CN108603944A - 组合海洋地震和电磁勘探配置 - Google Patents

组合海洋地震和电磁勘探配置 Download PDF

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CN108603944A CN201680082041.7A CN201680082041A CN108603944A CN 108603944 A CN108603944 A CN 108603944A CN 201680082041 A CN201680082041 A CN 201680082041A CN 108603944 A CN108603944 A CN 108603944A
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Abstract

用于海洋勘探的方法和设备包括：拖曳具有电磁串扰区带和缠结区带的电磁源(104)；拖曳多件地震设备，其中每件地震设备在电磁串扰区带和缠结区带之外来拖曳；致动电磁源；以及在致动电磁源的同时，采用多件地震设备来获取地震勘探数据。

Description

组合海洋地震和电磁勘探配置
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请序号62/268330(2015年12月16日提交，标题为“对于一艘船的组合拖曳的地震拖缆和拖曳的地震EM拖缆配置（Combined Towed SeismicStreamer and Towed EM Streamer Configurations For One Vesse）l”)的权益，通过参考将其结合到本文中。
背景技术
本公开一般涉及海洋勘探领域。海洋勘探能够包括例如地震和/或电磁(EM)勘探等等。例如，本公开可具有在海洋勘探中的应用，其中一个或多个源用来生成能量(例如波场、脉冲、信号)，以及接收器—被拖曳或在海底—接收从源生成的，并且可能受与地下地层的交互影响的能量。拖曳的接收器可部署在电缆(称作拖缆)上。接收器由此收集勘探数据，其在从地下地层的烃的发现和/或提取中能够是有用的。
已经对同时进行海洋地震勘探和海洋EM勘探作出近来的努力，而其它近来的努力是采用拖曳的EM接收器进行海洋EM勘探而作出。仅通过这类近来努力理解技术复杂度和操作考虑因素。例如，EM源与地震设备的接近可造成EM串扰，从而阻碍勘探操作和/或造成勘探数据中的噪声。例如，当EM源所生成的信号引起地震设备的电路中的非期望影响时，EM串扰可发生。另外，缠结可在地震设备与EM设备(包括拖绳、引入线、空气管道、脐带（umbilical）、排列器等)之间发生。针对组合地震和EM勘探配置的新勘探配置将会是有益的。
附图说明
为了其中能够详细了解本发明的上述特征的方式，可参照实施例进行以上概述的对本发明的更具体描述，在附图中示出实施例的一部分。但是要注意，附图仅示出本发明的典型实施例，并且因此不是要被理解为限制其范围，因为本发明可容许其它同样有效的实施例。
图1A是海洋勘探系统的侧视图。图1B是海洋勘探系统的顶视图。
图2A示出海洋勘探，示出公共中点分析的一方面。图2B示出海洋勘探系统，示出公共中点分析的一方面。
图3A是海洋勘探系统的顶视图。图3B是另一种海洋勘探系统的顶视图。
图4A是海洋勘探系统的顶视图。图4B是另一种海洋勘探系统的顶视图。
图5是海洋勘探系统的顶视图。
图6是海洋勘探系统的顶视图。
图7A是海洋勘探系统的顶视图。图7B是另一种海洋勘探系统的顶视图。
图8A是海洋勘探系统的顶视图。图8B是另一种海洋勘探系统的顶视图。
图9是方法的流程图。
具体实施方式
要理解，本公开并不局限于特定装置或方法，其当然可改变。还要理解，本文所使用的术语出于仅描述具体实施例的目的，而不是旨在进行限制。如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括单数和复数对象，除非内容另加明确指示。此外，词语“能”和“可”在本申请中通篇按照容许意义(即，具有...的可能性、能够...)而不是按照强制意义(即，必须)来使用。术语“包括”及其派生表示“包括但不限于”。术语“耦合”表示直接或间接连接。词语“示范”在本文中用来表示“充当示例、实例或说明”。本文中描述为“示范”的任何方面不一定被理解为相对其它方面是优选或有利的。术语“均匀”表示对每个子元件在大约+-10%变化之内基本上相等。术语“标称”表示如在没有诸如风力、波、电流或其它非计划现象之类的变量的情况下所计划或设计。“标称”可意指为一般使用的（在海洋勘探领域中）。
“电缆”应当表示柔性轴向载荷携带构件，其还包括电导体和/或光导体，以用于在组件之间携带电力和/或信号。
“绳索”将表示柔性轴向载荷携带构件，其不包括电和/或光导体。这种绳索可由纤维、钢、其它高强度材料、链或者这类材料的组合来制成。
“绳”将表示绳索或电缆。
“前向”或“正面”将表示与对象或系统的预计主行进方向对应的对象或系统的方向或端。
“后向”或“背面”将表示与对象或系统的预计主行进方向的反向对应的对象或系统的方向或端。
“左舷”或“右舷”将分别表示当面向对象或系统的预计主行进方向时的对象或系统的左和右方向或端。
“得到”数据将表示获取、收集或访问数据(包括例如直接测量或感测物理性质、接收所传送数据、选择来自一组物理传感器的数据、标识数据记录中的数据以及从一个或多个数据资料库检索数据)的任何方法或者方法组合。
