CN104049274A - 用于地震系统的可配置的源编码器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于地震系统的可配置的源编码器。用于采集地震信息的系统可以包括：与中央控制器进行信号通信的地震展布、与地震展布进行信号通信的源编码器，以及与源编码器进行无线信号通信的源解码器。源解码器和编码器每个都选择性地响应于控制信号，并且能够被选择性地配置以发送控制信号。

Description

用于地震系统的可配置的源编码器

技术领域

本公开内容一般地涉及用于进行地震数据采集活动的系统和方法。

背景技术

地震勘测被执行以测绘地下结构从而识别并开发石油及天然气储层。地震勘测通常被执行用于在油气田的开发（钻井）之前估计油气田的位置和含量并且还用于在钻井之后确定储层随时间的变化。在陆地上，地震勘测通过在选定的地理区域内部署一组地震传感器（也称为地震接收器）来执行。地震传感器（检波器或加速度计）以网格形式安置于或耦接于地面。在地理区域内的所选择的预定位置（也称为源点）使用能量源来产生或诱导进入地下的声波或声信号（也称为声能）。所产生的进入地下的声波从地下的地层间断（例如，由油气储层形成的地层间断）处返回至地表。反射波由地震传感器在地表处感测出或检测出并被记录。地震波的感测、处理和记录被称为地震数据采集。地下结构的二维和/或三维地图（也称为“地震图像”）根据所记录的地震数据来生成。然后，这些地图被用来作出有关钻井位置、储层规模、油气层深度的决策以及碳氢化合物产量的估计。

本公开内容提供用于促进地震活动的方法及设备。

发明内容

在一些方面，本公开内容提供一种用于采集地震信息的系统。该系统可以包括中央控制器、与中央控制器进行信号通信的地震展布（seismic spread）、与地震展布进行信号通信的一个或多个源编码器，以及与源编码器进行无线信号通信的一个或多个源解码器。源解码器（或多个源解码器）和源编码器（或多个源编码器）每个都选择性地响应于控制信号。此外，源解码器（或多个源解码器）和源编码器（或多个源编码器）被选择性地配置用于传输控制信号。

在一些方面，本公开内容提供一种用于采集地震信息的方法。该方法可以包括：将中央控制器和地震展布定位于所感兴趣的地理区域内；形成地震展布与中央控制器之间的通信链路；形成在至少一个源编码器与地震展布之间的通信链路；形成在至少一个源编码器与至少一个源解码器之间的通信链路；使用从该至少一个源编码器发送来的控制信号来控制该至少一个源解码器；配置该至少一个源解码器以在控制信号发送之后发送第二控制信号；配置该至少一个源编码器使得在发送控制信号之后响应于第二控制信号；并且使用从该至少一个源解码器发送来的第二控制信号来控制该至少一个源编码器。

以上并非宽泛地概述了本文所公开的系统、方法及装置的某些特征的实例，以便下面关于它们的详细描述可以被更好地理解，以及对现有技术的贡献可以得到鉴识。当然，本公开内容还有另外的特征，这些特征将在下文中描述并且将会形成本公开内容的主题。这里所提供的概括并非旨在限制本发明的范围。

附图说明

根据连同下面的描述一起采用的附图，本公开内容的新特征以及本公开内容自身将会得到最佳的理解，在附图中相似的附图标记通常指示相似的元件，并且在附图中：

图1示出了根据本公开内容的一种实施例制成的线缆地震数据采集系统；

图2表示无线地震数据采集系统，示出了根据本公开内容的一种实施例制成的线缆地震数据采集系统；

图3示出了结合图1的系统而使用的且根据本公开内容的一种实施例制成的源编码器布局；

图4示出了根据本发明的一种实施例的可配置的编码器。

具体实施方式

本公开内容涉及用于控制与地震数据采集相关的活动的设备和方法。本公开内容可以实现于不同形式的实施例中。为了解释本公开内容所包含的概念，本文所示出的附图及所提供的描述对应于本公开内容的某些特定实施例，应当理解本公开内容应当被看作是本公开内容的原理的范例，而并非旨在将本公开内容的范围限制于本文所示出的附图和描述。

