CN107407739A - 海洋传感器系统 - Google Patents

Abstract

地震传感器装置可以包括传感器模块和连接的容器。传感器模块可以包括用于收集地震数据的地震传感器。容器可以包括用于接合传感器模块的第一区域。容器还可以包括用于将地震传感器装置耦接到用于收集地震数据的位置的第二区域。

Description

海洋传感器系统

交叉引用

本申请要求2015年1月14日提交的题为“OCEAN SENSOR SYSTEM”的美国临时专利申请No.62/103352的优先权，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。

发明背景

技术领域

本发明一般涉及地震数据采集，并且更具体地涉及海底地震数据采集系统。

背景技术

诸如石油和天然气的石油化工产品在社会中是普遍存在的，并且可以存在于从汽油到儿童玩具的所有事物中。因此，对石油和天然气的需求依然很高。为了满足这个高需求，重要的是定位地球中的油气储量。科学家和工程师尤其利用地震和其它波勘探技术进行“勘测”以发现地球内的油气藏。这些地震勘探技术通常包括利用地震能量源(例如炸药、气枪、振动器等)控制将地震能量发射到地球中，并用一个或多个接收器监测地球对地震源的响应以创建地球的地下的图像。

传统的海洋地震勘测通常涉及用地震船拖曳包括多个接收器的一个或多个拖缆。每个接收器可以包括例如彼此靠近的压力传感器和/或粒子运动传感器。压力传感器可以是例如记录地震波场的标量压力测量值的水听器。粒子运动传感器可以是例如记录地震波场的矢量速度测量值的三分量地震检波器。通过观察在勘测期间由接收器(一个或多个)检测到的反射的地震波场，可以获取与反射信号相关的地球物理数据，并且这些信号可以用于形成指示地球在勘测位置附近的组成的图像。

附图说明

图1是根据本公开的方面的海底地震传感器装置中的部件的框图。

图2A-B示出了根据本公开的方面的用于地震传感器装置的示例性壳体。

图3示出了根据本公开的方面的被配置为彼此附接以形成完整的模块传感器装置的两个或更多个壳体。

图4A-D示出了根据本公开的方面的地震传感器站的不同的立体图。

图5A-5C示出了根据本公开的方面的地震传感器站的容器主体的各种替代形状。

图5D-5E示出了根据本公开的方面的地震传感器站的示例。

图5F-5G示出了根据本公开的方面的地震传感器站的示例。

图5H示出了根据本公开的方面的地震传感器站的示例。

图5I-5J示出了根据本公开的方面的地震传感器站的示例。

图5K示出了根据本公开的方面的地震传感器站的部署选项。

图5L-5M示出了根据本公开的方面的地震传感器站的又一示例。

图6示出了根据本公开的方面的地震传感器站的示例。

图7A-7B示出了根据本公开的方面的被配置为耦接到绳索的地震传感器站的示例。

图8A-8C示出了根据本公开的方面的被配置为耦接到绳索的地震传感器站的示例。

图9A-9D示出了根据本公开的方面的用于在绳索上形成凸起的示例性方法。

图10A-10B示出了根据本公开的方面的示例性夹持装置。

图11A-11C示出了根据本公开的方面的地震传感器站的示例。

图12示出了根据本公开的方面的配置为部署和取回地震传感器站的地震船的示例性后甲板。

图13A-13C示出了根据本公开的方面的用于将传感器装置耦接到容器主体的示例性方法。

具体实施方式

在下文中，参考本发明的实施例。然而，应当理解，本发明不限于具体描述的实施例。相反，考虑到以下特征和要素的任意组合来实现和实践本发明，而无论是否与不同实施例有关。此外，在各种实施例中，本发明提供了超过现有技术的许多优点。然而，尽管本发明的实施例可以实现超过其它可能的解决方案和/或超过现有技术的优点，但是给定实施例是否实现特定的优点不是对本发明的限制。因此，以下方面、特征、实施例和优点仅仅是说明性的，并且不被认为是随附权利要求的要素或限制，除非在权利要求(一个或多个)中明确地叙述。同样地，对于“本发明”的引用不应被解释为本文公开的任意发明主题的一般化，并且不应被认为是随附权利要求的要素或限制，除非在权利要求(一个或多个)中明确叙述。

本发明的一个实施例被实现为用于与计算机化系统一起使用的程序产品。该程序产品的程序(一个或多个)定义了实施例(包括本文描述的方法)的功能，并且可以包含在各种计算机可读介质上。说明性的计算机可读介质包括但不限于：(i)永久存储在不可写存储介质(例如，计算机内的只读存储器装置，诸如由CD-ROM驱动器可读的CD-ROM盘)上的信息；(ii)存储在可写存储介质(例如，软盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘)上的可变信息；以及(iii)诸如通过无线网络通过通信介质传送到计算机的信息。后一实施例具体包括从因特网和其它网络下载的信息。当携带指导本发明的功能的计算机可读指令时，这种计算机可读介质代表本发明的实施例。

通常，执行以实现本发明的实施例的例程可以是操作系统或特定应用、部件、程序、模块、对象或指令序列的一部分。本发明的计算机程序通常由大量指令组成，该大量指令将由本地计算机转换为机器可读格式，以及因此可执行指令。此外，程序由变量和数据结构组成，所述变量和数据结构本地驻存到程序，或者存在于存储器或存储装置中。此外，下面描述的各种程序可以基于其在本发明的具体实施例中所针对实现的应用来识别。然而，应当理解，以下的任意特定程序命名法仅仅是为了方便而使用，因此本发明不应仅限于在由这种命名法识别和/或暗示的任意具体应用中使用。