如本文所使用，“地震设备”将表示地震源、地震接收器、地震拖缆、探测器（bird）、浮标、枪、振动器以及通常部署在地震源或地震拖缆之上/周围/与其一起部署的其它设备，但不是通常部署在勘探船与源或拖缆之间的拖绳或其它设备。
如果在本说明书和一个或多个专利或其它文献(其可通过参考结合到本文中)中的词语或术语的使用中存在任何冲突，则与本说明书一致的定义应当被采纳（出于了解本发明的目的）。
本发明一般涉及海洋勘探方法和设备，以及至少在一些实施例中涉及新型组合地震和电磁(EM)勘探设备及其关联的使用方法。
本公开的实施例的许多潜在优点之一在于，组合地震和EM勘探可以在EM源与地震设备之间的EM串扰和/或缠结的减少风险的情况下进行。另一个潜在优点包括进行组合地震和EM勘探，其具有标称均匀公共中点(CMP)覆盖，但是不要求通过地下地层的相同区域的多个获取路径通行(即，不要求交织勘探设计)。本公开的实施例由此在从地下地层的烃的发现和/或提取中能够是有用的。
图1A-1B示出按照本公开的一个或多个实施例，与海洋勘探关联的坐标和术语。图1A示出示例勘探船109的正视图或xz平面119视图，勘探船109拖曳位于水域115中的地震源103、EM源104和拖缆113。在各个实施例中，地震源103能够包括作为源元件的一个或多个空气枪（air gun）和/或海洋振动器（marine vibrator）以及其它常用地震源。在各个实施例中，EM源104能够包括作为源元件的一个或多个电偶极子或磁环以及其它常用EM源。如受益于本公开的本领域技术人员将会理解，EM源104可由一对电极(其在一些情况下分隔数百米或者多达800 m或以上)来组成。认为两个源电极之间的更大间隔将在地下地层中产生更强电流。附图中，EM源104(或EM源元件104-n)基本上对应于前向源(或源元件)电极的位置。后向源(或源元件)电极通常将位于前向电极正后面(沿主测线或x方向)。由于EM串扰和/或缠结的风险主要来自EM源的前向端，所以附图为了简洁起见而仅示出在EM源104的位置处的前向源(或源元件)电极的位置。通常，EM源104(或EM源元件104-n)的前向电极将处于勘探船109后面大约150 m与大约300 m之间。在各种实施例中，拖缆113可包括一个或多个地震接收器和/或一个或多个EM接收器。实际上，地震源103、EM源104和拖缆113可由相同或不同的船只来拖曳。地震源103可以在与EM源104相同或不同的深度来拖曳。在一些实施例中，地震源103可在1 m与20 m深度之间来拖曳。在一些实施例中，地震源103可在5 m与10 m深度之间来拖曳。在一些实施例中，地震源103可在大约7 m深度来拖曳。在一些实施例中，EM源104可在1 m与200 m深度之间来拖曳。在一些实施例中，EM源104可在50 m与150 m深度之间来拖曳。在一些实施例中，EM源104可在大约100 m深度来拖曳。
与每个EM源104(或EM源元件104-n)关联的是EM串扰区带和缠结区带。EM串扰区带可被认为是包围EM源(或源元件)的前向源(或源元件)电极的球形体。球形体的半径对应于其中EM场的预计强度已充分下降以使地震设备中的EM串扰的风险处于可接受极限之内的距离。例如，对于典型勘探中使用的EM源，EM串扰区带可具有150 m的半径，意味着如果源电极之一靠近地震传感器(例如水听器)少于150 m，则从EM源到地震数据中的显著串扰将会发生。在一些实施例中，EM串扰区带可具有低至300 m的半径，而在一些实施例中，EM串扰区带可具有低至200 m的半径，而在一些实施例中，EM串扰区带可具有低至100 m的半径。缠结区带可被认为是锥形体，其具有：EM源与勘探船的耦合处的顶点、在EM源被拖曳的同时在EM源与勘探船的耦合和前向源(或源元件)电极的位置之间所测量的高度、以及对应于其中EM源与地震设备的缠结的预计风险处于可接受极限之内的距离的基圆半径（base radius）。在典型勘探中，缠结区带能够是椭圆锥体，其中锥体的高度与针对锥形体描述的相同，以及椭圆锥体的基底一般在横向轴和垂直轴方面与拖曳方向垂直。在典型勘探中，垂直轴可能是15 m，以及横向轴可能是50 m。在一些实施例中，缠结区带可具有低至300 m的横向轴，而在一些实施例中，缠结区带可具有低至200 m的横向轴，而在一些实施例中，缠结区带可具有低至100 m的横向轴。垂直轴能够等于横向轴，或者比其更大或更小。
图1B包括xy平面117，以及图1A包括用来相对于三个正交、空间坐标轴(标记为x、y和z)来指定水域和地下地层内的坐标位置的相同笛卡尔坐标系的xz平面119。x坐标独特地指定在特定时间点沿与勘探船109的行进路径平行的方向(本文中称作主测线方向)的点的位置，y坐标独特地指定在勘探船109处沿与x轴垂直并且与水域115的表面123基本上平行的方向(本文中称作交叉线方向)的点的位置，以及z坐标独特地指定与xy平面垂直的点的位置。元件之间的主测线间隔(或“主测线偏移”)沿x方向来测量；元件之间的交叉线间隔(或“交叉线偏移”)沿y方向来测量，以及元件之间的深度间隔沿z方向来测量。因此，总间隔(或者“总偏移”或“偏移”)能够表达为三个间隔分量的函数。表面123是在勘探船109处的海平面的假设表面，并且用来定义零海拔(即，z＝0)。着色圆盘(例如着色圆盘105-1和105-2)表示沿拖缆113所间隔的接收器。接收器105能够包括例如地震接收器和/或EM接收器等等。虽然示为在被拖曳的拖缆113上，但是接收器105可位于多个海底电缆和/或节点(OBCN)(其附连在水域115的底部124之上或附近)上。接收器105配置成检测源自地震源103和/或EM源104的能量。