图1和2示出了可以实现本公开内容的方法的示范性的（而非排他性的）地震数据采集系统。这些系统的基本构件将在下面更详细地讨论。其后，对使这些系统能够通信的方法进行描述。

图1示出了可以实现本公开内容的方法的常规的线缆地震数据采集系统100。系统100使用地震展布101，地震展布101包括地震设备例如地震传感器单元102和电池增压器。每串传感器典型地经由线缆线路耦接至数据采集设备103，并且数据采集设备中的若干个以及所关联的那串传感器经由线缆线路110来耦接以形成线路108，该线路108然后经由线缆线路112耦接至线路分接头（或交叉线单元）104。若干交叉线单元104以及所关联的线路通常通过线缆线路（例如如虚线114所示的）来耦接在一起。传感器102通常间隔开10-50米。每个交叉线单元104典型地都执行某些信号处理并且然后将所处理的信号存储为地震信息。交叉线单元104典型地各自与用作中央控制器与所有交叉线单元104之间的接口的单元104a之一进行并联或串联耦接，该中央控制器可以是中央记录系统（CRS）106。该系统可以使用有线通信介质，例如，RS232、以太网、RS485、USB等。在地震操作期间，CRS106将控制信号传输至地震展布101并且接收来自地震展布101的地震信息。例如，传感器102可以将代表着所测得的地震能量的信号发送给CRS106，并且CRS106可以实时地或几乎实时地记录该地震信息。

在活动模式中，系统100使用一个或多个地震能量源206来在地震展布中的已知位置产生特性（例如，幅值、频率等）已知的地震能量，以将地震能量传送到地下地层中。示范性的能量源包括脉冲震源，例如，爆炸震源。示范性的脉冲震源包括（但不限于）炸药震源和压缩气体震源。另一种示范性的能量源是震荡车（vibrator truck）。震荡车支持与惯性质量块连接的沉重的底板。惯性质量块含有使底板对惯性质量块的动量作出反应而沿着水平轴或垂直轴往复运动的线性激励器。往复运动的底板将振动波列注入地球内。可编程的控制器控制着由惯性质量块产生的信号的力和频率。还有另一种能量源是加速重物坠落车。重物坠落车是能够用来提供震源的车载地面冲击。重物由在车后部的提升机提升并且被投下（可能约为三米）以冲击（或“捶击”）地面。但是，应当理解，可产生可用的地震能量的的任何设备都可以是能量源。

参照图2，图中示出了可以实现本公开内容的方法的无线地震数据采集系统200。系统200包括与形成用于地震数据采集的地震展布201的众多无线场站单元（FSU）或传感器站208中的每一个进行数据通信的中央控制器，该中央控制器可以是控制单元（CU）202。在中央控制器202与FSU之间的无线通信可以是直接双向无线通信或者经由中间单元，例如，中继单元（RU）（未示出）。每个传感器站208包括用于感测地震能量的一个或多个传感器212。传感器212可以是任何合适的地震传感器，包括检波器和一个或多个构件加速度计。传感器站208可以包括处理器、存储器、通信设备以及用于采集并在本地记录地震数据和与CU202通信的其他电子设备。

本文所使用的直接通信指的是如图2中的虚线箭头所示的个体化的数据流。无线通信系统可以是VHF、UHF、WiFi或其他无线电通信系统。数据流可以是双向的从而允许下列中的一个或多个：命令及控制指令从中央控制器202到每个无线传感器站208的传输；质量控制及其他数据在中央控制器202与每个无线传感器站208之间的交换；以及状态信号、操作条件和/或所选定的预处理的地震信息从每个无线传感器站208到中央控制器202的传输。该通信可以是由传感器站208和中央控制器202分别经由合适的天线203和204发送及接收的无线电信号的形式。如以上所讨论的，系统200使用一个或多个地震能量源206来在地震展布中的已知位置产生特性（例如，幅值、频率等）已知的地震能量，以将地震能量传送到地下地层中。