图1是示出根据本发明的实施例的海底地震传感器装置100中的示例性部件的框图。如图1所示，传感器装置100可以包括一个或多个地震传感器110和存储器装置120。地震传感器110可以包括诸如水听器、地震检波器、加速度计等的传感器的任意数量和组合。

在一个实施例中，传感器110可以包括配置为测量地震波的三个空间分量的三分量(3C)传感器。在其它实施例中，传感器110可以包括用于六轴感测的部件，包括配置为测量地震波的三个线性分量以及地震波的三个旋转轴分量的部件。在一些实施例中，地震传感器110可以包括数字传感器，例如微机电系统(MEMS)加速度计。数字传感器的示例在由Peter Maxwell等人于2009年3月16日提交的题为“Accelerometer Transducer Used forSeismic Prospecting”的美国专利6883638中公开。该专利的公开内容通过引用整体并入本文。使用数字传感器可以具有若干优点，包括执行自动校准的能力、减少的传感器之间的制造差异、改善的频率响应、任意定向上的均匀性能、小而紧凑的包装等。

虽然传感器装置100在这里被描述为包括地震传感器的地震传感器装置，但在替代实施例中，传感器装置100可以包括任意数量和类型的传感器。代替地震传感器110或者除了地震传感器110之外，传感器装置100可以包括诸如陀螺仪、惯性引导系统、磁力计、温度传感器、盐度传感器、密度传感器等的传感器。

在一个实施例中，地震传感器110可以包括压电传感器。均由Ken Kan Deng于2012年2月7日提交的题均为“Method and Apparatus for Sensing Underwater Signals”的美国专利申请号13/984255和美国专利申请号13/984266中公开了压电传感器的示例。这两项专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

存储器120优选地是足够大以容纳期望的地震数据量的随机存取存储器。虽然存储器120被示出为单个实体，但是应当理解，存储器120实际上可以包括多个模块，并且存储器120可以存在于多个级别，从高速寄存器和高速缓存到较低速度但是较大的DRAM芯片。

在一个实施例中，传感器装置110还可以包括定时装置/电路130和/或能量源140。在一个实施例中，定时装置130可以是配置为生成用于记录地震数据的定时信号的谐振器、晶体或振荡器。在一个实施例中，定时装置130可以被配置为独立地生成用于地震传感器装置的时钟信号。在替代实施例中，定时装置可以被配置为从主时钟接收外部时钟信号，并且基于所接收的外部时钟信号来生成用于地震传感器装置100的时钟信号。

能量源140可以被配置为向装置100中的传感器110、存储器120以及其它电子电路提供电力。在一个实施例中，能量源140可以是足够大的电池，以向装置100提供电力用于地震勘测的持续。在替代实施例中，可以从外部向传感器装置100提供电力，如下文将更详细描述的。

在本发明的一个实施例中，地震传感器装置100可以包括深度和/或压力传感器150。深度或压力传感器150可以被配置为在部署和/或取回期间确定地震传感器装置的深度。在一个实施例中，可以定义阈值深度，以用于接通或断开地震传感器装置。例如，在部署期间，地震传感器装置100的传感器、存储器和其它电路可能不被供电直到达到阈值深度(如由深度/压力传感器150所测量的)。类似地，在取回期间，当达到阈值深度时，可以将地震传感器装置的一个或多个电路断电(power down)。通过选择性地为地震传感器装置100的一个或多个电路供电，本发明的实施例可以在操作期间节省电力并延长地震传感器装置的寿命以记录地震数据。

在一些实施例中，可以省略深度传感器，并且可以使用替代器件来确定地震传感器装置的部署状态。例如，在一个实施例中，地震传感器110可以用于检测在地震带之外的信号。地震带在此被定义为由地震传感器110检测到的用于勘测地震数据的声频范围。当地震传感器检测到在地震带之外的信号时，其可以指示地震传感器装置100正在部署，从而有助于节省和/或利用电力的决定。例如，在地震传感器装置100的取回期间，地震传感器装置100在取回过程中的运动可以生成由地震传感器110检测到的声信号。由取回过程生成的信号可以在地震带之外。因此，地震传感器装置可以使一个或多个电路/装置断电，以便节省剩余电力。

在一个实施例中，地震传感器110可以被配置为确定地震传感器装置100的惯性运动。由地震传感器110检测到的惯性运动可以指示地震传感器100是运动(例如，在部署/取回期间)还是静止(例如，当它被安置在用于收集地震数据的位置时)。可以使用惯性运动来确定地震传感器装置是以省电模式还是用于收集地震数据的激活模式来操作。

图2A-B示出了根据本发明的实施例的用于地震传感器装置(例如，图1的传感器站100)的示例性壳体。如图2A所示，在一个实施例中，地震传感器装置100可以包括单个集成壳体200。诸如传感器、电池、存储器以及其它电路的所有电子部件都可以包含在壳体200内。如图2A所示，在一个实施例中，壳体200可以具有基本圆柱形的形状。壳体200可以包括连接器210。连接器210可以被配置为有助于访问壳体200内的一个或多个电路或装置。例如，连接器210可以有助于电池的再充电、从存储器装置下载数据、执行对内部电路和装置的质量/性能检查等。在一个实施例中，连接器210可以有助于电池的直接接触充电和数据交换。在另一个实施例中，连接器210可以有助于感应充电和射频数据传送。

