002-05-23 2005-08-17 输入/输出公司 基于gps的水下拖缆定位系统
CN1947032A (zh) * 2004-03-17 2007-04-11 维斯特恩格科地震控股有限公司 海上地震测量方法和系统
WO2009026002A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Fairfield Industries, Inc. Seismic sensor transfer device
CN101435877A (zh) * 2007-10-10 2009-05-20 瑟塞尔公司 用于模拟至少一个拖缆的定位的方法
CN101726756A (zh) * 2009-12-23 2010-06-09 上海交通大学 转动型海洋地震拖缆位置控制器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴庐山等: "海上地震数据采集技术方法的新进展-兼论"探宝号"的技术改造", 《南海地质研究》 *
杨剑等: "船载勘探系统拖缆定位技术进展", 《第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108027449A (zh) * 2015-07-07 2018-05-11 离子地球物理学公司 经牵引的地震节点
CN108027449B (zh) * 2015-07-07 2020-11-10 离子地球物理学公司 经牵引的地震节点
US11163077B2 (en) 2015-07-07 2021-11-02 Ion Geophysical Corporation Towed seismic node

Also Published As

Publication number Publication date
MX2012014452A (es) 2013-02-26
GB2495655A (en) 2013-04-17
GB201300208D0 (en) 2013-02-20
CA2801294C (en) 2018-05-29
GB2495655B (en) 2015-11-18
FR2961317A1 (fr) 2011-12-16
NO345753B1 (no) 2021-07-12
WO2011154545A2 (fr) 2011-12-15
WO2011154545A3 (fr) 2012-06-07
CA2801294A1 (en) 2011-12-15
WO2011154545A4 (fr) 2012-08-16
US9529107B2 (en) 2016-12-27
AU2011263645B2 (en) 2015-03-12
NO20130038A1 (no) 2013-01-08
BR112012030767A2 (pt) 2020-09-01
FR2961317B1 (fr) 2014-01-17
AU2011263645A1 (en) 2013-01-31
US20130201790A1 (en) 2013-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103052893A (zh) 在水生介质内进行地震勘探的方法和装置以及部署方法
US7411863B2 (en) Marine seismic data acquisition systems and methods
CA2748906C (en) Enhanced method and device for aquatic seismic prospecting
RU2451309C2 (ru) Сейсмокоса, отслеживающая морское дно
US10248886B2 (en) System and method for underwater distance measurement
Clare et al. Lessons learned from the monitoring of turbidity currents and guidance for future platform designs
CN108761470A (zh) 一种基于拖缆形态方程解析的目标定位方法
US20190233070A1 (en) Catenary modeling for a plurality of deployment lines for an offshore seismic system
Vestgard et al. HUGIN 3000 AUV for deepwater surveying
KR101646984B1 (ko) 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 탈부착식 디플렉터 시스템
KR101656860B1 (ko) 분리형 3차원 해양 탄성파 탐사를 위한 베인 각도조절식 디플렉터 시스템
Hovland et al. Detailed sea bed mapping for a pipeline across the Norwegian trench
Ryan et al. Cruise report for C1-94-OW; reconnaissance high resolution geopulse data acquired for seismic hazard studies along the Columbia River from July 18-22, 1994
CN106646633A (zh) 水域走航式探测海底气体喷发的系统及方法
Waluś et al. The concept of marine seismic research quality coefficient of improve its accuracy and efficiency
Khan et al. Development of a 5 degree-of-freedom Towfish and its Control Strategy
Eden et al. uk Experience of the Uses of Submersibles in the Geological Survey of Continental Shelves
Zitellini et al. PROJECT BIGSETS: REPORT ON SEISMIC AND MAGNETIC INVESTIGATIONS DURING CRUISE BS98 WITH R/V Urania
McHale et al. At sea test: Hawaii deepwater cable program
Seto et al. Modeling of a Towed Array: Scale Model Experiments and Numerical Simulations
Gillon The Role of the ROV Within Integrated Geotechnical and Hydrographic Site Investigation
Noyes Inspection methods for underwater cables

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130417