CN107102360A - 海上拖缆的地震勘探系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及勘探领域，公开了一种海上拖缆地震勘探系统及方法，所述方法包括：设置所述海上拖缆地震勘探系统的由主船拖带的多条电缆在相对海平面的竖直方向采用宽频采集方式；以及将所述海上拖缆地震勘探系统的一个或多个辅助震源船设置在靠近所述多条电缆中的最外侧电缆的中间位置的位置。将多个辅助震源船设置在靠近所述多条电缆中的最外侧电缆的中间位置，与传统宽方位采集设计相比能够获得更丰富的宽方位角信息，即对于同一个地下面元可同时获得相邻的象限的信息，并且能够采集到更丰富的近、中偏移距信息，进而更有利于地震采集中对反射层成像。

Description

海上拖缆的地震勘探系统及方法

技术领域

本发明涉及勘探领域，具体地，涉及一种海上拖缆地震勘探系统及方法。

背景技术

随着勘探目标变的越来越复杂，需要新的采集技术来解决这些难题。目前，与拖缆地震勘探相关的主流技术包括宽方位、宽频、高密度采集技术，其中，拖缆宽方位技术主要采用多船联合作业的方式实现，拖缆宽频采集技术主要通过多分量电缆和斜缆两种采集方式实现，高密度的采集方式主要通过缩小相邻两条电缆的间距或者检波器的间距的方式实现。针对上述现有的拖缆采集技术，每多使用一种采集技术施工成本均会相应具有较大幅度的增加，因此在实际生产中，仅在宽方位、宽频、高密度三种技术中选择某一项特定的技术来执行地质较复杂的勘探，而不会选择三种技术同时使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种海上拖缆地震勘探系统及方法，该方法能够以较低成本实现宽方位、宽频、高密度的勘探。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于海上拖缆地震勘探系统的设置方法，该方法包括：设置所述海上拖缆地震勘探系统的由主船拖带的多条电缆在相对海平面的竖直方向采用宽频采集方式；以及将所述海上拖缆地震勘探系统的一个或多个辅助震源船设置在靠近所述多条电缆中的最外侧电缆的中间位置的位置。

可选地，所述宽频采集方式采用直斜缆采集或抛物线形缆采集。

可选地，所述一个或多个辅助震源船的每一个辅助震源船均被设置在相对于所述多条电缆的同一侧。

可选地，所述方法还包括通过以下方式来设置所述多个辅助震源船的位置：以所述主船为参考点，对每一个辅助震源船进行顺序编号；在辅助震源船的编号为奇数的情况下，将该奇数编号的辅助震源船的位置设置为与所述主船相距i×RLN×RLI；以及在所述辅助震源船的编号为奇数的情况下，将该奇数编号的辅助震源船的位置设置为与所述主船相距i×RLN×RLI+RLI/2，其中，i为所述辅助震源船的编号，RLN为所述多条电缆的数目；RLI为相邻两条电缆的间距。

可选地，所述方法还包括：将所述主船设置为拖带两个震源；以及将所述辅助震源船设置为拖带一个震源。

可选地，由所述主船拖带的所述两个震源之间的间距被设置为相邻两条电缆的间距的一半。

可选地，所述方法还包括：针对同一航行线，设置所述海上拖缆地震勘探系统执行两航次采集，其中所述两航次的航迹线交错RLI/8，其中RLI为相邻两条电缆的间距；以及设置束间滚动距为RLN×RLI/2，其中RLN为所述多条电缆的数目。

相应地，本发明实施例还提供一种海上拖缆地震勘探系统，该系统包括：主船；多条电缆，该多条电缆由所述主船进行拖带，且在所述多条电缆被设置为在相对海平面的竖直方向采用宽频采集方式；以及一个或多个辅助震源船，该一个或多个辅助震源船被设置在靠近所述多条电缆中的最外侧电缆的中间位置的位置。

可选地，所述宽频采集方式采用直斜缆采集或抛物线形缆采集。

可选地，所述一个或多个辅助震源船的每一个辅助震源船均被设置在相对于所述多条电缆的同一侧。

可选地，通过以下方式来设置所述多个辅助震源船的位置：以所述主船为参考点，对每一个辅助震源船进行顺序编号；在辅助震源船的编号为奇数的情况下，将该奇数编号的辅助震源船的位置设置为与所述主船相距i×RLN×RLI；以及在所述辅助震源船的编号为奇数的情况下，将该奇数编号的辅助震源船的位置设置为与所述主船相距i×RLN×RLI+RLI/2，其中，i为所述辅助震源船的编号，RLN为所述多条电缆的数目；RLI为相邻两条电缆的间距。

