CN104641258A - 地震电缆操纵系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于操纵具有传感器站的地震电缆的系统和方法。地震电缆可定位在地震场周围，用于测量地下结构的地震参数。该系统包括可移动单元、卷筒和绞车组件。可移动单元可定位在地震场周围并且具有平台。卷筒可支撑在平台上，其中地震电缆能够围绕卷筒布置。绞车组件由可移动单元承载并且包括多个电缆引导件。多个电缆引导件中的至少一个具有尺寸能够调节的通道，以用于对通过所述通道的地震电缆和通过传感器站进行对准和引导。

Description

地震电缆操纵系统和方法

本申请要求在2012年3月8日提交的美国临时专利申请No.61/608,357的权益，在此将其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体涉及用于在地下结构周围实施地震操作的技术。更加具体地，本发明涉及一种用于部署/收回地震电缆的电缆操纵系统。

背景技术

油气勘探可能涉及勘测地下结构，诸如地质组成和/或储层。地震感测系统可以定位在地表位置周围，以用于感测地下结构的性质。这种性质可以包括物理性质，诸如压力、运动、能量等。这种性质可以自发发生，或者可以通过使用地震能量源(例如，地震振动卡车)将作用力施加到给地表而产生。可以收集和分析由地震能量源产生的反射地震波，以确定地下结构的特征。

针对感测地震参数，已经研发了很多技术。一些技术涉及将电缆铺设在靠近所关注的地下结构附近的地表位置周围。在美国专利/申请No.20080062815、No.20080060310和No.20080060311中提供了这些技术的示例。在地震操作中使用的电缆可以包括：传感器，诸如光学传感器、地震检波器传感器；和电子模块，所述电子模块附接在沿着电缆长度的中间点处。传感器可以具有远程电子监控包，所述远程电子监控包连结到电缆，所述电缆将每个传感器的输出信号传送回到地震记录系统。

一些地震感测系统可以例如是光学系统，所述光学系统包括地震卡车，所述地震卡车分布在用于独立地收集地震数据的地点周围。每辆地震卡车均可以具有光纤电缆，其中，光学传感器分布在地下结构的地表地点周围。地震卡车还可以具有光源，所述光源用于发射通过光纤电缆的激光。光源将光分布到沿着光纤电缆定位的光学传感器并且从所述光学传感器收集光。地震卡车可以具有用于检测光变化的装置。这些变化可以用于确定关于地下结构的信息并且产生关于地下结构的图像。在美国专利No.7622706、No.7222534、No.7154082和No.6549488中提供了光学系统和传感器的示例。

对位于陆地区域下方的油气储层进行地震勘探可能需要铺设和收回多段地震线路电缆。电缆可以被运送到给定位置并且从卷筒上手动解绕以用于使用。电缆还可以使用诸如在美国专利No.6775204中描述的系统的装置进行分布。在涉及使用光纤电缆的应用中，可以利用电缆来部署光学传感器。在一些情况中，光学传感器与在分布电缆过程中使用的装置可能发生干涉，或者可能在分布过程中被损坏。因此，仍然存在提供用于部署和回收地震电缆的先进技术的需求。

发明内容

本公开涉及一种用于操纵地震电缆的系统，在所述地震电缆上设置有传感器站。地震电缆能够定位在地震场周围，用于测量地下结构的地震参数。该系统包括可移动单元、卷筒和绞车组件。可移动单元能够定位在地震场周围并且具有平台。卷筒能够支撑在平台上，其中，地震电缆能够围绕卷筒布置。绞车组件由可移动单元承载并且包括多个电缆引导件。电缆引导件中的至少一个具有尺寸能够调节的通道，以用于对通过所述通道的地震电缆和传感器站进行对准和引导。

电缆引导件包括至少一个累积器导轮、张紧器和/或静态引导件。累积器导轮包括累积器辊和能够运动的累积器引导件。多个电缆引导件包括至少一个张紧器。张紧器包括顶板和能够运动的一对底板，其中，一对辊位于所述顶板与所述底板之间。静态引导件包括环形件，所述环形件可定位成毗邻地震场的表面。

系统还可以包括射频识别单元。射频识别单元包括天线和射频识别传感器。射频识别传感器检测传感器站上的射频识别标签。系统还可以包括：卷筒支撑件，所述卷筒支撑件包括水平卷绕器和导轨；存储卷筒；由可移动单元承载的起重机；可操作连接到卷筒的电动机(旋转地驱动卷筒的电动机)；电子设备；和至少一个引导器传感器。可移动单元包括卡车。

