CN104049277A - 地震拖缆的自动化横向控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地震拖缆的自动化横向控制。在海洋地球物理勘探领域中，提供了用于控制在勘探船后面牵引的地球物理传感器拖缆或地球物理传感器拖缆的阵列的空间分布或朝向的系统和方法。提供了用于响应于改变条件而改变此类地球物理传感器拖缆的空间分布或朝向的各种技术。例如，可以基于从沿拖缆长度的定位设备接收的配置数据来确定横流条件，并可以基于横流条件来确定拖缆的新的期望朝向。新的期望朝向可以包括拖缆的新的期望羽角。

Description

地震拖缆的自动化横向控制

技术领域

本公开总体涉及海洋地球物理勘探的领域。更具体地，本公开涉及用于控制在勘探船后面牵引的地球物理传感器拖缆或地球物理传感器拖缆阵列的空间分布或朝向的系统和方法。

背景技术

诸如地震采集系统和电磁勘探系统之类的海洋地球物理勘探系统用于从设置在诸如湖泊或海洋之类的水体底部之下的地层采集地球物理数据。例如，海洋地震勘探系统典型地包括地震勘探船，其具有船上导航、地震能量源控制以及地球物理数据记录装备。地震勘探船典型地被配置为将一个或多个（典型地，多个）横向隔开的传感器拖缆（streamer）牵引通过水。在所选时间，地震能量源控制装备使得一个或多个地震能量源（其可以在水中由地震勘探船或由其他船牵引）致动。一个或多个拖缆上的各种传感器响应于检测到的地震能量而生成的信号最终被传导到记录装备。在记录系统中对每个传感器（或此类传感器的群组）生成的信号进行记录。随后对所记录的信号进行解释以推断水体底部之下的地层的结构和成分。用于感生电磁场和检测响应于此类所施加的场而在地下发源的电磁现象的对应部件也可以用在海洋电磁地球物理勘探系统中。

在最一般的意义上，一个或多个传感器拖缆是长线缆，其具有在沿着线缆长度分隔开的位置处设置的地球物理传感器。典型拖缆可以延伸到地球物理勘探船后面若干千米。因为典型拖缆的较大长度，拖缆可以不由于除了其他之外拖缆与水的交互而在沿其长度的每个点处整体在直线上行进到勘探船的后面。

通过被配置用于牵引多个拖缆的船而牵引的拖缆一般与维持拖缆的前端的装备相关联，所述前端在其被牵引通过水时被维持在彼此相距且与勘探船的中心线相距所选的横向距离处。单个拖缆一般用在称为二维地球物理勘探的勘探中，并且多个拖缆系统用在称为三维和四维勘探的勘探中。四维地震勘探是在地球的地下的特定区域上在所选时间重复的三维勘探。此类系统中的各个拖缆一般受影响单个拖缆的相同力的影响。

从三维勘探产生的地球的地下的地球物理图像的质量受拖缆上各个传感器的位置被多好地控制的影响。从检测到的信号生成的图像的质量还取决于贯穿地球物理勘探维持传感器的相对位置的程度。

在名称为“METHODS FOR GATHERING MARINE GEOPHYSICAL DATA”的美国专利公开2012/0002502中公开了拖缆控制系统和方法的各种实施例，本文通过引用并入有该美国专利公开。

发明内容

根据本公开的一个方面的一种方法包括在水体中在船后面牵引拖缆。接收与所述水体中的横流相关的信息，并基于所述信息来确定所述拖缆的期望朝向。然后根据所述期望朝向来调整所述拖缆的朝向。

根据本公开的另一方面的一种方法包括在水体中牵引具有沿其布置的偏转设备的拖缆。以相对于某参考轴测量的目前的拖缆羽角来牵引所述拖缆。所述方法包括：接收与所述偏转设备施加的力相关的信息，并基于所接收的信息来自动确定期望的拖缆羽角。所述方法还包括经由所述偏转设备来自动调整所述拖缆以遵循所述期望的拖缆羽角。

根据本公开的一个方面的一种拖缆控制装置包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为与沿在水体中在船后面牵引的拖缆布置的定位设备通信。所述处理器还被配置为确定与所述定位设备相对应的配置数据，所述配置数据指示横流条件。所述处理器还被配置为基于所述横流条件来调整所述定位设备。

