CN103412334A - 一种用于海上地震勘探的双源地震勘探方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海上地震勘探的双源地震勘探方法及系统，该方法包括如下步骤：检测勘探船当前位置并计算其到达预测炮点的时间，在到达预测炮点之前Tms向控制装置发出触发信号；接收触发信号后产生随机数组序列An（S，T1，T2），并按随机数组序列An（S，T1，T2）向第一枪控系统和第二枪控系统发出激发信号；接收所述激发信号后激发第一震源和第二震源；感测所述第一震源和第二震源引发的地震波并产生相应的第一地震数据和第二地震数据；接收并将所述第一地震数据和第二地震数据记录在一个记录道上。本发明不改变地震采集作业船常规拖带方式，在增加少量作业成本的情况下获得成倍的地震资料，以满足深层地震勘探的需要。

Description

一种用于海上地震勘探的双源地震勘探方法及系统

技术领域

本发明涉及海洋地球物理勘探领域，尤其涉及一种用于海上地震勘探的双源地震勘探方法及系统。

背景技术

海洋地球物理勘探（marine geophysical surveying）系统是用于从湖或海洋的水体底部以下的地层采集地球物理数据的系统，如海洋地震数据采集系统、海洋地震勘探系统和电磁勘探系统等。海洋地震勘探系统通常包括具有船载导航、地震能源控制和地球物理数据记录设备的地震勘探船。地震勘探船通常在船后拖拽一条或多条传感器拖缆。地震能源控制设备在选定时间上激发一个或多个地震能源。最终将传感器拖缆上的各个传感器响应于检测到的地震能量生成的信号传导至记录设备。在记录系统中相对于时间记录由每一传感器生成的信号。后续即可对所记录的信号进行解释以推断水体底部以下的地层的结构和组成。

随着石油能源消费量的不断提高，越来越多的石油资源将被勘探出来。在全球海洋油气探明储量中，目前浅海仍占主导地位，但随着石油勘探技术的进步，已经逐渐进军深海，勘探目的层也已经由浅层向深层逐步发展。

常规海上地震采集方式由于受作业船舶拖力、电缆长度和资料记录长度等因素限制，三维地震资料的覆盖次数达到80次基本上已经是极限。目前，国际流行的高覆盖次数海上地震勘探，基本局限于多方位角和宽方位角勘探技术，但由于这些技术的作业成本非常高，生产中很难大面积推广应用。

相关技术中运用海上地震采集技术进行海上石油资源勘探时，通常采用如下的作业方式：勘探船在船后拖带左右两个空气枪震源和多条数字电缆，船载导航每隔S米发出点炮脉冲，枪控系统接收该点炮脉冲后交替激发左右两个空气枪震源。其中，S为根据地质需求设计的炮间距。同时，仪器记录地震数据时，每个记录道记录单震源的一炮数据。此种常规方案，地震资料覆盖次数少，仅可满足中浅层勘探需求，不能满足深层地震成像，尤其是复杂构造精确成像的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对相关海上地震采集作业技术中存在的地震资料覆盖次数少，无法满足深层地震勘探需要的缺陷，提供一种提高地震资料覆盖次数的用于海上地震勘探的双源地震勘探方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于海上地震勘探的双源地震勘探方法，包括如下步骤：

S1：检测勘探船当前位置并计算其到达预测炮点的时间，在到达预测炮点之前Tms向控制装置发出触发信号；

S2：控制装置接收触发信号后产生随机数组序列An（S，T1，T2），其中，S表示选择先激发的第一震源，T1、T2分别表示第一震源和第二震源激发的偏移时间；并按随机数组序列An（S，T1，T2）向第一枪控系统和第二枪控系统发出激发信号；

S3：所述第一枪控系统和第二枪控系统接收所述激发信号后激发第一震源和第二震源；

S4：感测所述第一震源和第二震源引发的地震波并产生相应的第一地震数据和第二地震数据；

S5：接收所述第一地震数据和第二地震数据，并将所述第一地震数据和第二地震数据记录在一个记录道上，完成数据采集。

在本发明所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探方法中，所述步骤S1中的Tms取值为300ms～400ms。

在本发明所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探方法中，所述的步骤S2中的偏移时间是震源激发时偏移控制装置接收触发信号之时的时间。

在本发明所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探方法中，所述步骤S2中第一震源的激发的偏移时间T1的取值为0～450ms；第二震源的激发的偏移时间T2的取值为（T1+150）～600ms。

在本发明所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探方法中，所述步骤S3中激发第一震源和第二震源时，同时记录被激发震源的标识和激发时间，用以后续对所述记录道中记录的第一地震数据和第二地震数据进行处理。

