CN109683198B - 一种用于海上地震的多源随机激发地震采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于海上地震的多源随机激发地震采集系统，包括：一个主船和至少一个辅船；以及与主船对应的第一主震源、第二主震源和多条传感器拖缆；与辅船对应并在与主船同向航行时与第一主震源或第二主震源保持第三距离的第一辅震源和第二辅震源；用于根据主船或辅船的移动位置设定激发开始位置，在主船或辅船的当前位置到达激发开始位置后继续行驶的第二距离范围内控制所有震源错开时间随机激发的随机激发控制单元，设置于传感器拖缆上多个地震传感器；用以接收地震数据和对应激发时间的记录单元。实施本发明在不改变地震采集作业船现有拖带方式情况下，通过随机激发多震源，数倍提高地震采集覆盖次数，以满足深层复杂构造地震勘探的需要。

Description

一种用于海上地震的多源随机激发地震采集系统

技术领域

本发明涉及海洋地球物理勘探领域，更具体地说，涉及一种用于海上地震的多源随机激发地震采集系统。

背景技术

随着海上油气勘探开发向深层发展，传统地震勘探方式已经无法满足深层新领域复杂地质构造成像的要求，尤其是深层古近系和中生界地层成像和构造落实，对目前海上地震勘探技术提出了新的挑战——必须进行高覆盖次数地震采集。

目前，常用的海上双源交替激发地震采集方式由于受作业船舶拖力、电缆长度、炮间距和资料记录长度等因素限制，三维地震资料的覆盖次数达到80次基本上已经是极限。近年试验成功的海上双源随机激发地震采集方式，已经将三维地震资料覆盖次数提高到了120次，理论上可以将地震资料覆盖次数提高到最大160次。该技术在一定程度上提高了深层地震资料的成像质量，但在构造复杂地区，地震资料覆盖次数仍需要进一步提高。

目前，国际流行的海上高覆盖次数地震采集方式，基本上局限于多方位角和宽方位角，但由于这些采集方式作业成本非常高，无法进行大面积推广应用，迫切需要研究经济可行的高覆盖次数地震采集新技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述现有技术缺陷，提供一种用于海上地震的多源随机激发地震采集系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于海上地震的多源随机激发地震采集系统，包括：一个主船和至少一个辅船；以及

由所述主船在水中拖带并横向隔开的第一主震源和第二主震源；由所述主船在水中拖带的多条横向隔开的传感器拖缆；

由所述辅船在水中拖带并横向隔开的，并在所述主船与所述辅船同向航行时与所述第一主震源或第二主震源保持第三距离的第一辅震源和第二辅震源；

随机激发控制单元，用于根据所述主船或者辅船的移动位置设定激发开始位置，在所述主船或者辅船的当前位置到达所述激发开始位置后继续行驶的第二距离范围内控制所述第一主震源、第二主震源、第一辅震源和第二辅震源错开时间随机激发；其中所述激发开始位置为在所述主船或者辅船的移动方向上以预设起点开始每间隔第一距离的点；

多个地震传感器，纵向隔开地设置于所述传感器拖缆上，用以感测所述第一主震源、第二主震源、第一辅震源和第二辅震源引发的地震波并产生相应的第一主地震数据、第二主地震数据、第一辅地震数据和第二辅地震数据；及

记录单元，用以接收所述第一主地震数据、第二主地震数据、第一辅地震数据和第二辅地震数据，并同其对应的激发时间记录在一个记录道中。

优选地，所述随机激发控制单元包括相互通信连接的主随机激发控制单元和辅随机激发控制单元；

所述主随机激发控制单元设于所述主船，用于控制所述第一主震源和第二主震源分别点炮；

所述辅随机激发控制单元设于所述辅船，用于控制所述第一辅震源和第二辅震源分别点炮。

优选地，所述主随机激发控制单元包括第一随机信号生成单元、第一主枪控单元和第二主枪控单元；所述第一主枪控单元用于控制所述第一主震源，所述第二主控枪单元用于控制所述第二主震源；