图2B示出了根据本发明的实施例的传感器装置的另一实施例。如图所示，传感器装置可以包括具有圆顶形端260的基本圆柱形的壳体250。与图2A的壳体200一样，壳体250还可以包括地震传感器装置的所有电子部件，诸如传感器、电池、存储器以及其它电路。在本发明的一个实施例中，圆顶形部分260可以被配置为容纳水听器。因此，当部署地震传感器装置以收集地震数据时，圆顶形部分可以被配置为暴露于水中。壳体250还可以包括连接器270。与图2A的连接器210一样，连接器270可以被配置为有助于访问壳体250内的一个或多个电路或装置。例如，连接器270可以有助于电池的再充电、从存储器装置下载数据、对内部电路和装置执行质量/性能检查等。在一个实施例中，连接器270可以有助于电池的直接接触充电和数据交换。在另一个实施例中，连接器270可以有助于感应充电和射频数据传送。

虽然图2A和2B示出了具有基本圆柱形形状的壳体的地震传感器装置，但是在替代实施例中，用于地震传感器装置的壳体可以具有任意合理的形状，例如胶囊形、锥形、立方体形、矩形、金字塔形、球形等。通常，能够在部署地震传感器装置时承受预期环境压力并且能够借此将地震信号传送到内部传感器的任意壳体都落在本发明的范围之内。

图3示出了其中两个或更多个壳体被配置为彼此附接以形成完整的模块化传感器装置的实施例。例如，如图3所示，模块化装置的第一模块壳体310可以是包括一个或多个地震传感器的传感器封装(或模块)。第二模块壳体320可以是存储器和/或电池封装(以下简称为存储器封装或存储器模块)。如图3所示，模块310可以包括地震传感器312，其可以对应于图1的传感器110。模块310还可以包括定时装置313，其可以对应于图1的定时装置130。传感器模块320可以包括能量源323和存储器322，其可以分别对应于图1中的能量源140和存储器120。传感器模块310和320可以包括在图3中未示出的附加电路和装置。

将传感器模块310耦接到存储器模块320可以涉及夹持或以其它方式接合并连接传感器模块310和存储器模块320。传感器模块310和存储器模块320的耦接可以涉及将模块310和320的壳体上的一个或多个物理特征彼此接合。此外，耦接模块310和320也可以将相应的模块彼此电连接。模块310和320的电耦接可以包括直接电耦接或感应或射频耦接。

在一个实施例中，模块310和320可以各自包括用于交换/传送由一个或多个地震传感器记录的地震数据和/或电力的接口。例如，图3中的模块310和320各自的电接口314和324可以被配置为将地震数据从传感器312传送到存储器322，以及将电力从能量源323传送到传感器312(和定时装置313)。在一个实施例中，物理地耦接部件310和320的壳体也可以在接口314和324之间建立电连接。在一个实施例中，接口314和324可以包括用于将数据总线耦接到存储器322的连接器，所述数据总线用于传送由传感器312记录的地震数据。接口314和324还可以包括用于电力总线的连接器，所述电力总线被配置为将电力从能量储存器323传送到传感器封装310中的一个或多个部件，例如地震传感器312和定时装置313。在替代实施例中，可以使用公共总线来在模块之间传送电力和数据。

虽然在图3中示出了具有两个壳体的模块化装置，但是在替代实施例中，模块化装置可以包括可以彼此耦接以形成完整传感器装置的任意数量的多个壳体。例如，模块320可以通过将不同的存储器封装耦接到不同的电池封装来形成。

本发明的实施例不限于图3所示的模块310和320中的部件的特定布置。在替代实施例中，本文考虑了两个或多个可连接模块中的地震传感器装置的部件的任意布置。

图4A-D示出了根据本发明的实施例的地震传感器站，诸如图4A和4B的地震传感器站400。地震传感器站400可以包括地震传感器装置410和容器主体450(以下有时简称为“容器”或“主体”)，如图4A所示。地震传感器装置410可以类似于上文参照图1-3描述的地震传感器装置。地震传感器装置410可以可拆卸地耦接到容器主体450。例如，图4A示出了其中地震传感器模块410从容器主体450拆卸的配置，图4B示出了其中地震传感器装置410耦接到容器主体450的配置。

在一个实施例中，地震传感器装置410可以耦接到容器450以形成地震传感器站，其可以被部署到用于在地震勘测期间收集地震数据的位置。在完成地震勘测之后，地震传感器站可以从该位置取回，并且地震传感器装置410可以从容器450拆卸，以有助于地震传感器装置的储存、数据从地震传感器装置的取回、电池的充电等。

在一个实施例中，容器主体450可以限定用于接合地震传感器装置410的区域。例如，在图4A中，容器450被示出为包括限定在其中的管状空腔451，以接纳传感器装置410的管形壳体。传感器装置410可以被配置为紧密地配合在空腔451内，使得空腔451内的传感器装置的任意振动基本上被消除。在一个实施例中，O形环可以放置在传感器装置壳体上的一个或多个位置处，以确保紧密配合在空腔451内。

在一个实施例中，当传感器装置410被耦接到容器450时，传感器装置410的一个或多个表面可以保持暴露。例如，在图4A中，传感器装置的圆顶形部分411被示出为暴露。在一个实施例中，圆顶形部分411可以容纳水听器，从而允许在部署时直接从水中收集压力信号。图4B示出了可以保持暴露的表面412。在一个实施例中，表面412可以包括连接器(例如图2的连接器270)，其可以例如用于有助于电池的直接接触再充电和数据交换，或感应充电和射频数据传输。