本公开还涉及一种用于将地震电缆部署在地震场周围的方法。所述方法涉及提供可移动单元、卷筒和绞车组件。可移动单元具有平台。地震电缆能够布置在卷筒周围。绞车组件包括多个电缆引导件。多个电缆引导件中的至少一个具有通道，通道的尺寸可调节。所述方法还涉及将可移动单元定位在地震场周围、将卷筒支撑在平台上和使得地震电缆和传感器站在对准和引导位置中通过所述电缆引导件。

所述方法还可以包括：将地震电缆和传感器站部署在地震场周围；从地震场收回地震电缆和传感器站；将地震电缆围绕卷筒布置；将张力选择性地施加给地震电缆；将卷筒装载到平台上；扫描传感器站上的射频设别标签；从传感器站收集地下数据；使来自所感测到的射频识别标签的信息与由所述传感器站收集的所述地下数据相互关联；根据全球定位卫星数据确定传感器站中的每一个传感器站的位置；和/或将电缆和传感器站埋入大地中。

附图说明

参照在附图中示出的主题的实施例，可以更为具体地描述在此简要总结的主题。附图不必按照比例绘制，并且为了清洁和简洁，可以依照比例或者示意性夸大地示出附图的某些特征和某些视图。

图1.1-1.4示出了用于操纵地震电缆的系统的多张示意图，所述系统包括可移动单元、卷筒和绞车组件；

图2.1-2.4示出了用于操纵地震电缆的系统的各部件的多张示意图；

图3.1-3.6示出了用于引导地震电缆的累积器导轮的多张示意图；

图4.1-4.8示出了用于引导地震电缆的张紧器的多张示意图；

图5是示出了操纵地震电缆的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述包括体现创造性主题的示例性设备、方法、技术和指令序列。然而，应当理解的是，可以在这些具体细节之外实施所描述的实施例。

提供了用于操纵地震电缆的系统和方法。地震电缆(和位于地震电缆上的传感器站)可以被承载在卷筒上，所述卷筒安装到可移动单元上。可移动单元可以在部署和/或收回电缆的地点周围被驱动。可以例如以大约10km/hr的速率实施电缆部署。可移动单元具有绞车组件，所述绞车组件在从卷筒部署电缆和/或收回电缆时引导电缆。绞车系统包括电缆引导件，所述电缆引导件具有可调节的通道，用于当传感器通过所述通道时引导地震电缆和传感器和使地震电缆和传感器对准。所述系统还可以具有用于感测传感器站的射频识别标签(RFID标签)的射频识别(RFID)单元。

图1.1-1.4分别示出了用于操纵地震电缆102的系统100的平面图、俯视图、后视图和透视图。图2.1-2.4分别示出了系统100的多个部分的俯视图、平面图、透视图和后组装图。与系统100一起使用的电缆102上可以具有传感器站103。当在本文中提及时，电缆102还将指传感器站103位于其上的电缆106。

系统100包括可移动单元104、卷筒106和绞车组件108。可移动单元104具有用于支撑卷筒106的平台110。可移动单元104和平台110被描绘为具有用于保持卷筒106的车厢的卡车，但是也可以使用能够定位在地震场111周围的任何能够运输的装置(例如，手推车、拖车、车辆等)。地震场111可以是系统可以定位成用于从地下结构收集地震数据的任何表面位置。

可以使用起重机112将卷筒106定位在平台上。起重机112被支撑在可移动单元104的平台110上。起重机112可以独立于可移动单元104或者卷筒106。可以通过手手动装载卷筒106或者通过诸如起重机112的装置自动装载卷筒106。平台110可以具有升降机114，所述升降机114可被升高和降低，以有助于装载和/或接近平台110。

卷筒106可以通过卷筒支撑件116连接到平台110。卷筒支撑件116可以具有水平卷绕器118，用于在操作期间定位和引导卷筒106。还可以提供诸如存储卷筒120的其它卷筒(见，例如图2.1)，用于承载其它地震电缆(例如，待分布的地震电缆)或者用于存储地震电缆(例如，从地震场收回的地震电缆)。