所述第一随机信号生成单元用于生成第一随机触发信号以触发所述第一主枪控单元或第二主枪控单元激发所述第一主震源或所述第二主震源；

所述辅随机激发控制单元包括第二随机信号生成单元、第一辅枪控单元和第二辅枪控单元；所述第一辅枪控单元用于对应控制所述第一辅震源，所述第二辅枪控单元用于对应控制所述第二辅震源；

所述第二随机信号生成单元用于生成第二随机触发信号以触发所述第一辅枪控单元或第二辅枪控单元激发所述第一辅震源或所述第二辅震源。

优选地，所述第一随机信号生成单元包括第一随机控制箱体，用于按照预设规则生成第一随机数组，并根据所述第一随机数组生成所述第一随机触发信号。

优选地，所述第二随机信号生成单元包括第二随机控制箱体，用于按照所述预设规则生成第二随机数组，并根据所述第二随机数组生成所述第二随机触发信号。

优选地，所述第一随机数组与所述第二随机数组为相同数组。

优选地，所述主随机激发控制单元和辅随机激发控制单元分别包括用于相互通信的通信单元；

所述第一随机控制箱体通过所述通信单元发送所述第一随机数组至所述第二随机控制箱体，所述第二随机控制箱体根据所述第一随机数组生成所述第二随机触发信号。

优选地，还包括：所述主随机激发控制单元还包括设于所述主船的第一位置检测单元，所述第一位置检测单元用于检测所述主船的当前位置。

优选地，所述辅随机激发控制单元还包括设于所述辅船的第二位置检测单元，所述第二位置检测单元用于监测所述辅船的当前位置。

优选地，所述至少一个辅船包括多个辅船，所述多个辅船设于所述主船的两侧方向和/或前后方向。

实施本发明的一种用于海上地震的多源随机激发地震采集系统，具有以下有益效果：在不改变地震采集作业船现有拖带方式，通过随机激发多震源，数倍提高地震采集覆盖次数，以满足深层复杂构造地震勘探的需要。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种用于海上地震勘探的多源随机激发地震采集系统第一实施例的结构示意图；

图2是本发明一种用于海上地震勘探的多源随机激发地震采集方系统第二实施例的结构示意图；

图3是本发明一实施例中的勘探船作业拖带方式示意；

图4是本发明一实施例中的震源激发方式示意图；

图5是本发明一实施例中记录地震信号数据示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本发明的一种用于海上地震勘探的多源随机激发地震采集系统第一实施例中，包括：一个主船100和至少一个辅船200；以及由主船100在水中拖带并横向隔开的第一主震源111和第二主震源112；由主船100在水中拖带的多条横向隔开的传感器拖缆；由辅船200在水中拖带并横向隔开的，并在主船100与辅船200同向航行时与第一主震源111或第二主震源112保持第三距离的第一辅震源211和第二辅震源212；随机激发控制单元300，用于根据主船11或者辅船200的移动位置设定激发开始位置，在主船100或者辅船200的当前位置到达激发开始位置后继续行驶的第二距离范围内控制第一主震源111、第二主震源112、第一辅震源211和第二辅震源212错开时间随机激发；其中激发开始位置为在主船100或者辅船200的移动方向上以预设起点开始每间隔第一距离的点；多个地震传感器130，纵向隔开地设置于传感器拖缆上，用以感测第一主震源111、第二主震源112、第一辅震源211和第二辅震源212引发的地震波并产生相应的第一主地震数据、第二主地震数据、第一辅地震数据和第二辅地震数据；及记录单元400，用以接收第一主地震数据、第二主地震数据、第一辅地震数据和第二辅地震数据，并同其对应的激发时间记录在一个记录道中。