附图说明

图1描绘了牵引地震拖缆阵列的船，其包括用于调整相应拖缆的几何结构的设备。

图2描绘了拖缆偏转设备。

图3描绘了船和一些可能的参考轴，可能相对于这些参考轴测量拖缆羽角。

图4A描绘了以一羽角牵引多个拖缆的船。

图4B描绘了以不同的羽角牵引拖缆的图4A的船。

图5A描绘了在一个朝向上牵引多个拖缆的船。

图5B描绘了在不同的朝向上牵引拖缆的图5A的船。

图6和7描绘了根据本公开的实施例的两个示例性过程流。

具体实施方式

本说明书包括对“一个实施例”或“一实施例”的引用。短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现并不一定指代相同实施例。特定特征、结构或特性可以以符合本公开的任何合适方式加以组合。

术语。以下段落提供了本公开（包括所附权利要求）中出现的术语的定义和/或上下文。

“基于”。如本文所使用的，该术语用于描述影响确定的一个或多个因素。该术语不排除可能影响确定的附加因素。即，确定可以单独基于那些因素，或者仅部分地基于那些因素。考虑短语“基于B来确定A”。该短语意味着B是影响A的确定的因素，但不排除A的确定还基于C。在其他实例中，可以单独地基于B来确定A。

“被配置为”。如本文所使用的，该术语意指特定片段的硬件或软件被布置为当被操作时执行一个或多个特定任务。因此，“被配置为”执行任务A的系统意指该系统可以包括在该系统的操作期间执行任务A或可以用于执行任务A的硬件和/或软件。（由此，该系统可以“被配置为”执行任务A，即使该系统当前未在操作）。

“朝向”。如本文所使用的，该术语包括关于拖缆的几何结构布置的任何信息。作为非限制性示例，术语“朝向”可以包括拖缆相对于某参考轴的羽角、拖缆的形状、一拖缆相对于另一拖缆的位置、或拖缆的一部分的位置。

“羽角”。如本文所使用的，该术语指代拖缆相对于某参考轴所成的角度。因为拖缆可能不总是沿着完美地直的线而布置，所以该术语应当解释为涵盖定义此类拖缆的平均或近似角度的任何合适方式。作为此类方法的非限制性示例，拖缆的“近似方向”可能被定义为将拖缆的一端连接到另一端的线；可替代地，近似方向可能被定义为可能以各种方式离散地或连续地计算的最佳拟合线。

“期望的羽角”。如本文所使用的，该术语指代操作者或控制系统试图使拖缆相对于参考轴所成的羽角。典型地但非总是，“期望的羽角”将是沿直线的拖缆朝向。然而，如上所述，该术语还应当解释为涵盖定义此类拖缆的平均或近似期望角度的任何合适方式。

“自动的”。如本文所使用的，该术语包括由硬件或软件控制设备完成的任何内容。

“耦合”。如本文所使用的，该术语包括部件之间的连接，无论是直接还是间接。

“横向控制设备”。如本文所使用的，该术语包括用于横向定位拖缆的各种设备。在本公开中，此类设备可以不同地称为“横向控制设备”、“横向力控制设备”、“鸟式设备（bird）”、“定位设备”、“横向定位设备”以及“偏转设备”。这些术语还应理解为涵盖提供诸如深度控制之类的附加能力的设备；例如，诸如“横向力和深度控制设备”、“LFD”等的术语也可以用于指代此类设备。

图1示出了可包括多个传感器拖缆的典型海洋地球物理勘探系统。可以由耦合到每个拖缆的一个或多个横向控制设备将每个传感器拖缆引导通过水。地球物理勘探系统包括沿着诸如湖泊或海洋之类的水体11的表面移动的勘探船10。勘探船10可以在其上包括装备，其总体示出为12且为了方便而通称为“记录系统”。记录系统12典型地包括诸如数据记录单元（未单独示出）之类的设备，用于关于由采集系统中的各种传感器生成的信号的时间进行记录。记录系统12还典型地包括导航装备（未单独示出），用于在所选时间确定和记录勘探船10的大地位置，并使用要在下面解释的其他设备来确定和记录设置在由勘探船10牵引的拖缆20上分隔开的位置处的多个地球物理传感器22中每一个的大地位置。