电动机122可以设置用于旋转地驱动卷筒106。发电机123(例如柴油或者电发电机)可以用于向系统100提供动力。燃料箱125可以设置用于向发电机123供应燃料。可以手动或者自动地驱动操作。电子设备124可以设置用于操作该系统100。还可以如在此进一步描述的那样设置RFID单元127。

卷筒106承载地震电缆102，用于在地震场111周围部署和/或收回电缆。地震电缆102从卷筒106延伸并且延伸通过绞车组件108。绞车组件108包括累积器导轮126、张紧器128和静态引导件130.1、130.2、130.3。通过累积器引导件132将累积器导轮126支撑在卷筒106周围。水平卷绕器118定位在累积器导轮126和卷筒106之间，用于在它们之间引导电缆102。

静态引导件130.1、张紧器128和静态引导件130.2定位在累积器导轮126和地震场111之间。电缆102在累积器导轮126之间延伸并且通过静态引导件130.1、张紧器128和静态引导件130.2抵达地震场111。电缆102延伸通过静态引导件130.1-130.3并且被所述静态引导件130.1-130.3引导。静态引导件130.1和130.2被描绘为环状件，所述环状件具有孔，所述孔的尺寸设定成使得电缆102穿过孔。电缆102还延伸通过张紧器128，以便从张紧器接收张力。可以提供一个或多个引导件、张紧器、导轮和/或其它电缆控制装置。电子设备124可以用于响应于所感测到的状态和/或根据期望而自动或者手动地操控纵张力。传感器S可以定位在系统100周围，以便检测状态(诸如，张力)，电子设备可以使用所述张力以控制电缆102的运动。

静态引导件130.2定位在地面附近，以有助于对电缆102进行操控。静态引导件130.2由可连接到可移动单元104的臂131支撑。静态引导件103.2可以相对于移动单元104和地表以理想的角度、深度和距离定位，以放置和收回电缆102。如所示出的，静态引导件103.2是定位成平行于大地的环形件，所述环形件具有贯穿其中的孔，所述孔的尺寸设定成使得电缆102通过孔而抵达期望的位置和/或地点。还可以调整电缆102的张力，以进一步有助于放置电缆102和/或传感器站103。

在图3.1-3.6中更为详细地示出了累积器导轮126。这些附图示出了累积器导轮126的多张视图，其中，电缆102经过累积器导轮。为了清晰起见，仅仅描绘出了电缆102的一部分以及传感器站103。还有，为了清晰起见，累积器导轮126显示为与累积器引导件132间隔开。如图3.1和3.2所示，累积器导轮126包括槽轮338和槽轮引导件340，其中，通道342限定在槽轮338与槽轮引导件340之间。如图3.3和3.4所示，电缆102通过通道342。槽轮338和槽轮引导件340各自在其上具有引导沟道344，用于当电缆在它们之间通过时使得电缆102对准。传感器站103的本体341可以沿着引导沟道344通过。槽轮引导件340是弯曲的并且向外倾斜以滑动地接收传感器站103的钉状件343，从而在传感器站通过时辅助定位传感器站103。传感器站103可以定位成随着其接近槽轮338以大约水平角度(例如，大约180度)沿着槽轮引导件340通过。

图3.5和3.6示出了当传感器站在槽轮338与槽轮引导件340之间通过时的传感器站103。槽轮338和/或槽轮引导件340可以在电缆102在它们之间通过时可选地延伸和收回。额外的空间可以有助于传感器站103通过，以防止损坏传感器站。槽轮引导件340在其中具有下陷部347，用于促进传感器站103通过通道342。辊345可以设置成进一步促进传感器站103沿着槽轮引导件340通过。如所示出的，辊345在槽轮引导件340的升高部分347之间沿着引导沟道344位于升高位置中。

在图4.1-4.8中更为详细地示出了张紧器128。这些附图示出了张紧器128的多张视图，其中电缆102通过张紧器。如所示出的，张紧器128包括张紧板450、张紧引导件452和张紧辊454以及位于它们之间的通道。张紧辊454附接到张紧引导件452并且被夹在张紧板450和张紧引导件452之间。

张紧引导件452各自旋转地支撑张紧辊454之一。张紧辊454在其上具有引导沟道458，用于当传感器站103在其间通过时引导传感器站103。通道456的一部分被限定在张紧辊454之间，用于引导电缆102和传感器站103的本体460通过其中。通道456的另一个部分限定在张紧引导件452之间，用于引导钉状件343从传感器站103的本体460延伸。张紧引导件452各个具有弯曲的表面，所述弯曲的表面在它们之间限定了通道456的一部分，用于使得传感器站103的钉状件462通过其中。