可选地，所述主船还被设置为拖带两个震源；以及所述多个辅助震源船的每一个辅助震源船还被设置为拖带一个震源。

可选地，由所述主船拖带的两个震源之间的间距被设置为相邻两条电缆的间距的一半。

可选地，所述系统还被设置为针对同一航行线执行两航次采集，其中所述两航次的航迹线交错RLI/8，其中RLI为相邻两条电缆的间距；以及束间滚动距被设置为RLN×RLI/2，其中RLN为所述多条电缆的数目。

相应地，本发明实施例还提供一种用于海上采集地震数据的方法，该方法包括使用根据上述的海上拖缆地震勘探系统来采集所述地震数据。

通过上述技术方案，将多个辅助震源船设置在靠近所述多条电缆中的最外侧电缆的中间位置，与传统宽方位采集设计相比能够获得更丰富的宽方位角信息，即对于同一个地下面元可同时获得相邻的象限的信息，并且能够采集到更丰富的近、中偏移距信息，进而更有利于地震采集中对反射层成像。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了现有技术中海上拖缆地震勘探系统的顶视图；

图2示出了现有技术中海上拖缆地震勘探系统的侧视图；

图3示出了根据本发明实施例的海上拖缆地震勘探系统的顶视图；

图4示出了根据本发明实施例的海上拖缆地震勘探系统的侧视图；

图5示出了根据本发明实施例的海上拖缆地震勘探系统的主船和辅助震源船的相对位置关系；

图6示出了航次的相对位置和束间滚动距的设置示意图；

图7示出了示例观测系统的玫瑰图分布示意图；

图8(a)至图8(c)示出了示例观测系统的面元分布示意图；以及

图9(a)至图9(c)示出了示例观测系统的面元方位角分布示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明一实施例提供一种用于海上拖缆地震勘探系统的设置方法，该方法可以包括：设置所述海上拖缆地震勘探系统的由主船拖带的多条电缆在相对海平面的竖直方向采用宽频采集方式；以及将所述海上拖缆地震勘探系统的一个或多个辅助震源船设置在靠近所述多条电缆中的最外侧电缆的中间位置的位置。

图1示出了现有技术中海上拖缆地震勘探系统的顶视图，图2示出了现有技术中海上拖缆地震勘探系统的侧视图。如图1或图2所示，传统的宽方位采集是采用平缆采集的方式。在传统宽方位采集设计中，出于安全施工考虑，辅助震源船常位于电缆的头部和电缆的尾部，以避免同电缆及附属的扩展设备发生碰撞。

图3示出了根据本发明实施例的海上拖缆地震勘探系统的顶视图。如图3所示，一般情况下，由主船拖带的多条电缆是等间距布置的，在本发明实施例中将辅助震源船33设置在靠近电缆32的最外侧电缆的中间的位置。根据实际施工情况，掌握了工区内的流向和流速，即可知悉羽角的变化规律，在这种那个情况下，将宽方位作业辅助震源船调整到拖缆中间的位置，可获得更丰富的宽方位角信息，即对于同一个地下面元可同时获得相邻的象限的信息。相邻象限的方位角信息是不可等效的，而传统采集方式中同一地下面元获得的信息来自一个象限。除此之外，地震采集中对反射层成像最有利的偏移距分布在近、中偏移距，将辅助震源船调整到中间位置，可以采集到更加丰富的近、中偏移距信息，从而更有利于对反射层成像。

可选地，可采用双翼或单翼采集的方式来对辅助震源船的位置进行设置，即，可以将辅助震源船33对称地设置在电缆32的两侧，也可以将辅助震源船33仅设置于电缆32的同一侧。

在一优选实施例中，辅助震源船33的每一个辅助震源船均被设置于电缆32的同一侧。在将辅助震源船33设置在电缆32的中间位置之后，如果将辅助震源船33对称地设置在电缆32的两侧，即，在主船两侧各有一条或多条辅助震源船，则在羽角存在的情况下，其中一侧可能存在安全隐患。出于上述原因，根据纵波炮检互换原理，可对传统的双翼采集方式进行优化，采用单翼采集方式，进而保证施工的安全性。