在一个示例中，用于确定大地位置的设备可以是大地位置信号接收机12A，诸如全球定位系统（“GPS”）接收机，示意性示出为12A。其他大地位置确定设备在本领域中是已知的，诸如其他全球导航卫星系统。记录系统12的前述元件对于本领域技术人员而言是熟悉的，并且除了大地位置检测接收机12A之外，为了说明的清楚在本文的图中并未单独示出这些元件。

地球物理传感器22可以是本领域中已知的任何类型的地球物理传感器。此类传感器的非限制性示例可以包括粒子运动响应地震传感器（诸如地音探测仪和加速度计）、压力响应地震传感器、压力时间梯度响应地震传感器、电极、磁力计、温度传感器或前述各项的组合。在本公开的各种实施方式中，地球物理传感器22可以例如测量地震或电磁场能量，所述地震或电磁场能量主要是响应于由能量源17施加到地下的能量而从水体11的底部之下的地球地下中的各种结构反射或由其折射的。地震能量例如可以发源于部署在水体11中且由勘探船10或由另一船（未示出）牵引的地震能量源或此类源的阵列。可以通过使电流经过线循环或电极对（为了清楚未示出）来提供电磁能量。可以通过勘探船10或不同的船（未示出）在水体11中牵引能量源（未示出）。记录系统12还可以包括用于选择性地操作能量源17的能量源控制装备（未单独示出）。

在图1中示出的勘探系统中，存在由勘探船10牵引的四个传感器拖缆20。然而，图1中示出的传感器拖缆的数目仅仅是为了说明的目的，而不是对任何具体实施例中可使用的拖缆的数目的限制。如本文背景技术部分中所解释的，在诸如图1中示出的包括多个横向分隔开的拖缆的海洋地球物理采集系统中，拖缆20典型地耦合到牵引装备，所述牵引装备在相对于相邻拖缆且相对于勘探船10的所选横向位置处固定每个拖缆20的前端。如图1中所示，牵引装备可以包括经由扫雷器牵引绳8耦合到勘探船10的两个扫雷器14。扫雷器14是展开的拖缆中的最外部件并用于提供拖缆分离。

扫雷器牵引绳8中的每一个通过绞车19或类似的绕索（spooling）设备在一端处耦合到勘探船10，所述类似的绕索设备使得能够改变每个扫雷器牵引绳8的部署长度。在所示出的实施例中，每个扫雷器牵引绳8的远端耦合到扫雷器14。扫雷器14中的每一个被成形为：当扫雷器14移动通过部署在水体11中的各种牵引部件时，向这些牵引部件提供运动的横向分量。每个扫雷器14的横向运动分量与另一个扫雷器14的横向运动分量相反。扫雷器14的组合的横向运动分量将扫雷器14彼此分离，直到它们拉紧端到端地耦合在扫雷器14之间的一个或多个展放绳（spreader rope）或线缆24。

拖缆20中的每一个可以在其最靠近勘探船10的轴端（“前端”）处耦合到相应引入线缆终端20A。引入线缆终端20A可以耦合到或关联于展放绳或线缆24，以便相对于彼此和相对于勘探船10的中心线来固定拖缆20的横向位置。可以使用内部引入线缆18来进行记录系统12中的适当部件与拖缆20中的在系统的横向边沿向内的一些拖缆20中的最终地球物理传感器22（和/或其他电路）之间的电、光和/或任何其他合适连接，每个内部引入线缆18在相应引入线缆终端20A中终止。引入终端20A设置在每个拖缆20的前端处。可以使用最外引入线缆16通过相应引入终端20A来进行记录系统12的适当部件与横向最外拖缆20中的地球物理传感器22之间的对应电、光和/或其他合适连接。最内引入线缆18和最外引入线缆16中的每一个可以由相应绞车19或类似绕索设备来部署，使得可以改变每个线缆16、18的部署长度。图1中示出的耦合到每个拖缆的前端的牵引装备的类型仅仅意图说明可在水中牵引横向分隔开的拖缆的阵列的装备的类型。其他牵引结构可以用在根据本公开的地球物理采集系统的其他示例中。

图1中示出的采集系统还可以包括沿着每个拖缆20在所选位置耦合到每个拖缆20的多个横向控制设备26。每个横向控制设备26可以包括一个或多个可旋转控制表面（在图1中未单独示出；见图2的示例性实施例），其在移动到相对于此类表面移动通过水11的方向的所选旋转朝向时在所选方向上产生水动升力，以在所选方向上推动拖缆20。因此，此类横向控制设备26可以用于将拖缆20维持在所选朝向。然而，横向控制设备26的特定设计不是对本公开的范围的限制。