中央控制器202、中心站计算机（CSC）260和中心服务器280在系统200的操作期间对系统200的组成构件以及操作者和设备的直接活动施加控制。服务器280能够被编程以在地震勘测活动期间管理数据和活动，这些地震勘测活动可以包括日常的射击序列，更新获得的射击，跟踪射击器材，存储地震数据，预处理地震数据以及广播校正。CSC260可以与CU202集成在一起。中央控制器202还可以充当中央无线电单元。对于大型场地，还可以将无线电天线和中继收发器部署于选定的场地位置，如同下文所描述的。

参照图1和2，在某些情况下，可以将系统100、200部署于其内不可能进行中央单元与震源之间的可靠的长距离无线电通信（例如，这些设备隔开达大于两千米）的地理区域内。对于这些情况，系统可以包括一个或多个源编码器系统160，源编码器系统160使用地震网格101或201以使得CRS106或CSC260与震源206之间能够通信。

现在参照图3，图中示出了可以与图1的基于线缆的系统100一起使用的源编码器系统160的一种非限制性实施例。在该布局中，CRS106（图1）能够使用源编码器系统160和地震展布101的通信体系结构来与震源206通信。特别地，源编码器系统160可以经由物理数据导体（例如，线缆162）连接至线缆线路112。线缆162可以是相对较短的，例如，10米。此外，在某些实施例中可以使用无线连接来代替线缆162。到线缆线路的连接可以在沿着线缆线路11的“抽头（take out）”164处。

在一种布局中，源编码器系统160提供在地震展布101与震源206之间的无线通信链路。源编码器系统160可以包括源编码器166和远程源解码器168。如同本文所使用的，术语“编码器”指的是被配置用于“编码”并发送信号（例如，控制信号）的设备。术语“解码器”指的是被配置用于“解码”由编码器发送来的信号的设备。源编码器166可以包括具有用于与CSR106（图1）通信的通信接口的处理器170。源编码器166还可以包括能够发送和接收信息编码的无线电信号的无线通信设备172。源解码器168可以包括处理器176以及能够发送和接收信息编码的无线电信号的无线通信设备178。处理器176可以包括用于与无线通信设备172及源编码器166通信的通信接口。处理器176还可以被配置用于操作震源206（图1）。另外，在某些实施例中，源解码器174可以包括位置传感器180，例如，全球定位设备。

参照图1和3，在一种操作模式中，工作人员可能希望使一个或多个震源进入点火就绪状态。要这样做，系统100的CRS106可以将合适的控制信号传输到地震展布101的通信体系结构中。源编码器166接收控制信号并将适当的无线电信号发送到源解码器168。一旦接收到控制信号，源解码器168做出响应动作，例如，使震源206进入就绪状态，使震源206点火等。响应动作还可以包括给源解码器166发送状态报告、操作条件（例如，点火就绪）、错误情况等。

一般地，希望的是每个源解码器168的位置都是可唯一识别的。在一种布局中，“源点标志编号”可以与每个源解码器168的位置相关。源点标志编号可以被推导出或者基于预先计划的地震方案。该源点标志编号可以是具有字母和/或数字符号的值。在一种布局中，源解码器168可以在有请求时或者自动地将源点标志编号传输至源编码器166。源编码器166可以经由地震展布101（图1）将源点标志编号传输至CRS106（图1）。作为替换，或除此之外，位置传感器180可以确定源解码器166的位置坐标。该位置信息可以由CRS106请求或者自动发送。在任何一种情况下，源解码器168都能够将由位置传感器180确定的位置传输至源编码器166。源编码器166经由地震展布101（图1）将源解码器的位置重新传输至CRS106（图1）。在一种布局中，位置信息仅在源解码器168的位置数据的质量和精度不足时才发送。

应当理解，本公开内容的实施例使CRS106能够使用地震展布101中的有线线缆以及由源编码器166与源解码器168交换的无线电信号的组合与源解码器166通信。因此，即使在CRS106与震源206之间直接的无线电通信可能是不可能的，但是CRS106也能够使用地震展布101来操作地震传感器102，接收来自地震传感器102的地震信息，与源解码器168通信，以及控制震源206。在这些操作中，可以使用与地震展布101关联的电源来给编码器166供能。