在本发明的一个实施例中，容器主体450还可以限定用于将传感器站400耦接到要收集地震数据的位置的表面。例如，参考图4A和4B，可以在容器450上限定平坦表面452和453，用于将地震传感器站耦接到用于收集地震数据的位置。用于将地震传感器站耦接到所述位置的表面不需要总是由平坦表面。在替代实施例中，用于将地震传感器站耦接到所述位置的表面可以具有任意轮廓，并且可以包括诸如螺栓、楔子、尖钉、胎面等的特征。通常，表面可以被配置为基于所述位置表面处的预期特性来提供牵引和耦接，使得在部署时地震传感器站在该位置保持稳定。

在本发明的一个实施例中，容器450可以包括一个或多个切口部分455(参见图4A和4B)。切口部分455可以用可以改善地震传感器站到要收集地震数据的位置的地球物理耦接的材料来进行填充。在一个实施例中，切口部分可以以使得地震传感器站的重心保持在一个或多个地震传感器处或在一个或多个地震传感器附近的方式来用材料进行填充。填充在切口部分中的材料可以包括例如局部土壤、沙子等。在一些实施例中，可以使用合成材料，例如致密泡沫、硬化凝胶等。切口部分材料的选择可能取决于所述位置处的特性；例如，当将地震传感器站放置在软粘土上时所使用的材料可能不同于当将地震传感器站放置在硬表面上时可能使用的材料。在一些实施例中，切口部分可以是空的。当是空的时，切口部分可以允许沉积物、海水等进入其中，从而改善地震传感器站400与所述位置的耦接。

图4C和4D以平面图示出了地震传感器站的横截面。如图4C所示，地震传感器装置410可以配合穿过限定在容器450中的开口451。传感器装置410可以在两端(即，包括连接器的一端412和包括圆顶的一端411)露出，并且可以从容器450突出。图4C还示出了切口部分455的平面图。

图4D示出了本发明的替代实施例，其中传感器装置410从一端(例如包括圆顶的一端411)突出。图4D还示出了用于使用O形环471将传感器装置410固定在容器450中的示例性方法。如图4D所示，可以在传感器装置壳体和容器上限定表面以按期望的配置定位O形环。在一个实施例中，可以提供抽出销472以有助于将传感器装置410从容器450拆卸。在一个实施例中，抽出销472可以永久地附接到传感器壳体，但是在替代实施例中，抽出销可以是从传感器装置壳体和容器可拆卸的，并且可以仅在拆卸传感器装置时插入。

虽然图4A-C示出了大体上圆形的容器450，但在替代实施例中，容器450可以具有任意期望的形状，例如胶囊形、圆锥形、立方体形、矩形、金字塔形、球形等。一般来说，本发明的实施例旨在包括具有能够与具有任意形状的传感器装置壳体耦接的任意形状的容器主体。通常，容器主体限定可以符合传感器装置壳体的至少一部分或表面以使得能够与其耦接的区域。容器还可以限定用于将地震传感器站耦接到用于收集地震数据的位置的表面。

图5A-C示出了用于容器主体的一些替代形状。具体地，图5A示出了限定围绕并连接到传感器保持结构512的环形结构511的容器510。图5B示出了三角形形状的容器520，其包括用于接纳地震传感器装置的开口521。三角形容器520还可以限定切口部分522，其可以用于与图4A-C中的切口部分455相同的目的。图5C示出了矩形形状的容器530，其包括用于接纳地震传感器装置的开口531。矩形容器530还可以限定切口部分532，其可以用于与图4A-C中的切口部分455相同的目的。

在本发明的一些实施例中，地震传感器装置可以被耦接到多个结构，所述多个结构在附接到地震传感器装置时，形成地震传感器站。图5D-E示出了这样的地震传感器站540的示例，其包括地震传感器装置541和附接到地震传感器装置541的结构542和543。结构542和542可以由塑料或其它复合材料制成并且通常可以提供一个或多个耦接表面(例如，图5D所示的耦接表面544和545)，用于将地震传感器站耦接到用于收集地震数据的位置。一个或多个特征和/或连接器有助于结构542和543与地震传感器装置541的耦接。例如，图5D和5E示出了形成在地震传感器装置541的主体上的突起546。突起546可以被配置为滑动到形成在结构542和543中的区域/表面547中并将它们紧密地耦接到地震传感器装置541。尽管在图5D和5E中示出了半圆形形状的结构542和543，但是在替代实施例中，结构可以具有提供耦接表面的任意合理的形状(例如，矩形、金字塔形等)。此外，耦接表面可以包括例如螺栓、楔子、胎面等的特征，以有助于耦接。