图1A包括在对应多个接收器105-1、105-2处的来自地震源103的输出波路线129-1、129-2以及激发（shot）(即，源的致动)的图示。在对应多个接收器105-1、105-2处还示出的是来自地震源103的从水域115的表面123所反射的对应多个反射波路线127-1、127-2的到达。上行波路线133示出能量，其从地震源103传播到水域115的底部124下面的地下地层中，因与地下地层中的岩石、材料或地质结构的相互作用而改变方向。
图1B示出勘探船109的顶视图或xy平面117视图，勘探船109拖曳具有地震源元件103-1和103-2的地震源103、具有一个源元件104-1的EM源以及位于水域115的表面123下面的四个独立拖缆113-1、113-2、113-3和113-4。拖缆阵列称作“拖缆排列”。相邻拖缆之间的交叉线间隔称作拖缆间隔125。在所示实施例中，每个相邻拖缆对之间的标称拖缆间隔125是相等(均匀)的，而其它实施例可具有相邻拖缆之间的不相等标称间距(不均匀或者不规则)。中线110表示沿勘探船109的中心线的拖曳路径，其在勘探船后面延伸到勘探的最远元件(例如最长拖缆113的最远端点)。当直线拖曳时，拖缆113的标称路径(没有错流的扰动等)与中线110平行。中线定义y＝0。实施例并不局限于地震源中的两个源元件，因为地震源能够包括更多或更少源元件。一些实施例能够例如包括地震源中的35个源元件。此外，地震源能够是一维(例如，如所示布置成一条线)、二维(例如布置成矩形网格)或三维(例如布置成立方体)，其能够称作源元件阵列或者源阵列。地震源能够包括在一个或多个深度所拖曳的一个或若干源元件(例如空气枪或振动器)，并且能够被悬挂自在表面处的一个或多个浮标（float）。三维源能够具有各种各样空间配置中的任一种。
实施例并不局限于具体数量的拖缆，以及能够包括比图1B所示的更多或更少的拖缆。一些实施例能够例如包括24个或更多拖缆。如所示，拖缆113-1、113-2、113-3和113-4能够建模为平面水平获取表面，其位于水域115的表面123下面。但是，实际上，获取表面能够由于活动海流和/或气候条件而平滑地改变。换言之，被拖曳的拖缆还可因流体的动态条件而起伏。具体接收器的坐标通过(x, y, z)给出，考虑xz平面119和xy平面117。在一些实施例中，拖缆阵列可沿z方向改变。例如，拖缆可倾斜成使得部署成更远离勘探船的接收器可比更靠近勘探船的那些接收器要深。其它示例包括水平和倾斜深度剖面、正弦深度剖面和“蛇形”深度剖面的组合。同样，在一些实施例中，拖缆中的一个或多个可以在与其它拖缆不同的深度来拖曳，由此创建获取体积。
虽然未示出，但是勘探船109可包括本文中一般称作“记录系统”的设备，其可提供和/或包括导航控制、导航监测，其中包括位置确定、地震源控制、地震源监测、接收器控制、接收器监测、勘探数据记录、时间监测和/或各种控制、监测和/或记录元件之间的时间同步。
虽然图1A和图1B示出水平和/或直线拖曳，但是本公开的示例可包括圆形拖曳和/或螺旋拖曳以及其它样式。虽然图1A和图1B示出单个勘探船109，但是可存在多个船只，其中船只的部分或全部拖曳拖缆以及船只的部分或全部致动源。拖缆可在不同方向、深度和/或角度以及其它不同来拖曳。虽然从与勘探船109不同的船只拖曳EM源104可降低缠结风险，但是EM串扰风险将保持不变。虽然图1A和图1B示出与x轴平行的拖缆，但是拖缆可在某程度上脱离平行(例如，拖缆扇形展开（fanning）可随着距勘探船的距离增加而逐渐增加两个相邻拖缆之间的交叉线间隔)。
按照本公开的一个或多个实施例的数据获取可以可适用于多个数据获取操作，包括致动源(地震、电磁等)和/或采用接收器(位于被拖曳的拖缆、OBCN以及其它实现)来检测能量。在利用海底节点的实施例中，被拖曳的源能够被致动，以及所产生的能量能够采用节点数据接收器(其定位在水底之上或附近)来检测。在利用海底电缆的实施例中，被拖曳的源能够被致动，以及所产生的能量能够采用沿海底电缆隔开的接收器来检测。由接收器所生成的信号(其指示所检测的能量、环境条件和/或定位信息)能够由记录单元来记录，以供以后检索和/或处理。
每个地震接收器能够检测水中的压力和/或质点运动，和/或能够响应于相对时间的压力和/或质点运动的变化。地震接收器能够包括水听器、地震检波器、压力传感器、质点运动传感器以及其它类型的地震传感器和/或其组合。可在致动地震源时获取地震勘探数据，能量从地震源传播到地下地层中，并且然后所产生的能量由一个或多个地震接收器来检测。因此，由地震接收器所检测的能量源自地震源。
每个EM接收器能够检测水中的电磁场，和/或能够响应相对时间的电磁场的变化。EM接收器能够包括电极对、磁环以及其它类型的EM传感器和/或其组合。可在致动EM源时获取EM勘探数据，能量从EM源传播到地下地层中，并且然后所产生的能量由一个或多个EM接收器来检测。因此，由EM接收器所检测的能量源自EM源。