具体的，作业船的拖带方式为一条地震作业主船100，拖带左右两个空气枪震源和多条数字电缆即传感器拖缆；N条辅助震源船即辅船200，这里N为大于0的自然数，每条辅助震源船拖带两个空气枪震源，分别排列设定的位置。震源激发规则为选在主船100或者辅船200做参考，在其行驶路线上设定激发开始位置，例如，可以以主船100为参考点，以某个点为起点，每隔第一距离S米设定一个激发开始位置自该激发开始位置开始，在其后继续行驶的第二距离ΔS内，通过随机激发控制单元300错开时间分别激发主船100上的两个空气枪震源即第一主震源111和第二主震源112，和每个辅助震源船拖带的两个空气枪震源即第一辅震源211和第二辅震源212，即可以理解为激发所有的震源。且在每个震源激发时，只有一个震源被激发，当一个震源激发过程完成后，再激发另一个震源，此处还可以理解，每个震源激发的时候需要错开预定的最小间隔时间，以保证每个震源的数据不相互影响。同时发出记录信号控制记录单元400开始记录数据，通过数字电缆上的地震传感器130接收第一主震源111、第二主震源112、第一辅震源211和第二辅震源212引发的地震波并产生相应的第一主地震数据、第二主地震数据、第一辅地震数据和第二辅地震数据。可以理解地，地震传感器130可以是任何类型的本领域已知的地球物理传感器。可以包括地震检波器和加速度计的粒子运动响应地震传感器130、压力响应地震传感器130、压力时间梯度响应地震传感器130以及上述内容的组合等。通过数据记录单元400记录第一主地震数据、第二主地震数据、第一辅地震数据和第二辅地震数据以及震源的实际激发的时间，每次在激发开始位置进行的震源激发过程所有震源生成的对应的地震数据和所有震源的对应的实际激发时间等信息都被记录在同一个记录道中，可以理解为，当主船100的当前位置到达每一个激发开始位置时，其均将记录一次生成的地震数据和震源的实际激发的时间，并用一个新的记录道记录的所有信息。还可以理解，当辅助震源船为N时，每个记录道同时记录所有震源随机激发的2(N+1)炮数据。实现在不改变现有宽方位地震作业拖带方式和观测系统，实现多源随机激发，效率高；在相同作业时间，采集数据量增加2N+1倍，目的层数据覆盖次数增加2N+1倍，深层资料成像效果变好；获得相同覆盖次数的数据量，施工成本是现有宽方位地震采集的1/(2(N+1))。其中第三距离基于勘探区目的层地质情况而确定。可以理解辅助震源船与地震作业主船的距离可以根据勘探区目的层地质情况而确定，这样第一辅震源和第二辅震源分别与第一、第二主震源的第三距离也可以理解为可以根据勘探区目的层地质情况而确定。第一距离S为根据地质需求设计的炮间距，可以采用现有海上宽方位地震采集方式，第二距离ΔS为根据采集要求设计的炮间距随机变化范围。例如第一距离S为25米，第二距离ΔS为4米。或者，第一距离S为18.75米，第二距离ΔS为3米。此外，这里也可以根据辅船200的行驶距离设定激发开始位置，这里在实际中只需要任意选择一个即可。

进一步的，如图2所示，随机激发控制单元300包括相互通信连接的主随机激发控制单元310和辅随机激发控制单元320；主随机激发控制单元310设于主船100，用于控制第一主震源111和第二主震源112分别点炮；辅随机激发控制单元320设于辅船200，用于控制第一辅震源211和第二辅震源212分别点炮。具体的，随机激发控制单元300包括设置在主船100上的主随机激发控制单元310和设于辅船200上的辅随机激发控制单元320，可以理解，辅随机激发控制单元320的数量与辅船200的数量一一对应，每个辅船200上均设有辅随机激发控制单元320，每个辅随机激发控制单元320均与主随机激发控制单元310通信连接，主随机激发控制单元310用于控制主船100对应的第一主震源111和第二主震源112分别点炮，辅随机激发控制单元300用于控制其对应的辅船200上的第一辅震源211和第二辅震源212分别点炮。