图5F-G示出了本发明的另一实施例，其中多个结构被附接到地震传感器装置以形成地震传感器站。如图所示，地震传感器站550包括地震传感器装置551和附接到地震传感器装置551的结构552和553。结构552和552可以由塑料或其它复合材料制成，并且通常可以提供一个或多个耦接表面(例如，图5F所示的耦接表面554和555)，用于将地震传感器站耦接到用于收集地震数据的位置。一个或多个特征和/或连接器有助于结构552和553与地震传感器装置551的耦接。例如，图5F和5G示出了形成在地震传感器装置551的主体上的突起556。突起556可以被配置为滑动到形成在结构552和553中的区域/表面557中，并将它们紧密地耦接到地震传感器装置551。虽然在图5F和5G中示出了半圆形形状的结构552和553，但是在替代实施例中，该结构可以具有提供耦接表面的任意合理的形状(例如，矩形、金字塔形等)。此外，耦接表面可以包括诸如螺栓、楔子、胎面等的特征，以有助于耦接。虽然本文所述的本发明的实施例示出了耦接到地震传感器装置的两个结构，但是在替代实施例中，地震传感器站可以包括耦接到地震传感器装置和/或彼此耦接以形成地震传感器站的任意数量的结构。

在本发明的一个实施例中，地震传感器站的容器主体可以是被配置为保持地震传感器装置的线框架。图5H示出了可以将地震传感器装置561固定在其中的示例性线框架560。尽管图5H的线框架560被示出为具有大致矩形形状，但是在替代实施例中，线框架可以具有任意期望的形状。在一些实施例中，线框架可以被构造成使得当在用于记录地震数据的位置处部署时，减少由于在该位置处的预期环境条件所引起的诸如摇摆之类的移动。

在本发明的一个实施例中，容器主体可以被配置为从第一形状变形到第二形状。图5I-J示出了根据本发明的实施例的示例性容器主体570。如图所示，容器主体可以包括两个板571和572，其可以通过两个或更多个连接器臂573耦接在一起。如图5I所示，一对连接器臂可以在枢轴点574处彼此耦接，从而允许板571和572之间的距离根据需要来进行调整。图5I示出了容器主体570的第一配置，其中地震传感器装置575被插入在板571和572之间。在一个实施例中，将地震传感器装置575插入在板571和572之间可以使臂573将板之间的距离延伸达到最大可能的距离，并将地震传感器装置固定在板之间。图5J示出了容器主体570的配置，其中地震传感器装置575已经被移除并且板571和572被带到最小的分离距离。通过提供可折叠的容器主体，本发明的实施例有利于容器主体在运送到勘测位置和从勘测位置运送期间的密集储存。

在本发明的一个实施例中，传感器站可以被配置为部署在水柱中的预定位置处。图5K示出了传感器站580、585和588，其具有球形容器主体和设置在其中的相应传感器装置581、586和589。传感器站580和585两者被示出为悬浮在水柱中，而传感器站588被示出在海床上或嵌入在海床中。传感器站580、585和588可以被配置为收集包括例如地震数据、温度、盐度等的任意类型的数据。地震站580被示出为栓到锚定件587上，并且可以基于栓绳的长度在水底附近漂浮。为了浮在海床上方，地震站580可以具有比其中悬浮地震站580的海水柱的比重轻的比重。站585被示出为以给定为与水面或水底的预定距离的预定深度悬浮在水柱中。站585的预定深度可以通过为容器主体选择适当的浮力来调整，这意味着地震站580可以具有等于地震站580周围的海水的比重的比重。地震站588被示出为在海床底面处或嵌入在海床底面中。地震站588的比重至少等于或大于地震站588所定位的海床底面的比重。在一些实施例中，地震站580、585和588可以包括填料，其可适于容许调整地震站580、585和588的比重。

图5L(i-iii)和5M示出了本发明的另一个实施例，其中地震传感器装置590被封闭在壳体591内。壳体591可以包括形成在框架结构593上的互连构件592。一个或多个绳索耦接装置594也可以形成在壳体591上，以允许地震传感器站连接到绳索595，如图5L(i)所示。在一个实施例中，地震传感器装置590可以被封闭在构件592中的一个或多个内。例如，图5L(ii)示出沿着图5L(i)的平面AA的横截面中的地震传感器装置590。图5L(iii)示出了沿着图5L(i)所示的绳索的横截面。

如图5L(ii)和5L(iii)所示，在一个实施例中，地震传感器装置590可以被封闭在管597中。在一个实施例中，管597可以是长丝缠绕管。在一个实施例中，壳体591可以通过用合适的材料(例如聚氨酯)涂覆包含传感器装置590的管597来形成。此外，可以设置端盖596以允许访问地震传感器装置，例如，以为电池再充电、下载数据等。

图6示出了根据本发明的实施例的地震传感器站600的另一实施例。如图6所示，地震传感器装置610可以被插入沟槽(trenching)容器主体650中。传感器装置610可以类似于上文参考图1-3描述的地震传感器装置。容器主体650可以限定用于接纳传感器装置610的空腔或开口651，以及尖钉构件652。在本发明的一个实施例中，地震传感器站600可以通过远程操作的车辆(ROV)被部署到用于收集地震数据的位置。ROV可以被配置为使用尖钉652来在所述位置处将传感器站压到地面中，从而将站耦接到该位置。在本发明的一个实施例中，尖钉652可以由与容器650的其余部分相同的材料制成，并且可以是它的连续构件。在替代实施例中，尖钉可以由与容器的其余部分不同的材料制成，并且可以可拆卸地附接到主体650。在替代实施例中，其它接地耦接特征(诸如螺柱、楔子、胎面等)可以用于代替尖钉652来将地震站600固定到一个位置。