为了产生地下地层的图像，能够处理所获取的勘探数据。一种示例方式包括使用分离波场成像(SWIMTM)分析和处理方式来执行对地震数据的直接成像。例如，由接收器所检测的上行和下行波场二者均能够用来基于表面倍数（surface multiples）来产生地震图像。这能够提供在多个目标深度的互补和有用图像。浅层地球物理分析可例如甚至在非常浅水的区域中是可能的。盐体和其它复杂地质周围和/或之下的深层成像特别是针对多船只勘探情形(包括宽方位角、全方位角等)可得到改进。在多个示例中，表面倍数到成像过程中的结合还能够改进地下照明。
图2示出勘探船109按照“跑道”勘探设计进行海洋勘探。勘探船109示为遵循行进路径220。行进路径220包括直线部分，获取路径220-a，其中可发生勘探数据获取。行进路径220还包括弯曲部分，转弯路径220-t，其中勘探船在获取路径之间转弯，并且其中可以不发生勘探数据获取。通常，获取路径220-a是平行的，并且相邻获取路径220-a将在整个勘探区域上等距分隔开。相邻获取路径220-a之间的交叉线间隔225(航海线间隔)与拖缆阵列的交叉线范围和预期勘探数据的密度相关。对于均匀拖缆间隔和均匀标称航海线间隔：
如所示，勘探船109在四个相邻获取路径220-a上沿一个方向行进，以及在接下来四个相邻获取路径220-a上沿相反方向行进。具有共同出发方向的相邻获取路径的每个集合称作“扫描带（swath）”。
备选勘探设计可包括行进路径，使得勘探船在某一获取路径上沿第一方向行进，在紧邻获取路径上沿相反方向行进，在下一获取路径上沿第一方向行进，并且依此类推，使得每个获取路径处于与其紧靠邻居的相反方向(无扫描带)。这种勘探设计称作“反平行”或“人字形”。
如受益于本公开的本领域技术人员将会理解，其它可适用勘探设计提供获取路径220-a，其不是直线的，例如是圆形拖曳和/或螺旋拖曳。在一些情况下，这类勘探设计可使勘探船109在没有获取勘探数据方面所花费的时间最小化。为了简洁起见，以下论述集中于直线获取路径220-a。海洋勘探和数据处理的常用方法可用来使以下论述适于非直线过程。
图2还示出勘探船109行进经过地下地层215上方的水域115。由勘探船109所拖曳的地震源(未示出)生成能量，其遵循经过水域115并且进入地下地层215的一个示范下行波路线132。如所示，能量与地下地层215中的反射体216相交，从而使能量沿上行波路线133传导。反射体216可以是例如地质结构之间的界面。面元网格（binning grid）在反射体216的深度来建模。虽然地下地质很少是平坦的，但是常用数据处理技术可针对计算的至少一部分将界面建模为平坦的(均匀深度)。一般来说，面元的大小基于地下地层的所产生的图片的预期分辨率来确定。通过考虑来自全部可用地震源-接收器对的全部可能波路线，可确定来自每个地震源-接收器对的关联地震轨道。通常，面元网格216的每个面元可包含大约60个轨道。勘探的“褶皱（fold）”表示每面元的轨道的数量。可确定单个公共中点，其中可堆叠来自接收器的勘探数据，以使褶皱最大化。更具体来说，每个面元的尺寸与沿拖缆的主测线接收器间隔(通常为大约12.5 m)和交叉线拖缆间隔(图1B中的125)相关。每个面元的尺寸还与所利用的地震源的数量相关(例如，对“单源射击（shooting）”发射一个源，或者对“双源射击”按照交替方式发射两个源)。交叉线面元宽度通过下式给出：
对于单源射击
以及对于双源射击
更小面元尺寸对应于更高勘探数据密度，并且因此地下地层的所产生的图片的更高分辨率。
在一些实施例中，更高分辨率可通过“交织”勘探设计来实现，其中首先按照典型方式来获取勘探数据，并且然后获取勘探数据，其中每一个获取路径220-a沿交叉线方向通过下式所给出的距离移位：
勘探船109对将要勘探的区域的每个部分进行两个获取路径通行。两个数据集可组合到单个面元网格中，其中面元宽度通过下式给出：
而不是等式(3)。由于勘探船获取数据所花费的时间量翻倍，采用交织勘探设计的海洋勘探比采用非交织勘探设计要更昂贵。
面元网格230中的每个面元的中心称作“公共中点”(CMP)。使用平坦地质假设，每个地下反射点的位置处于针对每个波路线的接收器坐标与相应源之间的中点。例如，源-接收器对(其包括在拖缆113上靠近勘探船109的接收器105)将具有CMP，其中具有x坐标（接近于地震源103的）。备选地，源-接收器对(其包括在拖缆113上较远离勘探船109的接收器105)将具有CMP，其中具有比地震源103更大的x坐标。中线110与源和接收器之间的线条之间的角度称作“方位角”，其中当接收器具有与源相同的y坐标时，方位角＝0°。
使用平坦地质假设，勘探配置确定预测的(或标称)CMP副线，如图2B所示。其中CMP副线针对给定获取路径220-a均匀分布的区域可称作均匀CMP覆盖440的区域或范围。海洋勘探可设计成“铺盖”从相邻获取路径220-s的均匀CMP覆盖的区域，使得整个海洋勘探区域将被均匀覆盖。当均匀CMP覆盖440的交叉线范围是非毗连时，交织勘探设计可被利用成完全铺盖海洋勘探区域。在图2B中要注意，四个CMP副线落在(而不是重叠)相邻地震拖缆113-S对之间。例如，CMP副线441比地震拖缆113-S’更靠近中线110。因此，均匀CMP覆盖440的范围小于地震拖缆113-S’与地震拖缆113-S”之间的拖缆间隔125之和。但是，要铺盖均匀CMP覆盖的区域，下一CMP副线不需要重叠CMP副线441或者甚至地震拖缆113-S'，而是仅需要落在地震拖缆113-S'的相对侧上（远离与CMP副线441相等的距离）。