在一个实施例中，位置确定设备可以与横向控制设备26相关联。在一个示例中，位置确定设备可以是声学范围感测设备（“ARD”）26A。此类ARD典型地包括超声收发机或发射机以及被配置为使收发机发射声学能量脉冲的电子电路。声学能量在设置在诸如沿相同拖缆和/或处于不同拖缆上的分隔开的位置处的发射机与接收机之间的行进时间同发射机与接收机之间的距离和水的声速相关。声速可以假设为在勘探期间基本不变，或者其可以由诸如水速测试单元之类的设备测量。可替代地或附加地，ARD可以设置在沿不与横向控制设备26共位的每一个拖缆的所选位置处。此类ARD在图1中示出为23。每个ARD 26A、23可以与记录系统12进行信号通信，使得任何拖缆20上的任何两个ARD 26A、23之间的距离在任何时刻处是可确定的。一个或多个ARD可以放置在接近勘探船10的后端的所选位置处，使得勘探船10上的所选位置与拖缆上的任一个ARD之间的相对距离也可以被确定。

拖缆20可以附加地或可替代地包括设置在沿每个拖缆20的分隔开的位置处的多个航向传感器29。航向传感器29可以是地磁方向传感器，诸如粘附到拖缆20外部的磁罗盘设备。航向传感器29提供指示拖缆20在沿相应拖缆的航向传感器29的轴向位置处的航向（相对于磁北的方向）的信号。在沿着每个拖缆的分隔开的位置处此类航向的测量可以用于对每个拖缆的朝向（包括空间分布）进行内插。

每个拖缆20可以在其远端处包括尾部浮标25。除了其他感测设备以外，尾部浮标25可以包括诸如GPS接收机之类的大地位置接收机25A，其可以确定每个尾部浮标25的大地位置。每个尾部浮标25中的大地位置接收机25A可以与记录系统12进行信号通信。

通过确定包括勘探船10上的一个或多个ARD的ARD 26A、23之间的距离，和/或通过从航向传感器29测量内插拖缆的空间分布，可以进行对每个拖缆20的朝向的估计。共同地，拖缆20的朝向可以称为“阵列朝向”。

上面描述的各种位置测量分量（包括来自航向传感器29、来自ARD 26A、23以及如果被使用的话来自尾部浮标25中的附加大地位置接收机25A的那些）可以被单独使用或者以任何组合使用。为了方便，ARD和航向传感器可以称为“相对位置确定”传感器。通过确定沿每个拖缆的每个点处参照勘探船或能量源上的所选点的相对位置，有可能在确定了船或能量源的大地位置的情况下确定每个此类拖缆点的大地位置。如上文所解释的，记录系统12的导航部分可以包括GPS接收机或任何其他大地位置接收机12A。在一些示例中，能量源17还可以包括诸如GPS接收机之类的大地定位位置接收机17A。

在图1中示出的地球物理采集系统的操作期间，可以期望的是，横向地调整拖缆20的部分以在地球物理勘探期间维持期望的拖缆朝向或阵列朝向。记录系统12可以被配置为向每个横向控制设备26发送合适的控制信号以横向地移动每个拖缆20的关联部分。可以选择此类横向运动以使得沿每个拖缆的每个点在任何时刻位于预定的相对位置。相对位置可以是参考勘探船10或能量源17的位置的。下面提供了根据本公开的各种阵列朝向控制模式的示例。

例如，在图1中示出的采集系统在被用于地震勘探时的操作期间，尽实际可能均匀地在勘探船10后面布置拖缆20以避免勘探覆盖中的孔可以是期望的。本上下文中的“均匀地”或“均匀的”意指期望拖缆20沿其长度彼此平行，相邻拖缆之间存在相等横向距离，以及拖缆并行于所选方向延伸。除了其他原因之外，与此类均匀布置的偏差可能由激流、横流和来自勘探船10的循环叶尾流导致。覆盖中的孔是这样的状况，其中，与在阵列的朝向是如上所定义的那样均匀的时的将会发生的情况相比，地震传感器被更稀疏地设置。