在本发明的一个实施例中，地震传感器站可以使用绳索或导线从容器部署到水底，以进行海底地震勘测。如本文所使用的，绳索可以是地震传感器站可以耦接到的线缆、导线或任意其它类型的张力承载构件。绳索可以是相对于其浸入的水具有预定的特定密度的结构线。在一个实施例中，地震传感器站的容器主体可以包括一个或多个特征，以有助于地震传感器站与绳索的耦接。图7A-B示出了地震传感器站700的一个实施例，其包括容器主体730，其限定用于接纳绳索770的开口710。在一种配置中，在部署期间，绳索770可以能够在容器主体保持大致稳定时，自由移动并滑过开口710。在一个实施例中，将地震传感器装置750插入容器730中可以使传感器站700变成附接到绳索770，从而使传感器站与绳索一起部署。

图7B示出了当地震传感器站700附接到绳索770时的视图。如图所示，地震传感器装置750插入到容器730中可以使得绳索770变成夹在容器730的表面和传感器装置壳体之间，从而使得站700变成附接在绳索上。

在一个实施例中，在部署地震传感器站期间，绳索770可以被配置为滑过多个容器主体的开口710并且从部署地震传感器站的容器中滑出。当绳索穿过容器主体时，地震传感器装置可以顺序地插入到每个容器主体中，从而使得包括容器主体和所插入的传感器装置的站变成附接到绳索并与绳索一起部署。允许在地震传感器装置的连续插入之间部署的绳索的数量可以确定沿着绳索的地震传感器站之间的间隔。因此，本发明的实施例有助于基于选择将地震传感器站插入到容器主体中的频率来选择绳索上的连续地震传感器站之间的预定间隔。在一些实施例中，将地震传感器站插入容器主体中的频率可以变化，从而导致沿着绳索的地震传感器站之间的可变的间隔。

图8A-C示出了根据本发明的实施例的又一个地震传感器站800。为了说明的目的，地震传感器站800的容器主体850被示出为具有带有两个板852/853和中心体854的筒管形状。不论容器主体是否具有筒管形状，在一些实施例中，通道851都可以被限定在容器主体850中。在一个实施例中，通道851可以允许绳索870从其中滑动。在一些实施例中，通道851还可以包括用于接纳地震传感器装置810的区域，如图8A-C所示。在替代实施例中，用于接纳地震传感器站的区域可以与用于接纳绳索的通道分开且不同。

在一个实施例中，通道851可以限定用于捕获绳索870上的凸起885的区域881。特别地，通道851可以包括区域857，其中通道与区域858相比较窄，其中区域857和858形成在区域881的任一侧上。在一个实施例中，包括凸起885的绳索870可以被配置为在沿着图8A所示的方向的绳索部署期间滑过区域858。区域857可以被配置为使绳索自由滑过，但是可能太窄而不能使凸起885从其中滑过。当凸起885遇到区域881时，其可能被捕获在其中，从而使得容器850变成附接到绳索870。

在本发明的一个实施例中，传感器装置810的插入可以进一步将容器850固定到绳索870。例如，插入传感器装置810可以使得绳索870变成夹在容器850的表面和传感器810壳体之间，从而进一步固定在绳索和地震传感器站800之间的附接。

在一些实施例中，图8A和8C的凸起885可以由绳索870本身形成。在其它实施例中，凸起885可以通过将外部器具附接到绳索870而形成。

图9A-D示出了用于在绳索上形成凸起(例如图8A的凸起885)的示例性方法。如图9A所示，在一个实施例中，凸起可以通过在绳索的编织物内包括绳索橄榄状件(ropeolive)来形成。绳索橄榄状件可以由任意合适和耐用的材料(例如木材、金属、塑料等)制成。在替代实施例中，绳索凸起可以是在绳索中形成的结。图9B示出了形成在绳索中的示例性结。可以使用任意合理的类型和大小的结。在其它实施例中，凸起可以通过将外部器具附接到绳索而形成。例如，由任意合适的有耐性(hardy)且耐用材料制成的外部装置可以在期望的位置处被永久地或可拆卸地夹持在绳索上。图9C示出了附接到绳索以形成凸起的外部装置的示例。图9D示出了具有附接到绳索以形成凸起的套环的另一外部装置的示例。

在一些实施例中，可以使用夹持装置将地震传感器站附接到绳索。图10A-B示出了根据本发明的实施例的示例性夹持装置。如图10A所示，通道1051可以被定义在地震传感器站1000的容器主体1050中。在一个配置中，绳索1070可以被配置为滑过通道1051。图10B示出了夹持装置1080，其可以在通道1051处或其附近放置在容器主体1050中。处于第一配置的夹持装置可以被配置为使绳索1070在两个相对部分1081和1082之间滑动。在第二配置中，相对部分1081和1082可以彼此靠近地移动，从而将绳索1070抓住并将传感器站附接到绳索。

在一个实施例中，可以使用钥匙1090来将夹具1080从第一配置调整到第二配置(或反之亦然)(参见图10A)。因此，钥匙孔1095可以被限定在容器主体1050上，以用于接纳钥匙1090。在一个实施例中，将钥匙插入钥匙孔和/或在钥匙孔1095内转动钥匙可以使夹具1080从第一配置调整到第二配置(或反之亦然)。在一些实施例中，钥匙1090可以被手动地插入钥匙孔1095中，以将传感器站附接到绳索，但是在替代实施例中，钥匙的插入/转动可以由机器人完成。