图3A示出勘探配置300-A。为了论述的简洁起见，本说明仅示出勘探配置300-A的相关元件。如受益于本公开的本领域技术人员将会理解，标准拖曳设备(例如扫雷器、排列器、偏转器、拖曳线、引入电缆、空气管线、脐带、横向力和深度控制装置、尾标等)未被示出，但是应当假定为按照一般惯例来使用。同样，附加船只可用来拖曳所示元件，同时保持勘探配置。勘探配置300-A示出勘探船109拖曳地震拖缆113-S(即，仅具有地震接收器的拖缆)，其均等地分布在中线110的两侧上。在一些实施例中，地震拖缆113-S的长度可处于大约3km与大约12 km之间，以及最外侧地震拖缆113-S之间的距离(或者“拖缆排列的宽度”或“拖缆阵列的交叉线范围”)可处于大约300 m与大约2000 m之间。勘探船109与地震拖缆113-S的前向端之间的主测线距离可处于大约200与大约500 m或以上之间。在一些实施例中，地震拖缆113-S可在1 m与100 m深度之间来拖曳。在一些实施例中，地震拖缆113-S可在10 m与50 m深度之间来拖曳。在一些实施例中，地震拖缆113-S可在20 m与30 m深度之间来拖曳。在一些实施例中，地震拖缆113-S可在大约25 m深度来拖曳。一般来说，在更大深度来拖曳拖缆降低勘探数据中的海况噪声。但是，地震拖缆由于与地震频率范围内的振幅谱中的拖缆伴随陷波（ghost notch）有关的问题而通常在更浅深度来拖曳。
图3B示出用于降低EM串扰和/或缠结风险的潜在勘探配置300-B。勘探配置300-B示出勘探船109仅在中线110的一侧上拖曳全部地震拖缆，而在中线110的另一侧上拖曳EM源104。EM拖缆113-E(即，仅具有EM接收器的拖缆)示为在中线上与EM源104相同侧上拖曳，但是也有可能的是，作为EM拖缆113-E的补充或替代，EM接收器可位于一个或多个附加拖缆上和/或OBCN上。当前认为，与假如在相同数量的地震拖缆原本在中线的两侧上拖曳的情况(如同勘探配置300-A中一样)所要求的获取路径相比，与勘探配置300-B相似的勘探配置要求两倍获取路径(与交织勘探设计相似)。另外，由这种勘探配置的被拖曳的拖缆所创建的不对称拖拉可引起勘探船109的不良导航控制、地震拖缆113-S和/或EM拖缆113-E的不良导引控制、过度设备磨损和/或高燃料成本。在一些实施例中，EM拖缆113-E可在10 m与200 m深度之间来拖曳。在一些实施例中，EM拖缆113-E可在50 m与150 m深度之间来拖曳。在一些实施例中，EM拖缆113-E可在大约100 m深度来拖曳。地震拖缆113-S可在与EM拖缆113-E相同或不同深度来拖曳。为了降低EM串扰和/或缠结风险，EM源104与地震设备分隔至少大约100 m。在一些实施例中，EM源104与地震设备分隔至少大约300 m。例如，EM源104与勘探配置300-B中的最接近的地震拖缆113-S或者地震源103之间的间隔可以为至少大约100 m或者至少大约300 m或以上。
图4A示出勘探配置400-A。如所示，勘探船109以大约100 m的标称拖缆间隔125来拖曳十个地震拖缆113-S，从而引起最外侧地震拖缆113-S之间大约900 m的标称距离。示为具有两个地震源元件103-1、103-2(即，双源射击)的源阵列可具有大约50 m的交叉线范围。在利用“双源”射击的一些实施例中，地震源元件之间的交叉线间隔是标称拖缆间隔的一半。勘探配置400-A将具有大约25 m的交叉线CMP面元宽度，以及实现均匀CMP覆盖的标称航海线间隔为250 m。均匀CMP覆盖440的交叉线范围在中线110的任一侧上为大约237.5 m。在利用“双源”射击的一些实施例中，均匀CMP覆盖440的交叉线范围为
在所示实施例中，均匀CMP覆盖440的交叉线范围为475 m。航海线间隔标称地比交叉线CMP覆盖要大一个面元宽度：
因此，对于双源射击，组合等式(3)和(6)：
在所示实施例中，最大航海线间隔将会为大约250 m。
图4B示出用于降低EM串扰和/或缠结风险的潜在勘探配置400-B，其中实现均匀CMP覆盖的最大航海线间隔相对于勘探配置400-A是未改变的。图4B中，在最内侧的两个拖缆之间引入600 m间隙425。一般来说，间隙425通过下式给出
使用这个公式来确定间隙425产生有效勘探设计，其中获取路径220-a能够按照避免均匀CMP覆盖之间的不必要“重叠”的方式来指定。除了间隙425之外，十个地震拖缆113-S具有大约100 m的标称拖缆间隔125。因此，最外侧地震拖缆113-S之间的标称距离将会为大约1400 m。EM源104和EM拖缆113-E沿中线110来部署。(如先前所述，还有可能的是，EM接收器可位于一个或多个附加拖缆上和/或OBCN上。)地震源103的交叉线范围保持为大约50 m。最内侧的两个地震拖缆113-S中的任一个与EM源104(沿中线110所拖曳)或EM拖缆113-E(示为沿中线110所拖曳)之间的标称交叉线间隔将会为大约300 m。均匀CMP覆盖440的交叉线范围现在分为通过无效区带（null zone）所分隔的中线110的任一侧上的两个区带：
如所示，通过每个区带中的五个拖缆，均匀CMP覆盖440的交叉线范围在每个区带中为大约225 m。换言之，均匀CMP覆盖440的交叉线范围是非毗连的。在这个示例中，无效区带的交叉线范围与均匀CMP覆盖区带中的每个的交叉线范围(250 m)是相同的。如果使用大约250 m的航海线间隔，则交叉线CMP面元宽度保持为大约25 m。但是，附近源-接收器偏移将通过勘探配置400-A由于增加的交叉线偏移而显著增加。为了降低EM串扰和/或缠结风险，EM源104与勘探配置400-B中的最接近地震拖缆113-S或者地震源103之间的间隔可以为至少大约100 m或者至少大约300 m或以上。例如，EM源104的拖曳的深度可调整为比地震源103或者最接近地震拖缆113-S的拖曳深度显著更大。还可调整勘探船109后面的拖曳距离。