图3的系统300还可以与图2的无线缆系统200一起使用。参照图2和3，源编码器系统160可以经由物理数据导体（例如，线缆162）连接至传感器站208。线缆162可以是相对较短的，例如，10米。此外，在某些实施例中可以使用无线连接来代替线缆162。该连接使CSC260能够使用地震展布201（图2）的无线通信系统以及由源编码器166与源解码器168交换的无线电信号与源解码器166通信。因此，即使在CSC260与震源206之间直接的无线电通信可能是不可能的，CSC260也能够使用地震展布201来操作地震传感器208，接收来自地震传感器208的地震信息，与源解码器168通信，以及控制震源206。在其中CSC260于其正被检测时不接收来自传感器站208的地震数据的实施例中，该信息被存储于传感器站208（图2）本地。

现在参照图4，图中示出了源编码器系统300的另一种实施例。源编码器系统300可以如同前面所描述的那样经由物理数据导体或者以无线方式连接至地震展布101（图1）或地震展布201（图2）。在一种布局中，源编码器系统300可以包括可现场配置的源编码器320和可现场配置的源解码器340。如本文所使用的，术语“编码器”指的是被配置用于“编码”并发送信号（例如，控制信号）的设备。术语“解码器”指的是被配置用于“解码”由编码器发送来的信号的设备。术语“可配置（configurable）”指的是编码器能够被配置为作为解码器来工作以及解码器能够被配置为作为编码器来工作的功能性。设备可以手动配置或者经由合适的电子命令来配置。

源编码器320可以包括具有用于与CSR106（图2）或CU260（图2）通信的通信接口的处理器322。源编码器322还可以包括能够发送和接收信息编码的无线电信号的无线通信设备324。处理器322还可以被配置用于操作震源326，该震源也可以是震源206（图1）。另外，在某些实施例中，源编码器322可以包括位置传感器180，例如，全球定位设备。

源解码器340可以包括具有用于与CSR106（图2）或CU260（图2）通信的通信接口的处理器342。源解码器342还可以包括能够发送和接收信息编码的无线电信号的无线通信设备344。源解码器340可以包括能够发送和接收信息编码的无线电信号的无线通信设备344。另外，在某些实施例中，源解码器340可以包括位置传感器180，例如，全球定位设备。处理器342还可以被配置用于操作震源346，该震源也可以是震源206（图1）。

源编码器320和源解码器340是可配置的，因为任一设备都可以将控制信号传输至其他设备。特别地，源编码器320能够控制源解码器340，以便操作震源346。在两个设备都已进行了重新配置之后，源编码器340能够控制源解码器320，以便操作震源326。

在一种操作模式中，工作人员可能希望使震源346进入点火就绪状态。要这样做，系统100（图1）的CRS106（图1）可以将合适的控制信号传输到地震展布101（图1）中。源编码器320接收控制信号并且将适当的无线电信号传输至源解码器340。一旦接收到控制信号，源解码器340做出响应动作，例如，使震源346（图1）进入点火就绪状态。然后，工作人员可能希望使震源326进入点火就绪状态。要这样做，工作人员可以用物理方式重新配置源编码器320使其作为解码器来操作并且重新配置源解码器340使其作为编码器来操作。其后，系统100（图1）的CRS106（图1）可以将合适的控制信号传输到地震展布101（图1）中。当前的源编码器340接收控制信号并且将适当的无线电信号传输至当前的源解码器320。一旦接收到控制信号，当前的源解码器320做出响应动作，例如，使震源326（图1）进入点火就绪状态。

术语“地震设备”意指在地震展布中使用的任何设备，包括（但不限于）：传感器、传感器站、接收器、发送器、电源、控制单元等。如同以上所使用的，地震展布是被配置用于检测地震能量的设施网络。如同以上所使用的，中央控制器是用来控制地震展布的设备。本文的公开内容参照特定的实施例和过程来提供，用于说明本发明的概念和方法。这些特定的实施例和过程并非旨在限制本公开内容或保护的范围。所有此类在本发明的权利要求和放弃声明的范围内的修改都应当是本公开内容的一部分。