在本发明的一个实施例中，容器主体可以具有用于有助于地震传感器站通过水柱下降和/或上升的流体动力学轮廓。流体动力学轮廓可以被配置为有助于地震传感器站通过水柱快速上升和/或下降。图11A-C示出了根据本发明的实施例的地震传感器站1100的示例性实施例。地震传感器站1100可以包括固定在容器主体1150内的地震传感器装置11。容器主体1150可以包括用于保持传感器装置1110的板1152/1153和中心结构1154。中心结构可以具有流体动力学轮廓，如图11A和11C所示。此外，如图11C所示，容器主体1150可以包括可以相对于结构1154以角度A形成的绳索通道1151。

在一个实施例中，如果沿着图11C所指示的方向拖曳绳索1170，则结构1154周围的水的流动可以在其上提供下压表面，这可能使得地震传感器站1100迅速下降。相反，如果沿与图11C所指示的方向相反的方向拖曳绳索1170，则结构1154周围的水的流动可以提供提升表面，这可以使得地震传感器站1100快速上升。当多个地震传感器站1100耦接到绳索1170时，地震传感器站1110可以共同有助于整个绳索快速下降到海底，或者在回收的情况下，共同有助于绳索和地震传感器站从海底快速回收。

图12示出了根据本发明的实施例的被配置为部署和取回地震传感器站的地震船的示例性后甲板。如图所示，后甲板可以包括一个或多个地震传感器装置储存结构(例如，示出了两个地震传感器储存结构1231和1232)、一个或多个容器主体储存结构(例如结构1241和1242)，并且至少一个绞盘1220被配置为存储绳索1270。

装置储存结构1231和1232可以被配置为密集地存储多个传感器装置1210。传感器装置可以被存储在储存结构1231和1232内的多个垂直层级。在一个实施例中，可以将传感器装置存储在圆形配置中，如示出为在图12的储存结构1231中。在替代实施例中，传感器装置可以以行和/或列存储。在一个实施例中，传感器装置储存结构可以包括用于电连接到其中的装置的系统。例如，储存结构1231包括可以与一个或多个节点耦接以进行数据下载、电池充电、质量测试等的机器人臂1233。在替代实施例中，系统可以被手动操作以建立与节点的电连接。

在本发明的一个实施例中，储存结构1231和1232可以存储不同密度的传感器装置。例如，在一个实施例中，与储存结构1231相比，储存结构1232可以具有更高密度的装置。这可能是因为储存结构1232可能不包括用于访问传感器装置的基础设施，从而允许装置的储存更接近到一起，而不用担心访问装置的需要。在这样的实施例中，传感器装置可以在储存结构1231和1232之间循环，使得根据需要访问容器上的所有装置以进行数据下载、电池充电等。

容器主体储存结构1241和1242可以密集地存储多个容器主体1250。容器主体1250可以从储存结构1241和1242提供到路径1285，路径1285将容器主体运送到位置1291，在位置1291处容器主体遇到从绞盘1220部署的绳索1270。在位置1291处，容器主体1250可以被耦接到绳索。将容器主体耦接到绳索可以经由上述任意方法来实现。此外，容器主体与绳索的耦接可以手动地或机械地执行。

如图12进一步所示，路径1281可以将传感器装置1210从传感器装置储存结构1231和/或1232运送到位置1292，在位置1292处传感器装置可以遇到连接到绳索的容器主体。在位置1292处，传感器装置1210可以被插入当前可用的容器主体中，从而形成从容器部署的完整的地震传感器站。

尽管在本文中示出了两个单独的位置1291和1292，但是在替代实施例中，单个位置可以用于将容器主体耦接到绳索和传感器装置。例如，在一个实施例中，在单个位置处，将地震传感器装置插入到具有穿过其中部署的绳索的容器主体中可以使得容器主体变成附接到绳索(如上所述)。

在本发明的一个实施例中，在同一勘测中可以使用不同类型的容器主体。这可以例如在勘测区域包括不同类型的表面时完成。因此，具有第一类型的容器主体的地震站可以部署到具有第一类型的表面的勘测区域的第一区域，其中第一类型的容器主体被配置为提供与第一类型的表面的最佳耦接。当将地震传感器站部署到具有第二类型的表面的第二区域时，可以选择第二类型的容器主体，其中第二类型的容器主体被配置为提供与第二类型的表面的最佳耦接。在本发明的一个实施例中，不同类型的容器主体可以沿着相同的部署绳索部署，其中预期部署绳索沿着不同类型的表面伸展。因此，在一个实施例中，图12的储存单元1241和1242可以被配置为基于部署绳索上的不同地震传感器站的期望配置来分配不同类型的容器主体。

图13A-C示出了根据本发明的实施例的用于将传感器装置耦接到容器主体的示例性方法。图13A示出了根据本发明的实施例的传感器装置1310的实施例。如图所示，传感器装置1310可以包括第一螺纹端1315和第二端1316。螺纹1311可以用包括金属、塑料或其它复合材料的任意合适的材料形成在传感器装置1310的主体上。在一个实施例中，电接口1312可以在螺纹端1315处或其附近。虽然在图13A中示出为在传感器装置1310内，但在替代实施例中，电接口可以从传感器装置突出。

图13B示出了配置为与传感器装置1310耦接的处理工具1320。处理工具1320可以用于通过与螺纹端1315耦接来将传感器装置从船的后甲板上的一个位置移动到另一个位置。例如，处理工具可以包括与传感器装置的螺纹端1315耦接的内螺纹端。在本发明的一个实施例中，处理工具1320可以包括配置为与传感器装置的电接口1312耦接的电接口1322。与传感器装置的电耦接可以有助于从传感器装置下载数据、对传感器装置内的电池进行再充电、对内部部件执行质量/性能测试等。