勘探配置400-B可提供优于勘探配置400-A和300-B的某些优点。例如，勘探配置400-B中的地震拖缆113-S将与EM源104和EM拖缆113-E分隔至少大约300 m，由此比起勘探配置400-A的缠结风险，降低缠结风险。通过在中线110的任一侧上分布相同数量的拖缆，勘探配置400-B的拖曳将比勘探配置300-B更为平衡（要求更少的导航补整）。同样，通过更平衡的拖曳，相同数量的地震拖缆113-S可以以勘探配置400-B（如同以勘探配置400-A一样）来拖曳。但是，勘探配置400-B可能存在一些挑战。例如，拖拉并且因此拖缆张力和关联噪声可随着拖缆排列的宽度增加而增加。
图5示出用于降低EM串扰和/或缠结风险的潜在勘探配置500，其中最内侧地震拖缆113-S之间的间隙425比勘探配置400-B中要小，并且地震源103的交叉线范围比勘探配置300-AB、400-AB中要大。EM源104和EM拖缆113-E沿中线110来部署。(如先前所述，还有可能的是，EM接收器可位于一个或多个附加拖缆上和/或OBCN上。)因此，地震源元件103-1(或103-2)与EM源104(或EM拖缆113-E)之间的交叉线间隔增加。当前认为，勘探配置500将具有非均匀CMP覆盖440。换言之，当地震源103的交叉线范围增加时，将存在“过度”CMP覆盖或“不规则CMP面元大小”和/或“不规则CMP褶皱”，使得地震源元件103-1、2处于两个最内侧地震拖缆113-S之外。例如，均匀CMP副线褶皱能够通过具有：a)均匀拖缆间隔125(其中地震源103的交叉线范围等于拖缆间隔125的一半)；或者b)两个最外侧地震拖缆113-S之外的地震源103的交叉线范围以及均匀拖缆间隔125来实现。勘探配置500示出最内侧地震拖缆113-S之间的大约300 m的间隙425以及地震源元件103-1和103-2之间的大约150 m的交叉线间隔。除了间隙425之外，十个地震拖缆113-S具有大约100 m的标称拖缆间隔125。因此，最外侧的两个拖缆之间的标称距离将会为大约1100 m。最内侧地震拖缆113-S中的任一个与EM源104(或EM拖缆113-E)之间的交叉线间隔将会为大约150 m。地震源元件103-1(或103-2)与EM源104(或EM拖缆113-E)之间的交叉线间隔将会为大约75 m。为了降低EM串扰和/或缠结风险，EM源104与勘探配置500中的最接近地震拖缆113-S或者地震源103之间的间隔可以为至少大约100 m或者至少大约300 m或以上。例如，EM源104的拖曳的深度可调整为比地震源103或者最接近地震拖缆113-S的拖曳深度显著更大。还可调整勘探船109后面的拖曳距离。
预计勘探配置500的CMP覆盖440在某种程度上是均匀的，但是各种CMP副线之间的间隔可根据各种源间隔、所拖曳的地震拖缆113-S的数量以及拖缆间隔125在某种程度上改变。CMP副线之间的更大间隔可通过以下因数的组合来改进CMP褶皱：例如a)自然拖缆顺桨(即，因水流引起的远离拖曳方向的拖缆的横向偏航)，b)拖缆扇形展开，c)使用更大(不规则)CMP面元大小(“菲涅耳区带”概念)，d)使用SWIM™分析和处理，e)使用压缩感测类型恢复策略(如以下所述)。较小的偏移副线可通过以下因数组合来改进CMP褶皱：例如a)自然拖缆顺桨，b)处理中的内插/规则化，c)使用SWIM™分析和处理，d)使用压缩感测类型恢复策略(如以下所述)。预计最大航海线间隔可增加到300 m(从对于勘探配置400-A、B的250 m)，因此存在勘探效率的预计增益。最小交叉线源-接收器间隔尚未从常规拖缆配置来改变(例如对于双源射击的0.25 x拖缆间隔)。
图6示出用于降低EM串扰和/或缠结风险的潜在勘探配置600，其中具有不规则(非均匀)地震拖缆间隔125。在一些实施例中，压缩感测原理可用来在策略上随机化拖缆间隔125，以促进通过稀疏信号表示的均匀取样数据的恢复。随机化可利用例如L1范数求解器（L1-norm solver）或另一稀疏性促进求解器（sparsity-promoting solver）。利用通过用于降低EM串扰和/或缠结风险的勘探配置的不规则拖缆间隔原理，最大拖缆间隔125被指配给最内侧的两个地震拖缆113-S。因此，最内侧的两个地震拖缆113-S之间的间隙425将会等于最大拖缆间隔125。这类勘探配置可通过拖缆扇形展开和/或大地震源交叉线范围来补充。
如所示，勘探配置600包括地震源103，其中具有源元件103-1和103-2之间的大约50 m的交叉线范围。最外侧地震拖缆113-S之间的标称距离为大约1400 m。最内侧的两个地震拖缆之间的间隙425为大约600 m。全部其它拖缆间隔(例如拖缆间隔125-1和125-2)小于600 m。EM源104和EM拖缆113-E沿中线110来部署。(如先前所述，还有可能的是，EM接收器可位于一个或多个附加拖缆上和/或OBCN上。)最内侧的两个地震拖缆113-S中的任一个与EM源104或EM拖缆113-E之间的标称交叉线间隔将会为大约300 m。由于最外侧地震拖缆之间的标称距离从勘探配置400-B是未改变的，所以标称航海线间隔未改变，并且CMP覆盖未改变。如通过勘探配置500，增加地震源的交叉线范围可创建不规则交叉线CMP覆盖和/或不规则CMP副线间隔，但是规则数据可使用压缩感测方法而被更稳健地恢复。为了降低EM串扰和/或缠结风险，EM源104与勘探配置600中的最接近地震拖缆113-S或者地震源103之间的间隔可以为至少大约100 m或者至少大约300 m或以上。例如，EM源104的拖曳的深度可调整为比地震源103或者最接近地震拖缆113-S的拖曳深度显著更大。还可调整勘探船109后面的拖曳距离。