这里，辅助震源船可以均位于主船的左侧或者均位于主船的右侧，但是需要保证针对同一航行线，执行每一航次的数据采集时，辅助震源船的位置保持一致。

在图3所示的海上拖缆地震勘探系统中，在由主船31拖带的多条电缆32的垂直方向设置为采用宽频采集方式。图4示出了根据本发明实施例的海上拖缆地震勘探系统的侧视图。如图4所示，所述的宽频采集方式采用直斜缆采集或抛物线形缆采集。

在本发明实施例中，电缆的陈放方式可以选择电缆深拖的方式，电缆的沉放深度可以是5m至60m中的任意一个常值。

本发明实施例通过对辅助震源船航迹相对位置进行交错设计而达到高密度采集的目的。图5示出了根据本发明实施例的海上拖缆地震勘探系统的主船和辅助震源船的相对位置关系。如图5所示，本发明实施例通过以下方式来设置所述多个辅助震源船的位置：

以所述主船51基准点为参考点，对每一辅助震源船或其轨迹进行顺序编号，即，从距离主船51最近的辅助震源船开始依次编号为1,2,3,4…,i,…N；在辅助震源船的编号为奇数的情况下，将该奇数编号的辅助震源船的位置设置为与所述主船相距i×RLN×RLI；以及在所述辅助震源船的编号为奇数的情况下，将该奇数编号的辅助震源船的位置设置为与所述主船相距i×RLN×RLI+RLI/2，其中，i为所述辅助震源船的编号，RLN为电缆数目；RLI为相邻两条电缆的间距，该相邻两条电缆的间距可以以米(m)为单位。

如图5所示，根据以上计算方式，可以确定出图5中第一辅助震源船52与主船51之间的距离为RLN×RLI，第二辅助震源船53与51之间的距离为2×RLN×RLI+RLI/2，第一辅助震源52和第二辅助震源船53之间的距离为RLN×RLI+RLI/2。

现有技术中，宽方位采集设计中为了获得炮点空间采样密度的均匀性，主要采用主船不放炮或者主船单源的作业方式，但是这样的作业方式通常会引起crossline方向数据采样不足，参考<<陆地三维地震勘探的设计与施工>>这里，crossline方向是指与接收线垂直的横线方向。为了沿着crossline方向获得高密度的震数据，将主船设置为拖带两个震源，并且将所述辅助震源船设置为拖带一个震源，即主船采用双源拖带，辅助震源船采用单源配置的方式。如图5所示，主船51拖带有两个震源，而每一辅助震源船52或53各拖带一个震源54。

可选地，所述主船51拖带的两个震源之间的距离设置为相邻两条电缆的间距的一半，即RLI/2。

可选地，辅助震源船的数目的范围可以设置为2条至4条，但是本发明并不限制于此，辅助震源船的数目可以被任意设置，所设置的辅助震源船的数目越大，所获得的横向偏移距就越大。

在本发明进一步实施例中，针对同一航行线，可设置海上拖缆地震勘探系统执行两航次采集，其中所述两航次的航迹线交错RLI/8，其中RLI为相邻两条电缆的间距，也即是说，针对同一航行线，在按照第1航次的航迹线采集完成后，执行第2航次的数据采集时并不是重复第1航次的航迹线进行采集，而是设置第2航次的主船航迹线与第1航次的主船航迹线相距RLI/8。进一步地，可选地，可设置束间滚动距为RLN×RLI/2，即，可设置航行线按照RLN×RLI/2滚动。这里RLI为相邻两条电缆的间距，该RLI以m为单位，RLN为电缆数目。

可以理解，所述航次数并不限于上述的两航次，也可以根据需要增加航次数，使得航次数为大于或等于2的任意值，以获得更高的覆盖次数并提高资料品质。

图6示出了航次的相对位置和束间滚动距的设置示意图。如图6所示，针对第1航行线，执行第1航次和第2航次时，主船的航迹线交错RLI/8。针对第2航行线，执行第1航次和第2航次时，主船的航迹线交错RLI/8。其中，第1航行线和第2航行线是按照RLN×RLI/2进行滚动，即，第1航行线第1航次与第2航行线中相应的第1航次的航迹之间的距离为RLN×RLI/2，第1航行线第2航次与第2航行线中相应的第2航次之间的距离为RLN×RLI/2。图6中第1航行线、第2航行线、第1航次、第2航次仅用于示例并不用于限制本发明，可以理解，可设置多个航行线，并且针对同一航行线，可设置多个航次。