进一步的，主随机激发控制单元310包括第一随机信号生成单元312、第一主枪控单元3111和第二主枪控单元3112；第一主枪控单元3111用于控制第一主震源111，第二主控枪单元用于控制第二主震源112；第一随机信号生成单元312用于生成第一随机触发信号以触发第一主枪控单元3111或第二主枪控单元3112激发第一主震源111或第二主震源112；辅随机激发控制单元320包括第二随机信号生成单元322、第一辅枪控单元3211和第二辅枪控单元3212；第一辅枪控单元3211用于对应控制第一辅震源211，第二辅枪控单元3212用于对应控制第二辅震源212；第二随机信号生成单元322用于生成第二随机触发信号以触发第一辅枪控单元3211或第二辅枪控单元3212激发第一辅震源211或第二辅震源212。具体的。主随机激发控制单元310包括控制第一主震源111的第一主枪控单元3111，控制第二主震源112的第二主控枪单元。第一随机信号生成单元312用于生成第一随机触发信号以触发第一主枪控单元3111或第二主枪控单元3112激发第一主震源111或第二主震源112；辅随机激发控制单元320包括控制第一辅震源211的第一辅枪控单元3211，控制第二辅震源212的第二辅枪控单元3212；第二随机信号生成单元322用于生成第二随机触发信号以触发第一辅枪控单元3211或第二辅枪控单元3212激发第一辅震源211或第二辅震源212。

进一步的，第一随机信号生成单元312包括第一随机控制箱体，用于按照预设规则生成第一随机数组，并根据第一随机数组生成第一随机触发信号。具体的，第一随机信号生成单元312通过第一随机控制箱体按照预设规则生成第一随机数组，并根据第一随机数组生成第一随机触发信号。

进一步的，第二随机信号生成单元322包括第二随机控制箱体，用于按照预设规则生成第二随机数组，并根据第二随机数组生成第二随机触发信号。具体的，第二随机信号生成单元322通过第二随机控制箱体按照预设规则生成第二随机数组，并根据第二随机数组生成第二随机触发信号。

进一步的，第一随机数组与第二随机数组为相同数组。具体的，在一些实施例中，第一随机数组和第二随时数组为相同的数组，可以理解，在震源激发过程中，主随机激发控制单元310和辅随机激发控制单元320分别生成相同的随机数组，通过生成的随机数组来生成对应的触发信号以触发对应的枪控单元，以触发对应的震源激发。

进一步的，主随机激发控制单元310和辅随机激发控制单元320分别包括用于相互通信的通信单元；第一随机控制箱体通过通信单元发送第一随机数组至第二随机控制箱体，第二随机控制箱体根据第一随机数组生成第二随机触发信号。具体的，第一随机控制箱体通过主随机激发控制单元310和辅随机激发控制单元320相互通信的通信单元发送其生成的第一随机数组至第二随机控制箱体，第二随机控制箱体根据第一随机数组生成第二随机触发信号。可以理解为，在震源激发过程中，通过主随机激发控制单元310生成随机数组，然后通过通信单元传递给辅随机激发控制单元320，然后通过生成的随机数组来生成对应的触发信号以触发对应的枪控单元，以触发对应的震源激发。

进一步的，本发明的一种用于海上地震的多源随机激发地震采集系统还包括：主随机激发控制单元310还包括设于主船100的第一位置检测单元，第一位置检测单元用于检测主船100的当前位置。具体的，主船100上设有第一位置检测单元，以检测主船100的位置，在一些应用场景中可以根据主船100的位置设定激发开始位置，并获取主船100的当前位置与激发开始位置的关系，以进行激发控制。