在每种勘探配置300-AB、400-AB、500和600中，地震源可包括一个或多个被拖曳的海洋振动器和/或空气枪；以及勘探设计可包括跑道、反平行、人字形和/或交织以促进3D地震数据规则化。在具有其它均匀拖缆间隔125(不包括间隙425)的每种勘探配置300-AB、400-AB、500中，最外侧地震拖缆与下一最外侧地震拖缆之间的拖缆间隔可比其它(均匀)拖缆间隔125要大，以促进3D地震数据规则化。同样，在勘探配置600中，最外侧地震拖缆与下一最外侧地震拖缆之间的拖缆间隔125-1可小于间隙425，但是大于其它(不规则)拖缆间隔125。
勘探配置400-A示出两个最内侧地震拖缆113-S之间的地震源103，并且其中具有通过下式所给出的交叉线范围：
类似地，勘探配置600示出两个最内侧地震拖缆113-S之间的源103。虽然勘探配置600示出不规则拖缆间隔，但是基于地震源元件的间隔(例如，对于双源射击的0.25 x拖缆间隔)，CMP面元网格可定义为等效于勘探配置400-A(具有均匀拖缆间隔)的CMP面元网格。因此，CMP面元宽度通过下式给出：
对于这种双源射击。备选地，称作“压缩感测”(或“被压缩的感测”)的复杂数学方式可被利用成将数据装箱（bin）在CMP面元网格上，其中CMP面元宽度为对这种双源射击
图7A和图7B示出用于通过增加地震源103的交叉线范围来降低EM串扰和/或缠结风险的潜在勘探配置700-A和700-B。如通过勘探配置400-A所示，当地震源的交叉线范围小于两个最内侧地震拖缆之间的拖缆间隔(例如间隙425)时，最大航海线间隔通过下式给出：
在一些实施例中，地震源的交叉线范围可大于间隙425。当地震源的交叉线范围增加时，最大航海线间隔增加。例如，在勘探配置700-A中，地震源的交叉线范围比最内侧的两个拖缆之间的交叉线距离要大。在勘探配置700-B中，地震源的交叉线范围比最外侧的两个拖缆之间的交叉线距离要大。对于其中地震源元件103-1、2处于(至少)最内侧的两个拖缆之外的配置，CMP面元宽度加倍，从而引起空间分辨率的损失。例如，在双源射击的情况下，CMP面元宽度从等式(11)改变成：
在这个示例中，最大航海线间隔通过下式给出：
针对勘探配置400-A使其加倍。通过增加航海线间隔，将要求更少获取路径220-a来覆盖整个勘探区域。效率的这个增益标识分辨率的降低的折衷。为了降低EM串扰和/或缠结风险，EM源104与勘探配置700中的最接近地震拖缆113-S或者地震源103之间的间隔可以为至少大约100 m或者至少大约300 m或以上。例如，EM源104的拖曳的深度可调整为比地震源103或者最接近地震拖缆113-S的拖曳深度显著更大。还可调整勘探船109后面的拖曳距离。
上面论述的勘探配置具有下列性质：
表1
应当明显的是，多种其它勘探配置是可能的，同时仍然降低EM串扰和/或缠结的风险，并且同样地在勘探期间保持均匀CMP覆盖。在每个这种勘探配置中，EM源104与最接近地震设备(即，地震源103或地震拖缆113-S)之间的偏移为至少100 m，并且可以为至少300 m或以上。例如，图8A示出勘探配置800-A，其中EM源104脱离中线100来拖曳。但是，与勘探配置300-B不同，地震拖缆113-S分布在中线110的任一侧上。地震拖缆113-S的这种分布对导航和燃料利用会是有益的。作为另一个示例，图8B示出勘探配置800-B，其中利用多个EM源104-1、2。虽然EM源104-1、2均比两个最外侧地震拖缆113-S更靠近中线110，但是它们均不会比两个最内侧地震拖缆113-S更靠近中线110。创建两个间隙425-1、2，以适应两个EM源104-1、2。
在操作期间，海洋勘探可需要先前论述的勘探配置中的一个或多个的使用。如图9所示，海洋勘探900的方法可开始于步骤910，其中EM源由勘探船来拖曳。EM源具有EM串扰区带和缠结区带。在步骤920，地震设备在EM串扰区带和缠结区带之外来拖曳。在一些操作中，至少一件地震设备由拖曳EM源的相同勘探船来拖曳。地震设备可采用各种各样的配置来拖曳，而同时保持在EM串扰区带和缠结区带之外，例如上述配置。在步骤930，致动EM源。同时，在步骤940，地震勘探数据采用地震设备来获取。在一些操作中，地震勘探数据在步骤950用来产生地球物理数据产品。
按照本公开的多个实施例，可产生地球物理数据产品。地球物理数据产品可包括例如海洋勘探数据、地震勘探数据、电磁勘探数据、公共中点数据、轨道数据、装箱数据（binning data）、褶皱数据、位置数据、水性质数据、压力数据、水质点运动数据、电阻率数据、组合地震和电磁勘探数据等。地球物理数据(例如由地震接收器、EM接收器、深度传感器、位置传感器等先前收集的数据)可被得到(例如从数据资料库检索)，并且可记录在非暂时、有形计算机可读介质上。地球物理数据产品可通过离岸(即，通过船上的设备)或者在美国或另一个国家的岸上处理地球物理数据来产生。如果地球物理数据产品离岸或者在另一国家产生，则它可岸上进口到美国的设施。在一些情况下，一旦在美国岸上，可对地球物理数据产品执行地球物理分析(包括进一步数据处理)。在一些情况下，可对地球物理数据产品离岸执行地球物理分析。