本发明还提供一种用于海上地震勘探的双源地震勘探系统，包括：

位置检测装置：检测勘探船当前位置并计算其到达预测炮点的时间，在到达预测炮点之前Tms向控制装置发出触发信号；

控制装置：用于接收触发信号，并产生随机数组序列An（S，T1，T2），其中，S表示选择先激发的第一震源，T1、T2分别表示第一震源和第二震源激发的偏移时间；按随机数组序列An（S，T1，T2）给枪控系统发出激发信号；

枪控系统：包括第一枪控系统和第二枪控系统，用于接收控制装置发出的激发信号，分别激发第一震源和第二震源；

地震传感器：用于感测所述第一震源和第二震源引发的地震波并产生相应的第一地震数据和第二地震数据；

记录装置：接收所述第一地震数据和第二地震数据，并将所述第一地震数据和第二地震数据记录在一个记录道上，完成数据采集。

在本发明用于海上地震勘探的双源地震勘探系统中，所述的位置检测装置包括用于检测勘探船当前位置的位置检测模块、用于计算勘探船到达预测炮点时间并产生触发信号的第一处理器模块和与第一处理器模块相连的用于发射触发信号的第一信号发射模块。

在本发明用于海上地震勘探的双源地震勘探系统中，所述的控制装置包括用于接收触发信号的信号接收模块、用于产生随机数组序列An（S，T1，T2）并依该随机数组序列An（S，T1，T2）产生激发信号的第二处理器模块和与二处理器模块相连的用于发射激发信号的第二信号发射模块。

在本发明用于海上地震勘探的双源地震勘探系统中，所述的控制装置还包括与第二处理器模块相连的用于存储随机数组序列An（S，T1，T2）的存储模块。

在本发明用于海上地震勘探的双源地震勘探系统中，所述的记录装置包括激发记录模块，用以激发第一震源和第二震源时，同时记录被激发震源的标识和激发时间，用以后续对所述记录道中记录的第一地震数据和第二地震数据进行处理。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明所提供用于海上地震勘探的双源地震勘探方法及系统，在不改变现有地震作业船常规拖带方式及设备的情况下，通过增加一控制装置和一枪控系统，利用控制装置产生随机数组序列An（S，T1，T2）向两枪控系统发出激发信号，通过改变震源激发顺序和时间，增大了激发密度，在增加少量作业成本的情况下获得成倍的地震资料，使地震资料的覆盖次数成倍增加，从而提高地震资料信噪比，以满足深层地震勘探的需要。有很好的经济效益和实用性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明所述用于海上地震勘探的双源地震勘探系统的结构示意图。

图2是本发明所述用于海上地震勘探的双源地震勘探方法的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

当前用于海上地震勘探系统，其海上地震勘探作业船水下设备拖带方式，是在勘探船后拖带左右两个空气枪震源和多条数字电缆，每隔S米左右震源交替激发，即当震源被激发时，能量通过海水，经过海底向地层深部传播，一部分能量透过地层向下传播，一部分能量被地层界面反射向上传播，被沉放于海水中一定深度的传感器拖缆装载的多个纵向隔开的地震传感器所接收，并记录下来。

本发明的构思是在不改变海上地震勘探作业船水下设备拖带方式情况下，通过增加一枪控系统和控制装置，来改变震源（即第一震源和第二震源）激发顺序和时间，同时配合改变仪器记录方式，来增加地震资料的覆盖次数。

图1为本发明用于海上地震勘探的双源地震勘探系统的结构示意图。由图1可见，该系统包括：位置检测装置、控制装置、枪控系统、地震传感器和记录装置。

位置检测装置用于检测勘探船当前位置并计算其到达预测炮点的时间，在到达预测炮点之前Tms向控制装置发出触发信号，其中Tms的取值为300ms～400ms。具体来说，在勘探船进行勘探过程中，当一般行船速度及预测炮点间的距离，勘探船在两预测炮点间行驶需经12～30s，该位置检测装置内设有用于检测勘探船当前位置的位置检测模块、利用位置检测模块检测到的当前位置计算勘探船到达下一个预测炮点时间的时间并产生触发信号的第一处理器模块和与第一处理器模块相连的用于发射触发信号的第一信号发射模块。第一处理器模块在距离下一个预测炮点300ms～400ms前产生触发信号，使得其后的数据采集可以近距离地采集预测炮点附近的地震数据，有利于提高地震数据的有效性。