如图4.4、4.7和4.8所示，电缆102通过通道456。传感器站103可以定位成随着其接近张紧器128，所述传感器站103以大约竖直角度(例如大约90度)在张紧引导件452之间通过。张紧辊454和/或张紧引导件452在电缆102通过其中时可以可选地延伸和收回。如图4.5-4.8所示，张紧辊454和张紧引导件452可以移动，以有助于使得通过其中的传感器站103对准和/或运动。在图4.5-4.7中，张紧引导件452被描绘为相对于张紧板450向右侧移动。在图4.8中，如箭头所示，右侧上的张紧引导件452已经移置到右侧，以扩展通道456。额外的空间可以允许传感器站103通过而不会损坏传感器站。一个或者多个辊454和/或张紧引导件452可以根据期望可选地是可运动的。

累积器导轮126和张紧器128提供了一种用于当电缆102通过绞车组件108时引导电缆102的机构。这些机构构造成当部署和/或收回电缆102时对电缆102上的传感器站103进行对准、保护和引导。这些机构还可以用于促进沿着适当方向定位传感器站103，用于将传感器站植入到大地中。一旦处于合适位置中，可以将传感器站103插入到地面中。可以沿着竖直方向将传感器站103的钉状件462插入到地面中，以用于进行感测。一旦电缆102处于合适位置中，可以致动地震源(诸如传统基站或者连接到电缆的地震卡车)，以使用传统技术实施地震感测。

返回参照图1.1-1.4，系统100可以连结到地震站101，用于与其操作连通。地震台站101可以例如是地震卡车或者基站，具有：光源用于使得光通过电缆102；用于从传感器站103接收数据的检测器；用于收集关于传感器站103中的每一个的RFID数据的RFID接收器。还可以提供处理器和其它计算装置。RFID接收器可以与传感器站103和/或RFID单元127通讯，用于从其接收数据和/或分析这些数据。

RFID单元127可以设置有RFID天线，用于识别电缆102和/或传感器站103上的RFID标签。RFID单元127还可以具有RFID传感器，用于当传感器站103通过时从传感器站103接收数据并且记录传感器站103。这种信息可以与由地震电缆102和/或传感器站103收集的数据一起使用，以例如使得关地震数据与专用于所识别的传感器站103的位置和/或传感器信息相互关联。地震台站101可以具有处理器，以便提供这种相关性。

当从系统100部署每个传感器站103时，传感器站103通过RFID单元127，在所述RFID单元127处识别所述传感器站103并且指出其位置。可移动单元104可以沿着预先标注的线路通过并且使用全球定位卫星(GPS)跟踪装置133来跟踪路径。可以使用链接到每个传感器站103输出的传统GPS技术来确定关于每个传感器位置的信息。GPS数据可以以三维轴形式提供位置数据。Z轴数据提供高程信息，使得可以将传感器站修正到类似的平面基准中。X轴和Y轴数据可以是位置数据，使得可提供数字滤波器以便移除其它误差。可以使得针对每个传感器站的汇总的GPS数据与由传感器站收集的数据相互关联，以用于进行进一步分析。可以使用所分析的信息来确定给定地点处的地下性质。

在一些情况中，可将电缆102的长的未中断段存储在存储线轴120上，以用于使用。当可移动单元驱动穿过地震场111时，可以部署长电缆和通过RFID单元127识别长电缆。在一些情况中，可以使用工作人员在地面上打桩，用于进行电缆部署。因为当传感器站103离开系统100时正在识别并且定位传感器站103的沟道，所以可使用RFID单元127来识别传感器站103的位置。地震台站101可以收集、存储和操控这些信息。

图5是描绘了在感测地下结构的地震参数过程中使用的操纵地震电缆102的方法500。所述方法500包括：提供如在此所述的可移动单元、绞车组件和卷筒(见图1.1-4.11)(步骤560)。所述方法还包括将可移动单元定位在地震场周围(步骤562)；将卷筒支撑在平台上(步骤564)；和使得地震电缆和传感器站在对准的位置中通过多个引导件(步骤566)。