虽然上述是针对本发明的实施例，但是可设计本发明的另外和其它实施例，而没有脱离其基本范围，并且其范围通过附随权利要求来确定。

Claims (22)

1.一种海洋勘探的方法，包括：
拖曳具有电磁串扰区带和缠结区带的电磁源；
拖曳多件地震设备，其中每件地震设备在所述电磁串扰区带和所述缠结区带之外来拖曳；
致动所述电磁源；以及
在致动所述电磁源的同时，采用所述多件地震设备来获取地震勘探数据。
2.如权利要求1所述的方法，其中，勘探船拖曳所述电磁源以及所述多件地震设备中的至少一件二者。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，
所述多件地震设备包括左舷地震拖缆排列和右舷地震拖缆排列，
所述左舷地震拖缆排列被拖曳到所述电磁源的左舷侧，以及
所述右舷地震拖缆排列被拖曳到所述电磁源的右舷侧。
4.如权利要求3所述的方法，其中，
勘探船拖曳所述电磁源、所述左舷地震拖缆排列和所述右舷地震拖缆排列，以及
所述电磁源沿所述勘探船的中线来拖曳。
5.如权利要求3或4所述的方法，其中，所述左舷地震拖缆排列的标称交叉线范围等于所述右舷地震拖缆排列的标称交叉线范围。
6.如权利要求3至5中的任一项所述的方法，其中，所述左舷地震拖缆排列包括与所述右舷地震拖缆排列相同数量的地震拖缆。
7.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，所述左舷地震拖缆排列中的每个相邻对的地震拖缆通过标称交叉线拖缆间隔分隔，并且所述左舷地震拖缆排列中的每个相邻对的地震拖缆通过所述标称交叉线拖缆间隔分隔。
8.如权利要求3至7中的任一项所述的方法，其中，
所述左舷地震拖缆排列与所述右舷地震拖缆排列通过标称交叉线间隙分隔，以及
所述标称交叉线间隙是最小标称交叉线拖缆间隔的至少三倍，其中所述最小标称交叉线拖缆间隔通过相邻拖缆对之间的每个标称交叉线拖缆间隔的最小值来给出。
9.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述多件地震设备包括具有至少两个地震源元件的地震源。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述电磁源比所述地震源被拖曳得更深。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述电磁源和所述地震源之间的标称拖曳深度的差与所述电磁源和所述地震源之间的标称主测线间隔至少同样大。
12.如权利要求9或10所述的方法，其中，
所述地震源包括左舷地震源元件和右舷地震源元件，
所述左舷地震源元件被拖曳到所述电磁源的左舷侧，以及
所述右舷地震源元件被拖曳到所述电磁源的右舷侧。
13.如权利要求12所述的方法，其中，
勘探船拖曳所述电磁源、所述左舷地震源元件和所述右舷地震源元件，以及
所述电磁源沿所述勘探船的中线来拖曳。
14.如权利要求12或13所述的方法，其中，
所述多件地震设备包括左舷地震拖缆排列和右舷地震拖缆排列，
所述左舷地震拖缆排列被拖曳到所述左舷地震源元件的左舷侧，以及
所述右舷地震拖缆排列被拖曳到右舷地震源的右舷侧。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述左舷地震源元件与所述右舷地震源元件之间的交叉线间隔大于最小标称交叉线拖缆间隔，其中所述最小标称交叉线拖缆间隔通过相邻拖缆对之间的每个标称交叉线拖缆间隔的最小值给出。
16.如权利要求12至15中的任一项所述的方法，其中，
所述多件地震设备包括左舷地震拖缆排列和右舷地震拖缆排列，
所述左舷地震拖缆排列与所述右舷地震拖缆排列通过标称交叉线间隙分隔，以及
所述左舷地震源元件与所述右舷地震源元件之间的交叉线间隔大于所述标称交叉线间隙。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述左舷地震源元件与所述右舷地震源元件之间的所述交叉线间隔大于所述左舷地震拖缆排列的最左舷拖缆与所述右舷地震拖缆排列的最右舷拖缆之间的标称交叉线间隔。
18.如至少权利要求9所述的方法，其中，
勘探船拖曳所述电磁源和所述地震源，
所述电磁源包括左舷电磁源元件和右舷电磁源元件，
所述左舷电磁源元件被拖曳到所述勘探船的中线的左舷侧，以及
所述右舷电磁源元件被拖曳到所述勘探船的所述中线的右舷侧。
19.如权利要求18所述的方法，其中，
所述地震源包括左舷地震源元件和右舷地震源元件，
所述左舷地震源元件被拖曳到所述左舷电磁源元件的左舷侧，以及
所述右舷地震源元件被拖曳到所述右舷电磁源元件的右舷侧。
20.如以上权利要求中的任一项所述的方法，还包括采用所述地震勘探数据来产生地球物理数据产品。
21.如权利要求20所述的方法，还包括在非暂时、有形计算机可读介质上记录所述地球物理数据产品。
22.如权利要求20或21所述的方法，还包括对所述地球物理数据产品岸上执行地球物理分析。
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