出于本公开的目的，可以按照如上文所讨论的拖缆的“近似方向”定义术语“平行”。本领域普通技术人员将认识到，不同水平的平行性可以对不同的目的来说足够。例如，在各种实施例中，如果两个拖缆的近似方向相差最多0.1°、0.5°、1°、2°、3°、4°、5°、10°、15°或20°，则可以认为它们是“平行的”。出于本公开的目的，“平行”可以被视为意指“具有在5°以内的近似方向”，并且“基本平行”可以被视为意指“具有10°以内的近似方向”。

图2示出了能够提供对拖缆的横向控制的鸟式设备30的示例。

鸟式设备30包括用于耦合到拖缆20的附着设备32。随着拖缆20和鸟式设备30移动通过水，翼34关于翼轴33的角度确定由鸟式设备30提供给拖缆20的横向力的量。可以在附着到拖缆20的多个鸟式设备30处控制该翼角度，以在沿拖缆20的长度的各个点处提供横向力的期望的量和方向，以便改变拖缆的朝向。许多不同类型的横向控制设备是本领域中已知的，并且鸟式设备30仅是作为此类设备的示例而提供的。

图3示出了可相对于其测量拖缆羽角的示例性参考轴。勘探船10的航向是一种可行的选择，示出为航向轴50。在后面的图中，将使用航向轴50；如下面所讨论的，其他选项也是可能的。

在存在横流52的情况下，勘探船10的实际行进方向可能与其航向不同；因此，行进方向也可以是有用的参考轴。这被示出为行进方向轴54。其他可能性包括真北56和磁北58。其他可能性（未示出）包括勘探的拖缆前端方向和预定表（preplot）方向。“预定表方向”所意指的是船的理想轨迹。例如，在3D勘探中，典型地，预定表线是沿勘探区域的等分布的平行（或基本平行）线，这些线分离的距离等于在一遍中覆盖的区域的宽度。在4D勘探中，预定表方向典型地遵循船的实际先前轨迹。因此，预定表方向可以是恒定的（诸如对于3D勘探的每条线而言）或者是可变的（诸如在4D勘探中）。

在一些实施例中，预定表线可以是圆形的。例如，船的理想轨迹可以是一系列重叠连续链接的圆。这些圆可以具有近似相同的焦点或不同的焦点。在这些实施例中，拖缆20的路径在围绕预定表线的预定区域上等分布。例如，拖缆20可以跨预定横向宽度等分布。

已经提供了针对参考轴的更常见选择中的一些；然而，参考轴可以是任何合适的轴，且仅仅提供了用于测量拖缆羽角的参照系。

图4A示出了牵引多个拖缆20的勘探船10。为了简单，在该图或后面的图中未单独示出扫雷器14、扫雷器牵引绳8、引入线缆16和18、引入线缆终端20A以及展放绳或线缆24。这些不同部件已经被组合成索具64。此外，为了简单，已经省略了沿着拖缆20的长度的各种设备。

如所示出的那样，在该示例中，航向轴50已经被选为参考轴。拖缆20被示出为以相对于航向轴50的初始羽角62定向。控制装备（未示出）可以被配置为控制沿着每个拖缆20布置的鸟式设备，以提供必要的翼角来维持特定的羽角。典型地期望具有（相对于航向轴50或行进方向轴54）羽角近似为零的拖缆。然而，在横流的情况下，为零的羽角可能不总是可行的。此外，横流可能根据随勘探进展的时间并根据沿着拖缆20的长度的位置而变化。因此，在一些实例中，鸟式设备可能经历特别强的横流，所述横流是为了维持羽角而必须抵消的。相应地，一些鸟式设备可能必须使用过度翼角以提供所需量的力来维持特定羽角和/或拖缆朝向。增加由鸟式设备产生的力的量趋向于增加由此生成的湍流和噪声，其可能对在勘探中收集的数据的质量造成负面影响。相应地，在一些情形中，可能期望通过改变羽角来降低由鸟式设备生成的噪声。在一个实施例中，该改变可以涉及增加羽角。

根据本公开的一个实施例，改变羽角可以是通过尝试确定减小由鸟式设备生成的力（或由鸟式设备的任何所选择的子集生成的力，或由特定鸟式设备生成的力）之和的羽角来实行的。在一些实施例中，羽角可以被确定为尝试最小化或显著减小此类力。因为最小化可能不总是可能或可行的，所以近似最小化可以是对最小化的可接受的替代。在各种实施例中，各种水平的近似最小化可能被认为是足够的。例如，鸟式设备可应用的最大力可以取为100%，并且可能的实际最小力可以取为0%。然而，出于本公开的目的，术语“最小化”应当解释为包括小于或等于最大力的5%的任何力。术语“近似最小化”应当解释为包括小于或等于最大力的20%的任何力。在各种其他实施例中，可以认为该值为小于或等于最大力的0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%的任何力是足够的。