控制装置上设有用于接收位置检测装置发送的触发信号的信号接收模块、用于产生随机数组序列An（S，T1，T2）并依该随机数组序列An（S，T1，T2）产生激发信号的第二处理器模块和与二处理器模块相连的用于发射激发信号的第二信号发射模块。控制装置接收触发信号后产生随机数组序列An（S，T1，T2），其中，S表示选择先激发的第一震源，可以理解的，先激发的第一震源是随机选择位于勘探船后拖带左右两个空气枪震源之中的一个为第一震源，而另外一个则为第二震源。T1、T2分别表示第一震源和第二震源激发的偏移时间，这里的偏移时间是指震源激发时偏移控制装置接收触发信号之时的时间，而且第一震源的激发的偏移时间T1的取值为0～450ms；第二震源的激发的偏移时间T2的取值为（T1+150）～600ms。按随机数组序列An（S，T1，T2）给枪控系统发出激发信号。

举例来说，如果位置检测装置到达预测炮点之前350ms向控制装置发出触发信号，控制装置产生随机数组序列（L，200ms，500ms）则表示先择勘探船左边震源为第一震源，其信号激发时间为控制装置接收触发信号之后200ms，即距离下一个预测炮点150ms；而右边震源则为第二震源，信号激发时间为控制装置接收触发信号之后500ms，即到达下个预测炮点之后的150ms，这样就可以采集下一个预测炮点前后150ms的需要数据。这样，位置检测装置只需发出一个触发信号，经控制装置产生随机数组序列An（S，T1，T2）即可控制两个枪控系统分别激发第一震源和第二震源，相比于现有的海上地震勘探过程中每一触发信号，只能控制一个枪控系统，激发一个震源采集的方式，本发明所提供的地震勘探系统在相同的作业时间内，其采集的地震数据量增加一倍，数据覆盖次数增加一倍，从而提高地震资料信噪比，以满足深层地震勘探的需要。

控制装置还包括与第二处理器模块相连的用于存储随机数组序列An（S，T1，T2）的存储模块，存储模块上存储至少三组随机数组序列An（S，T1，T2），每次接收到触发信号后，及时将存储的随机数组序列An（S，T1，T2）预存到控制装置的第二处理器模块的缓存中，用于提高其数据处理速率。

枪控系统包括第一枪控系统和第二枪控系统，用于接收控制装置发出的激发信号，使第一枪控系统和第二枪控系统按随机数组序列An（S，T1，T2）信息分别激发第一震源和第二震源，使得本发明的双源地震勘探系统可以实现在相同时间内第一震源和第二震源高效随时激发，以提高数据采集量。

地震传感器用于感测第一震源和第二震源引发的地震波并产生相应的第一地震数据和第二地震数据。可以理解地，地震传感器可以是任何类型的本领域已知的地球物理传感器。可以包括地震检波器和加速度计的粒子运动响应地震传感器、压力响应地震传感器、压力时间梯度响应地震传感器以及上述内容的组合等。

记录装置用于接收第一地震数据和第二地震数据，并将第一地震数据和第二地震数据记录在一个记录道上，完成数据采集。记录装置包括激发记录模块，用以激发第一震源和第二震源时，同时记录被激发震源的标识和激发时间，用以方便后续对记录道中记录的第一地震数据和第二地震数据进行处理。其中，记录装置与激发控制装置始终保持时钟同步。以保证记录装置所记录的各项数据能够与第一震源2和第二震源3激发时的时间和地点准确对应。

本发明还提供一种用于海上地震勘探的双源地震勘探方法，如图2所示，包括如下步骤：

S1：检测勘探船当前位置，并计算其到达预测炮点的时间，判断其到达预测炮点的时间是不是Tms，其中Tms的取值为300ms～400ms。若是则在到达预测炮点之前Tms向控制装置发出触发信号。

S2：控制装置接收触发信号并产生随机数组序列An（S，T1，T2），其中，S表示选择先激发的第一震源，其中，S表示选择先激发的第一震源，可以理解的，先激发的第一震源是随机选择位于勘探船后拖带左右两个空气枪震源之中的一个为第一震源，而另外一个则为第二震源。T1、T2分别表示第一震源和第二震源激发的偏移时间，这里的偏移时间是指震源激发时偏移控制装置接收触发信号之时的时间，而且第一震源的激发的偏移时间T1的取值为0～450ms；第二震源的激发的偏移时间T2的取值为（T1+150）～600ms。按随机数组序列An（S，T1，T2）给枪控系统发出激发信号。

S3：第一枪控系统和第二枪控系统接收激发信号后，使第一枪控系统和第二枪控系统按随机数组序列An（S，T1，T2）信息分别激发第一震源和第二震源，使得本发明的双源地震勘探系统可以实现在相同时间内第一震源和第二震源高效随时激发，以提高数据采集量。在激发第一震源和第二震源时，同时记录被激发震源的标识和激发时间，用以方便后续对所述记录道中记录的第一地震数据和第二地震数据进行处理。