Claims (15)

1.一种用于采集地震信息的系统，包括：

中央控制器；

与所述中央控制器进行信号通信的地震展布；

与所述地震展布进行信号通信的至少一个源编码器；以及

与所述至少一个源编码器进行无线信号通信的至少一个源解码器，

其中所述至少一个源解码器和所述至少一个源编码器每个都选择性地响应于控制信号，并且其中所述至少一个源解码器和所述至少一个源编码器被选择性地配置为传输所述控制信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述地震展布被配置为向使用所述地震展布的所述至少一个源编码器供能，其中所述地震展布还包括使用下列之一的通信接口：（i）有线信号载波，或者（ii）无线信号，其中所述至少一个源编码器与多个地震设备中的至少一个进行信号通信，其中所述中央控制器被配置为使用所述通信接口与所述至少一个源编码器进行命令及数据的消息和信号的通信，并且其中所述至少一个源解码器进行下列传输：

（i）将其操作状态传输至所述至少一个源编码器，并且其中所述至少一个源编码器经由所述地震展布将所述至少一个源解码器的操作状态传输至所述中央控制器；

（ii）将由位置传感器确定的位置传输至所述至少一个源编码器，并且其中所述至少一个源编码器经由所述地震展布将所述至少一个源解码器的位置传输至所述中央控制器；并且

（iii）将源点标志编号传输至所述至少一个源编码器，并且其中所述至少一个源编码器经由所述地震展布将所述源点标志编号传输至所述中央控制器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个源编码器与所述至少一个源解码器的通信使用无线电信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述地震展布包括下列中的至少一个：（i）线路分接头，（ii）电池增压器，（iii）地震接收器，以及（iv）抽头。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述地震展布还包括使用下列方式之一的通信接口：（i）有线信号载波，或者（ii）无线信号。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述至少一个源编码器与多个地震设备中的至少一个进行信号通信，其中所述中央控制器被配置为使用所述通信接口与所述至少一个源编码器进行命令及数据的消息和信号的通信。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述地震展布被配置用于给使用所述地震展布的所述源编码器供能。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个源编码器包括沿着至少一个线缆分布的多个源编码器。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个源解码器包括多个源解码器。

10.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述源编码器关联的位置传感器，其中所述中央控制器使用所述位置传感器来估计所述源编码器的位置。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个源编码器与所述至少一个源解码器的通信使用下列之一来进行：（i）连接所述至少一个源编码器与所述至少一个源解码器的信号输送线缆的通信；以及（ii）无线信号传输。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个源解码器将其操作状态传输至所述至少一个源编码器，并且其中所述至少一个源编码器经由所述地震展布将所述至少一个源解码器的操作状态传输至所述中央控制器。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个源解码器将由位置传感器确定的位置传输至所述至少一个源编码器，并且其中所述至少一个源编码器经由所述地震展布将所述至少一个源解码器的位置传输至所述中央控制器。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个源解码器将源点标志编号传输至所述至少一个源编码器，并且其中所述至少一个源编码器经由所述地震展布将所述源点标志编号传输至CRS。

15.一种用于采集地震信息的方法，包括：

将中央控制器和地震展布定位于所感兴趣的地理区域内；

形成所述地震展布与所述中央控制器之间的通信链路；

形成至少一个源编码器与所述地震展布之间的通信链路；

形成所述至少一个源编码器与至少一个解码器之间的无线通信链路；

使用从所述至少一个源编码器发送的控制信号来控制所述至少一个源解码器；

配置所述至少一个源解码器以便在发送所述控制信号之后发送第二控制信号；

配置所述至少一个源编码器以便在发送所述控制信号之后响应于所述第二控制信号；以及

使用从所述至少一个源解码器发送的控制信号来控制所述至少一个源编码器。