以这种方式，可以确定减小、最小化或近似最小化期望力或期望力之和的期望羽角。该期望羽角将趋向于简单地遵循平均横流。在其中实际羽角不是特别重要但最小化鸟式设备噪声是重要的情形中，该实施例可以是有用的。典型地，鸟式设备噪声可能是比羽角更大的顾虑，本领域普通技术人员将理解转向与可接受的噪声水平之间的折衷。此外，在一些情况中，由于强横流，达到期望羽角可能是不可能或不可行的；在此类情况中，使用下述策略可以是有利的：该策略允许羽角遵循平均横流，从而保持拖缆笔直且正确地分离。

图4B示出了与图4A相同的元件，但是羽角62已经被调整为新的羽角72，羽角72相对于羽角62增加。所描绘的实际角度不一定是按比例的。典型地，实行从羽角62到新的羽角72的增加是为了减小由鸟式设备生成的力。然而，对各种目的的追求可能导致新的羽角72的不同值。

如上文所描述的，羽角的增加典型地导致鸟式设备力的减小。可以基于鸟式设备力来一次地、连续地或周期性地实行该力减小。在一个实施例中，力减小可以基于由鸟式设备产生的瞬时（例如，短暂）力。另外，力减小可以包括时间滤波、时间平均和/或力整合方面以抑制所确定的期望羽角中的任何潜在不稳定性和/或振荡，该不稳定性和/或振荡可能由每秒对羽角的调整引起，其中，横流的短期（例如，在一秒的尺度上）改变可能对期望羽角有不期望地大的影响。例如，可以在30秒时间间隔、60秒时间间隔、两分钟时间间隔或任何其他合适间隔上对由鸟式设备产生的力求平均，以确定较少依赖于横流和鸟式设备力的短暂波动的期望羽角。

期望羽角可以不是简单地为了减小、最小化或近似最小化鸟式设备力而确定的，而是为了将鸟式设备力维持为低于某期望阈值同时保持期望羽角尽可能接近于某参考羽角（例如，预定义的理想值）而确定的。在该实施例中，也可以基于鸟式设备力来一次地、连续地或周期性地实行羽角调整。羽角也可以基于由鸟式设备产生的瞬时（例如，暂时）力；然而，羽角可以包括时间滤波、时间平均和/或力整合方面以抑制所确定的期望羽角中的不稳定性和/或振荡。在其中最优羽角与由鸟式设备力产生的噪声之间的折衷被期望的情形中，该实施例可以是有用的。

减小鸟式设备力或将鸟式设备力维持为低于阈值的这些实施例也可以依赖于某些其他条件。例如，控制系统可能在实现羽角改变之前需要操作者确认。在一些实施例中，控制系统可以仅在勘探线的结束处且在下一勘探线开始之前允许羽角改变，以针对每个勘探线提供一致的羽角。

图5A和5B示出了响应于由鸟式设备产生的力而适配拖缆朝向的另一实施例。在图5A中，勘探船10正在以相对于航向轴50近似为零的初始羽角牵引拖缆20。当横流相对较小从而给出良好勘探覆盖时，该配置可以是期望的。

然而，如上文所提到的，横流可能不仅随时间变化，而且还沿着拖缆20的长度而变化。如图5B中所示，拖缆20的前部处的强横流已经使拖缆20的前部有一定程度的偏转。然而，勘探船10还未行进足够远以使拖缆20的后部已遭遇该横流。在诸如此类的情形中，可能期望适配拖缆羽角以考虑这样的事实：拖缆20的后部很可能经历类似横流，但是是在随后的时间。因此，可以选择期望羽角以主动地沿考虑该强横流的羽角定位拖缆20的后部。相应地，控制系统已经确定新的期望羽角82。

然后可以确定沿拖缆20的长度的鸟式设备力，以识别拖缆在新的期望羽角82处的直线中的期望朝向。应当意识到，尽管完美地直的线可以是拖缆的最优布置，但是本质上不存在这样的完美地直的线。相应地，与完美情况的细微偏差在这里可以被认为是可接受的。还应当意识到，尽管期望的朝向事实上可以是完美地直的线，但是在真实世界中，实际的朝向将总是对其的近似。