在一个实施例中，处理工具1320可以是适合于人类操作的手持式机电装置。在替代实施例中，处理工具1320可以是配置为处理传感器模块的机器人系统的一部分。例如，处理工具1320可以用于(图12的)储存结构1231和/或1232中，以将传感器装置从一个位置移动到另一个位置、电访问传感器装置、将传感器装置部署到输送系统等。

在本发明的一个实施例中，处理工具1320可以用于在部署期间将传感器装置耦接到容器主体。图13C示出了根据本发明的实施例的用于将传感器装置1310附接到容器主体1330的示例性方法。如图所示，处理工具1320可以用于将传感器装置1310插入容器主体1330中。在一个实施例中，处理工具可以旋入传感器装置中，使得传感器装置的外螺纹构件1311与容器主体1330的内螺纹构件1331紧密配合，从而将传感器装置1310耦接到容器主体1330。此外，如图所示，当将传感器装置插入容器主体时，传感器主体可以从处理工具1320解耦。在本发明的一个实施例中，可以包括诸如O形环1350的定心装置以进一步使传感器装置在容器主体的空腔内稳定，并在其间形成紧密耦接。在一个实施例中，处理装置1320可以被部署在后甲板上(例如，图12的位置1291处)，以在地震传感器站的部署期间将传感器装置耦接到容器主体和/或部署绳索。

在本发明的一个实施例中，可以在同一勘测中部署不同类型的传感器。例如，在一个实施例中，在勘测中使用的每个传感器装置可以配备有地震传感器、温度传感器、盐度传感器、水密度传感器或被配置为测量勘测区域的特性的其它传感器中的一个或多个。每种类型的传感器可以沿着绳索和/或跨不同的绳索以预定间隔部署。为了有助于部署不同类型的传感器，传感器装置储存结构1231和1232可以被配置为以预定图案分配不同类型的传感器装置，使得沿着部署绳索1270实现传感器装置的期望配置。虽然在此参考“地震传感器装置”描述本发明的实施例，但是应当理解，本发明的实施例不仅包括用于检测地震数据的传感器装置，而且可以包括用于检测任意类型数据(例如温度、盐度、密度等)的装置。任意类型的传感器装置可以与本文所述的容器结构中的任意一种耦接。此外，虽然许多附图示出了具有弯曲边缘的容器主体，但是本发明的实施例不限于这种容器主体。在不脱离本发明的一般范围的情况下，任意其它合理的形状(例如矩形、立方体形、球形、金字塔形等)都可以用于容器主体。而且，如本文所使用的术语容器主体是指任意类型的容器，包括但不限于固体连续结构(具有或不具有切口部分)、多部件结构、线框架结构、可折叠结构等。虽然前述内容涉及本发明的实施例，但是可以在不脱离本发明的基本范围的情况下设想本发明的其它和进一步的实施例，并且其范围由所附权利要求来确定。

Claims (22)

1.一种系统，包括：

传感器模块，包括地震传感器；以及

容器，限定

用于接合传感器模块的第一区域；以及

用于将传感器系统耦接到用于收集地震数据的位置的第二区域。

2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述容器被配置为在所述第二区域处接收地震信号，并将所述地震信号传送到所述传感器模块。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述容器包括流体动力学轮廓，其被配置为有助于所述地震传感器系统到用于收集地震数据的位置去与从该用于收集地震数据的位置来的导航和操作效率。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述容器包括用于接收填料的至少一个凹陷区域，其中所述填料适于改善所述系统与所述位置的地球物理耦接。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述容器包括用于接收填料的至少一个凹陷区域，其中所述填料适于调整所述系统的比重。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统能够在海底上操作或悬浮在水柱中。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二区域限定接地耦接特征。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括附接到所述容器的接地耦接特征。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述容器还限定用于接合部署绳索的第三区域。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第三区域被配置为允许所述部署绳索从中滑动。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一区域与所述第三区域相交。

12.根据权利要求11所述的系统，其中当所述地震传感器模块与主体接合时，所述容器被配置为在所述第三区域中附接到所述部署绳索。

13.根据权利要求9所述的系统，其中所述容器还包括绳索连接器，其被配置为：

当将连接器放置于第一位置时，将容器附接到部署绳索；以及

当将连接器放置于第二位置时，将容器从部署绳索拆卸。

14.根据权利要求9所述的系统，其中所述第三区域限定用于捕获形成在所述绳索上的凸起或外部器具的区域。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器模块还包括能量源、存储器、时钟和水听器中的一个或多个。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述传感器模块是圆柱形的。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器模块包括外部电连接器，所述外部电连接器被配置为提供对所述传感器模块的内部电路的访问，以用于对能量源进行再充电和恢复存储的地震数据中的至少一个。

18.根据权利要求17所述的系统，其中当所述传感器模块与所述容器接合时，所述外部电连接器被暴露并可访问。

19.根据权利要求17所述的系统，还包括被配置为附接到所述容器并密封所述外部电连接器的端盖。

20.根据权利要求17所述的系统，其中所述外部电连接器被配置为有助于感应充电或射频数据交换中的至少一个。

21.一种用于基于在勘测区域预期的表面特性部署具有用于承载传感器模块的不同容器主体的地震数据收集系统的方法。

22.一种用于在地震勘测中部署传感器系统的方法，其中每个系统包括可拆卸地耦接到容器的传感器模块。