现有技术在宽方位采集过程中，受施工成本和炮点空间采样均匀性的影响，辅助震源船的数目一般限制在2至4条，常采用同一航行线重复采集多个航次的方式获得宽方位的采集，多个航次的采集保持主船的航迹不变。本发明实施例打破这一设计惯例，通过同一航行线多个航次的交错设计来实现高密度采集，即，沿着crossline方向设置相邻主船的航迹线交错RLI/8。则航行线按照RLN×RLI/2滚动时，采集的面元大小沿着crossline方向最小可以达到RLI/8。

现有技术中无论是常规三维还是宽方位采集方式，空间采样密度在inline方向能够达到很小的面元尺寸，参考<<陆地三维地震勘探的设计与施工>>这里，inline方向是指与接收线平行的纵线方向。如常规拖缆在inline方向为6.25m采样，但是在crossline方向常常采样不足，如常规拖缆在crossline方向为25m采样。常规拖缆采集时，常采用双源采集，沿着crossline方向采样密度常按照震源间距的一半计算；宽方位采集时，为了追求炮点采样密度均匀时，主船响炮时多采用单个震源，此时crossline方向采样密度按照相邻两条电缆的间距的一半计算。上述这两种采集方式沿着crossline同inline方向采样间隔差异较大，crossline方向达不到高密度采样的要求。而本发明中采用辅助震源船同主船航迹交错设计以及束间滚动距优化的方式达到了沿着crossline方向高密度采集的方式。

根据本发明实施例示出的拖缆宽方位、宽频、高密度联合采集技术设计示例观测系统，其中，设置电缆数目RLN＝10，相邻两条电缆的间距RLI＝100m，道间距RI＝12.5m，辅助震源船轨迹数目N＝4。

图7示出了上述示例观测系统的玫瑰图分布示意图。从图7所示的玫瑰图的分布状态可以看出，此观测系统能够获得丰富的宽方位角的信息。

图8(a)至图8(c)示出了上述示例观测系统的面元分布示意图；以及图9(a)至图9(c)示出了上述示例观测系统的面元方位角分布示意图。其中，图8(a)为6.25×6.25面元分布示意图，图8(b)为12.5×12.5面元分布示意图，图8(c)为25×25面元分布示意图，图9(a)为6.25×6.25面元方位角分布示意图，图9(b)为12.5×12.5面元方位角分布示意图，图9(c)为25×25面元方位角分布示意图。从图8(a)至图8(c)的面元分布可以看出，此类型观测系统的最小的面元可按照RI/2×RLI/8进行最小划分，此例设计参数情况下，最小面元能划分成6.25m×6.25m，在此基础上能完成12.5m×12.5m，25m×25m超面元的划分，划分为超面元时，各个面元上可保持均匀性，而在传统的拖缆三维地震勘探中获得6.25m×6.25m的空间采样密度是非常困难的。除了能够获得拖缆高密度的信息，从图9(a)至图9(c)的方位角的分布上可以看出，从小面元6.25m×6.25m划分到超面元12.5m×12.5m、25m×25m的情况下，单个面元上方位角的信息是越来越丰富的。

相应地，本发明实施例还提供一种海上拖缆地震勘探系统，其特征在于，该系统可以包括：主船；多条电缆，该多条电缆由所述主船进行拖带，且所述多条电缆被设置为在相对海平面的竖直方向采用宽频采集方式，可选地，该宽频采集方式可以采用直斜缆采集或抛物线形缆采集；以及一个或多个辅助震源船，该一个或多个辅助震源船被设置在靠近所述多条电缆中的最外侧电缆的中间位置的位置。将多个辅助震源船设置于所述多条电缆的中间位置，与传统宽方位采集设计相比能够获得更丰富的宽方位角信息，即对于同一个地下面元可同时获得相邻的象限的信息，并且能够采集到更丰富的近、中偏移距信息，进而更有利于地震采集中对反射层成像。

相应地，本发明实施例还提供一种用于海上采集地震数据的方法，该方法包括该方法包括使用根据上述的海上拖缆地震勘探系统来采集所述地震数据。

本发明实施例提供的海上拖缆地震勘探系统的具体组成、设置、原理及其益处与上述用于海上拖缆地震勘探系统的设置方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。