作为示例，一种量化拖缆的“直度”的方法可能如下。令“L_actual”被定义为当拖缆的两端位于水中时它们之间的距离（即，拖缆在其实际配置中的长度）。令“L_straight”被定义为在拖缆完全直的情况下其将具有的长度（即，拖缆的理想长度）。那么可以将拖缆的直度“S”定义为S = L_actual / L_straight。在该定义下，S可以被视为指示拖缆有多“接近”于笔直的百分比值。在各种实施例中，拖缆具有以下S值可能是足够的：50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%或100%。

出于本公开的目的，术语“直”可以被视为意指90%或更大的S值。术语“近似直”可以被视为意指80%或更大的S值。

鸟式设备力84、86、88、90和92被示出为在图5B中不同，以说明在沿着拖缆20的长度的不同位置处可以期望各种力，并且它们不必彼此相同。通过使用该实施例的预测性方面，可以减小鸟式设备所需的峰值力。

图5B通过示出下述情况来图示上述情形：在该情况中，横流足够强以至于附着到拖缆20的前部的鸟式设备不能维持为零（或初始羽角可能曾为的任何值）的羽角。然而，当附着到拖缆20的前部的鸟式设备能够维持初始羽角时，类似的情形可能发生，但仅通过产生不期望地大的横向力。在该情形中，也可以期望控制系统确定新的期望羽角82。

应当注意到，尽管以上讨论集中于在确定期望的拖缆羽角或朝向时对由鸟式设备产生的力的使用，但是各种其他量也可以用作对力的代替。例如，鸟式设备的配置数据可以是力的有用代理。配置数据可以包括：关于鸟式设备的翼角的信息；或者指示鸟式设备的当前状态或指示鸟式设备正在输出多少力或噪声来维持羽角和/或拖缆朝向的其他信息。此外，配置数据可以包括指示横流的任何信息，包括但不限于对横流的直接测量。

图6示出了根据本公开的实施例的示例性过程流。

在步骤100处，在水体中牵引拖缆。在该过程流中的该步骤处，拖缆具有初始朝向。该初始朝向可以是在相对于某参考轴的特定羽角处的直线，或者其可以是在近似羽角处的近似直线，或者其可以是非线性朝向。

在步骤102处，接收与水体中的横流相关的信息。如上文所讨论的，该信息可以基于沿拖缆的设备产生的力，或者基于配置数据，或者基于与横流相关的任何信息源。

在步骤104处，基于接收到的与横流相关的信息来确定期望的拖缆朝向。例如，期望的朝向可以是在遵循水体中的平均横流的羽角处的直线。

在步骤106处，基于所确定的期望的拖缆朝向来调整拖缆的朝向。该调整可以经由沿拖缆长度的定位设备（例如，鸟式设备）而实行。

图7示出了根据本公开的实施例的另一示例性过程流。

在步骤120处，在水体中以初始羽角牵引拖缆。除了其他部件以外，拖缆可以包括布置在沿其长度的各个位置处用于向拖缆提供力的多个偏转设备。

在步骤122处，接收与沿拖缆长度的偏转设备产生的力相关的信息。这些力可以是将拖缆维持在其初始羽角所需的力。该接收到的信息可以涉及对此类力的直接或间接测量，并且其可以基于从多个偏转设备接收的数据。

在步骤124处，自动确定新的期望的拖缆羽角。如上文更详细地讨论的，可以确定期望的拖缆羽角以减小来自多个偏转设备的进行下述操作所必需的力的量：基于所测量的横流条件或者以考虑到由多个偏转设备输出的力的任何其他方式，预测性地将拖缆放置在有利朝向。新的期望的拖缆羽角可以是相对于参考轴测量的直线。可以在没有用户输入或交互的情况下进行自动确定。

在步骤126处，基于新的拖缆羽角来自动调整拖缆朝向。在自动调整之前，控制系统可以或可以不需要用户输入和/或确认。该调整可以经由沿拖缆长度的偏转设备而实行。

尽管上文已经描述了特定实施例，但是这些实施例并不意图限制本公开的范围，即使在针对特定特征仅描述了单个实施例的情况下也是如此。除非另外声明，本公开中提供的特征的示例意图是说明性的而非限制性的。上面的描述意图涵盖如将对于受益于本公开的本领域技术人员来说显而易见的此类替代、修改以及等同物。