所述方法还可以包括部署和/或收回地震电缆。还可以实施其他步骤，诸如当传感器站通过绞车组件时扫描传感器站上的RFID标签、埋置地震电缆和/或放置传感器站、将地震电缆围绕卷筒布置、选择性地将张力施加给地震电缆、将卷筒装载到平台上、从传感器站收集地下数据和/或使得来自所感测的RFID标签的信息与由传感器站收集的地下数据相互关联。可以根据需要以任何顺序并且重复地自动或者手动实施所述步骤。

尽管本公开描述了特定技术，但是，在学习本公开之后，对于本领域中的技术人员而言，多种修改和变型将变得显而易见，所述修改方案和变形方案包括使用针对在此所描述的元件的等效功能和/或结构替代物。例如，可以在一个或者卷筒、电缆引导件等上手动或者自动地实施主题的各方面。

对于在此所描述的部件、操作或结构，多个例子可以设置成单个例子。通常而言，在示例性构造中作为单独部件存在的结构和功能可以实施为组合的结构或者部件。类似地，作为单个部件存在的结构和功能可以实施为单独部件。这些和其它变型、修改、增添和改进可以处于主题的范围内。

Claims (27)

1.一种用于操纵地震电缆的系统，所述地震电缆上具有传感器站，所述地震电缆能够定位在地震场周围，用于测量地下结构的地震参数，所述系统包括：

可移动单元，所述可移动单元能够定位在所述地震场周围，所述可移动单元具有平台；

卷筒，所述卷筒能够支撑在所述平台上，所述地震电缆能够围绕所述卷筒布置；和

绞车组件，所述绞车组件由所述可移动单元承载，所述绞车组件包括多个电缆引导件，所述多个电缆引导件中的至少一个具有通道，所述通道具有能够调节的尺寸，以用于对通过所述通道的所述地震电缆和所述传感器站进行对准和引导。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个电缆引导件包括至少一个累积器导轮。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个累积器导轮包括累积器辊和能够运动的累积器引导件。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个电缆引导件包括至少一个张紧器。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个张紧器包括顶板和能够运动的一对底板，其中，一对辊位于所述顶板与所述底板之间。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个电缆引导件包括至少一个静态引导件。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述至少一个静态引导件包括能够定位成毗邻所述地震场的表面的环形件。

8.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括射频识别单元，所述射频识别单元包括天线和射频识别传感器，所述射频识别传感器检测所述传感器站上的射频识别标签。

9.根据权利要求1所述的系统，还包括卷筒支撑件，所述卷筒支撑件包括水平卷绕器和导轨。

10.根据权利要求1所述的系统，还包括存储卷筒。

11.根据权利要求1所述的系统，还包括由所述可移动单元承载的起重机。

12.根据权利要求1所述的系统，还包括电动机，所述电动机能够操作地连接到所述卷筒，所述电动机旋转地驱动所述卷筒。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可移动单元包括卡车。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个电缆引导件包括至少一个能够定位成毗邻表面位置的电缆引导件。

15.根据权利要求1所述的系统，还包括电子设备。

16.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个引导件传感器。

17.一种用于操纵地震场周围的地震电缆的方法，所述地震电缆上具有传感器站，所述方法包括：

提供可移动单元、卷筒和绞车组件，所述可移动单元具有平台，所述地震电缆能够围绕所述卷筒布置，所述绞车组件包括多个电缆引导件，所述多个电缆引导件中的至少一个具有尺寸能够调节的通道；

将所述可移动单元定位在所述地震场周围；

将所述卷筒支撑在所述平台上；和

使得所述地震电缆和所述传感器站在对准和引导的位置中通过所述多个电缆引导件。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括将所述地震电缆和所述传感器站部署在所述地震场周围。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括从所述地震场收回所述地震电缆和所述传感器站。

20.根据权利要求17所述的方法，还包括围绕所述卷筒布置所述地震电缆。

21.根据权利要求17所述的方法，还包括选择性地将张力施加给所述地震电缆。

22.根据权利要求17所述的方法，还包括将所述卷筒装载到所述平台上。

23.根据权利要求17所述的方法，还包括扫描所述传感器站上的射频识别标签。

24.根据权利要求23所述的方法，还包括从所述传感器站收集地下数据。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括使来自所感测到的射频识别标签的信息与由所述传感器站收集的地下数据相互关联。

26.根据权利要求25所述的方法，还包括根据全球定位卫星数据来确定所述传感器站中的每一个传感器站的位置。

27.根据权利要求17所述的方法，还包括将所述地震电缆和所述传感器站埋入大地中。