本发明实施例提供的海上拖缆的地震勘探系统及方法具有以下优点：

(1)获取兼具宽频特征、宽方位特征、高密度特征的“双宽一高”三维地震资料，有效改善复杂构造区中深层成像问题；

(2)与传统的宽方位采集相比，低频成分丰富，有利于中深层地震资料品质的改善，并且采集航次少，成本较低；

(3)在有限的航次内获取了横向偏移距大、横向面元尺寸小、低频信息和方位角信息丰富、采样空间分布均匀的高品质三维地震资料；

(4)与传统宽频资料相比，具有更高的信噪比和宽方位角的特征，有利于复杂构造的刻画；

本发明实施例提供的海上拖缆的地震勘探系统及方法具有以下积极效果：

(1)不受装备垄断的限制，易于推广应用；

(2)有效降低了宽方位采集的成本，有利于推广应用；

(3)能够获取兼具宽频特征和宽方位特征的三维地震资料，有效改善中深层地震资料品质；

(4)面对海洋石油勘探程度越来越高、易于勘探的目标越来越少的现状，为海洋石油勘探提供了一种新的、相对(与传统宽方位、全方位采集)经济的、适用性更广的地震勘探手段。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施例，但是，本发明并不限于上述实施例中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施例之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (15)

1.一种用于海上拖缆地震勘探系统的设置方法，其特征在于，该方法包括：

设置所述海上拖缆地震勘探系统的由主船拖带的多条电缆在相对海平面的竖直方向采用宽频采集方式；以及

将所述海上拖缆地震勘探系统的一个或多个辅助震源船设置在靠近所述多条电缆中的最外侧电缆的中间位置的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述宽频采集方式采用直斜缆采集或抛物线形缆采集。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个辅助震源船的每一个辅助震源船均被设置在相对于所述多条电缆的同一侧。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过以下方式来设置所述多个辅助震源船的位置：

以所述主船为参考点，对每一个辅助震源船进行顺序编号；

在辅助震源船的编号为奇数的情况下，将该奇数编号的辅助震源船的位置设置为与所述主船相距i×RLN×RLI；以及

在所述辅助震源船的编号为奇数的情况下，将该奇数编号的辅助震源船的位置设置为与所述主船相距i×RLN×RLI+RLI/2，

其中，i为所述辅助震源船的编号，RLN为所述多条电缆的数目；RLI为相邻两条电缆的间距。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述主船设置为拖带两个震源；以及

将所述辅助震源船设置为拖带一个震源。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，由所述主船拖带的所述两个震源之间的间距被设置为相邻两条电缆的间距的一半。

7.根据权利要求1至6中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

针对同一航行线，设置所述海上拖缆地震勘探系统执行两航次采集，其中所述两航次的航迹线交错RLI/8，其中RLI为相邻两条电缆的间距；以及设置束间滚动距为RLN×RLI/2，其中RLN为所述多条电缆的数目。

8.一种海上拖缆地震勘探系统，其特征在于，该系统包括：

主船；

多条电缆，该多条电缆由所述主船进行拖带，且所述多条电缆被设置为在相对海平面的竖直方向采用宽频采集方式；以及

一个或多个辅助震源船，该一个或多个辅助震源船被设置在靠近所述多条电缆中的最外侧电缆的中间位置的位置。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述宽频采集方式采用直斜缆采集或抛物线形缆采集。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述一个或多个辅助震源船的每一个辅助震源船均被设置在相对于所述多条电缆的同一侧。

11.根据权利要求10所述系统，其特征在于，通过以下方式来设置所述多个辅助震源船的位置：

以所述主船为参考点，对每一个辅助震源船进行顺序编号；

在辅助震源船的编号为奇数的情况下，将该奇数编号的辅助震源船的位置设置为与所述主船相距i×RLN×RLI；以及

在所述辅助震源船的编号为奇数的情况下，将该奇数编号的辅助震源船的位置设置为与所述主船相距i×RLN×RLI+RLI/2，

其中，i为所述辅助震源船的编号，RLN为所述多条电缆的数目；RLI为相邻两条电缆的间距。

12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述主船还被设置为拖带两个震源；以及

所述多个辅助震源船的每一个辅助震源船还被设置为拖带一个震源。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，由所述主船拖带的两个震源之间的间距被设置为相邻两条电缆的间距的一半。

14.根据权利要求8-13中任意一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述系统还被设置为针对同一航行线执行两航次采集，其中所述两航次的航迹线交错RLI/8，其中RLI为相邻两条电缆的间距；以及

束间滚动距被设置为RLN×RLI/2，其中RLN为所述多条电缆的数目。

15.一种用于海上采集地震数据的方法，其特征在于，该方法包括使用根据权利要求8-14中任意一项权利要求所述的海上拖缆地震勘探系统来采集所述地震数据。