本公开的范围包括本文（显式或隐式）公开的任何特征或特征的组合或者其任何概括，而无论其是否减轻了本文解决的任何或所有问题。相应地，在对本申请（或要求其优先权的申请）的审查期间，可以根据特征的任何此类组合来构想出新权利要求。具体而言，参照所附权利要求，来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征进行组合，并且来自相应独立权利要求的特征可以以任何适当的方式进行组合而不仅仅是以所附权利要求中列举的特定组合来进行组合。

Claims (23)

1.一种方法，包括：

在水体中在船后面牵引拖缆，其中，所述拖缆具有目前朝向；

控制系统接收与所述水体中的横流相关的信息；

所述控制系统基于所接收的信息来确定所述拖缆的期望朝向；以及

所述控制系统基于所确定的期望朝向来调整所述拖缆的目前朝向。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制系统接收与横流相关的信息包括所述控制系统接收与所述拖缆的前部处的横流相关的信息，并且其中，所述控制系统确定所述拖缆的期望朝向包括所述控制系统确定所述拖缆的后部的期望朝向。

3.如权利要求1所述的方法，其中，期望的拖缆朝向是直线。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述直线被定向为所确定的羽角，所确定的羽角是相对于参考轴来测量的。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述拖缆包括多个地球物理传感器。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制系统位于所述船上。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制系统位于所述拖缆上。

8.如权利要求1所述的方法，其中，与所述水体中的横流相关的信息是指示沿所述拖缆的多个位置处的横流的方向和速度的信息。

9.一种方法，包括：

在水体中在船后面牵引拖缆，其中，所述拖缆具有沿其布置的多个偏转设备，其中，所述拖缆具有相对于参考轴测量的目前拖缆羽角；

接收与由所述多个偏转设备施加的力相关的信息；

基于所接收的与由所述多个偏转设备施加的力相关的信息来自动确定期望的拖缆羽角；以及

经由所述多个偏转设备来自动调整所述拖缆，以遵循相对于所述参考轴而确定的期望的羽角。

10.如权利要求9所述的方法，其中，与由所述多个偏转设备施加的力相关的信息包括与由所述多个偏转设备施加在所述拖缆上的力相关的信息。

11.如权利要求9所述的方法，其中，与由所述多个偏转设备施加的力相关的信息包括与由所述多个偏转设备施加在所述水体上的力相关的信息。

12.如权利要求9所述的方法，其中，所述多个偏转设备包括具有可调整翼角的多个鸟式设备。

13.如权利要求9所述的方法，其中，所述参考轴是所述船的预定表方向。

14.如权利要求9所述的方法，其中，所述参考轴是所述拖缆的前端方向。

15.如权利要求9所述的方法，其中，所述期望的羽角被自动确定以减小由所述多个偏转设备施加的一个或多个瞬时力，其中，所述力是瞬时测量的。

16.如权利要求9所述的方法，其中，所述期望的羽角被自动确定以减小由所述多个偏转设备施加的一个或多个时间平均的力。

17.如权利要求9所述的方法，其中，所述期望的羽角被自动确定以将由所述多个偏转设备施加的一个或多个瞬时力维持为低于阈值。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述期望的羽角被自动确定以使得所述期望的羽角与参考羽角之差被最小化。

19.如权利要求9所述的方法，其中，所述期望的羽角被确定以将由所述多个偏转设备施加的一个或多个时间平均的力维持为低于阈值。

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述期望的羽角被自动确定以使得所述期望的羽角与参考羽角之差被最小化。

21.一种拖缆控制装置，包括：

至少一个处理器；

其中，所述至少一个处理器被配置为与沿在水体中在船后面牵引的拖缆布置的多个定位设备进行通信；

其中，所述至少一个处理器被配置为确定与所述多个定位设备相对应的配置数据，所述配置数据指示横流条件；以及

其中，所述至少一个处理器还被配置为基于所述横流条件来调整所述多个定位设备。

22.如权利要求21所述的拖缆控制装置，其中，所述配置数据包括所述多个定位设备中的至少一个的目前翼角。

23.如权利要求21所述的方法，其中，所述至少一个处理器被配置为基于所述横流条件来连续地或周期性地调整所述多个定位设备。