S4：感测第一震源和第二震源引发的地震波并产生相应的第一地震数据和第二地震数据；

S5：接收所述第一地震数据和第二地震数据，并将所述第一地震数据和第二地震数据记录在一个记录道上，完成一轮数据采集。

对于使用了本发明用于海上地震勘探的双源地震勘探方法使得勘探船在相同作业时间内，采集数据量增加一倍，目的层数据覆盖次数增加一倍，结果深层资料信噪比提高，成像效果变好。

综上，本发明所提供用于海上地震勘探的双源地震勘探方法及系统，在不改变现有地震作业船常规拖带方式及设备的情况下，通过增加一控制装置和一枪控系统，利用控制装置产生随机数组序列An（S，T1，T2）向两枪控系统发出激发信号，通过改变震源激发顺序和时间，增大了激发密度，在增加少量作业成本的情况下获得成倍的地震资料，使地震资料的覆盖次数成倍增加，从而提高地震资料信噪比，以满足深层地震勘探的需要。有很好的经济效益和实用性。

本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种用于海上地震勘探的双源地震勘探方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：检测勘探船当前位置并计算其到达预测炮点的时间，在到达预测炮点之前Tms向控制装置发出触发信号；

S2：控制装置接收触发信号后产生随机数组序列An（S，T1，T2），其中，S表示选择先激发的第一震源，T1、T2分别表示第一震源和第二震源激发的偏移时间；并按随机数组序列An（S，T1，T2）向第一枪控系统和第二枪控系统发出激发信号；

S3：所述第一枪控系统和第二枪控系统接收所述激发信号后激发第一震源和第二震源；

S4：感测所述第一震源和第二震源引发的地震波并产生相应的第一地震数据和第二地震数据；

S5：接收所述第一地震数据和第二地震数据，并将所述第一地震数据和第二地震数据记录在一个记录道上，完成数据采集。

2.根据权利要求1所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探方法，其特征在于：所述步骤S1中的Tms取值为300ms~400ms。

3.根据权利要求1所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探方法，其特征在于：所述的步骤S2中的偏移时间是震源激发时偏移控制装置接收触发信号之时的时间。

4.根据权利要求1所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探方法，其特征在于：所述步骤S2中第一震源的激发的偏移时间T1的取值为0～450ms；第二震源的激发的偏移时间T2的取值为（T1+150）～600ms。

5.根据权利要求1所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探方法，其特征在于：所述步骤S3中激发第一震源和第二震源时，同时记录被激发震源的标识和激发时间，用以后续对所述记录道中记录的第一地震数据和第二地震数据进行处理。

6.一种用于海上地震勘探的双源地震勘探系统，其特征在于：包括：

位置检测装置：检测勘探船当前位置并计算其到达预测炮点的时间，在到达预测炮点之前Tms向控制装置发出触发信号；

控制装置：用于接收触发信号，并产生随机数组序列An（S，T1，T2），其中，S表示选择先激发的第一震源，T1、T2分别表示第一震源和第二震源激发的偏移时间；按随机数组序列An（S，T1，T2）给枪控系统发出激发信号；

枪控系统：包括第一枪控系统和第二枪控系统，用于接收控制装置发出的激发信号，分别激发第一震源和第二震源；

地震传感器：用于感测所述第一震源和第二震源引发的地震波并产生相应的第一地震数据和第二地震数据；

记录装置：接收所述第一地震数据和第二地震数据，并将所述第一地震数据和第二地震数据记录在一个记录道上，完成数据采集。

7.根据权利要求6所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探系统，其特征在于：所述的位置检测装置包括用于检测勘探船当前位置的位置检测模块、用于计算勘探船到达预测炮点时间并产生触发信号的第一处理器模块和与第一处理器模块相连的用于发射触发信号的第一信号发射模块。

8.根据权利要求6所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探系统，其特征在于：所述的控制装置包括用于接收触发信号的信号接收模块、用于产生随机数组序列An（S，T1，T2）并依该随机数组序列An（S，T1，T2）产生激发信号的第二处理器模块和与二处理器模块相连的用于发射激发信号的第二信号发射模块。

9.根据权利要求6所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探系统，其特征在于：所述的控制装置还包括与第二处理器模块相连的用于存储随机数组序列An（S，T1，T2）的存储模块。

10.根据权利要求6所述的用于海上地震勘探的双源地震勘探系统，其特征在于：所述的记录装置包括激发记录模块，用以激发第一震源和第二震源时，同时记录被激发震源的标识和激发时间，用以后续对所述记录道中记录的第一地震数据和第二地震数据进行处理。

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