进一步的，辅随机激发控制单元320还包括设于辅船200的第二位置检测单元，第二位置检测单元用于监测辅船200的当前位置。具体的，辅船200上设有第二位置检测单元，以检测辅船200的位置，以保持第一辅震源211和第二辅震源212与主船100的距离，同时在一些应用场景中可以根据辅船200的位置设定激发开始位置，并获取辅船200的当前位置与激发开始位置的关系，以进行激发控制。

进一步的，至少一个辅船200包括多个辅船200，多个辅船200设于主船100的两侧方向和/或前后方向。具体的，辅船200的数量可以为多个，辅船200的位置设定可以在地震作业主船100的两侧方向或者前后方向，也可以在上述两个方向上同时均有排布。可以理解辅船200的数量可以任意设置，每个辅船200均包括一个第一辅震源211和一个第二辅震源212，在激发震源过程中，每个辅船200对应的第一辅震源211之间以及每个第二辅震源212之间也分别为错开时间激发。如图3所示的一种三船六源拖缆宽方位地震采集系统示意图，其中辅助震源船即对应辅船200，地震作业主船对应主船100。以地震作业主船为参考点，每个Sm设立一个激发开始位置，在激发开始位置后，地震作业主船和辅助震源船对应的震源开始激发，图4是其对应的震源的随机激发方式示意图，图5是图3对应的随机激发地震数据炮集，炮集记录包含了六个震源随机激发的地震数据。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种用于海上地震的多源随机激发地震采集系统，其特征在于，包括：一个主船和至少一个辅船；以及

由所述主船在水中拖带并横向隔开的第一主震源和第二主震源；由所述主船在水中拖带的多条横向隔开的传感器拖缆；

由所述辅船在水中拖带并横向隔开的，并在所述主船与所述辅船同向航行时与所述第一主震源或第二主震源保持第三距离的第一辅震源和第二辅震源；

随机激发控制单元，用于根据所述主船或者辅船的移动位置设定激发开始位置，在所述主船或者辅船的当前位置到达所述激发开始位置后继续行驶的第二距离范围内控制所述第一主震源、第二主震源、第一辅震源和第二辅震源错开时间随机激发；其中所述激发开始位置为在所述主船或者辅船的移动方向上以预设起点开始每间隔第一距离的点；

多个地震传感器，纵向隔开地设置于所述传感器拖缆上，用以感测所述第一主震源、第二主震源、第一辅震源和第二辅震源引发的地震波并产生相应的第一主地震数据、第二主地震数据、第一辅地震数据和第二辅地震数据；及

记录单元，用以接收所述第一主地震数据、第二主地震数据、第一辅地震数据和第二辅地震数据，并同其对应的激发时间记录在一个记录道中；

所述随机激发控制单元包括相互通信连接的主随机激发控制单元和辅随机激发控制单元；

所述主随机激发控制单元设于所述主船，用于控制所述第一主震源和第二主震源分别点炮；

所述辅随机激发控制单元设于所述辅船，用于控制所述第一辅震源和第二辅震源分别点炮；

所述主随机激发控制单元包括第一随机信号生成单元、第一主枪控单元和第二主枪控单元；所述第一主枪控单元用于控制所述第一主震源，所述第二主控枪单元用于控制所述第二主震源；

所述第一随机信号生成单元用于生成第一随机触发信号以触发所述第一主枪控单元或第二主枪控单元激发所述第一主震源或所述第二主震源；

所述辅随机激发控制单元包括第二随机信号生成单元、第一辅枪控单元和第二辅枪控单元；所述第一辅枪控单元用于对应控制所述第一辅震源，所述第二辅枪控单元用于对应控制所述第二辅震源；

所述第二随机信号生成单元用于生成第二随机触发信号以触发所述第一辅枪控单元或第二辅枪控单元激发所述第一辅震源或所述第二辅震源。

2.根据权利要求1所述的用于海上地震的多源随机激发地震采集系统，其特征在于，所述第一随机信号生成单元包括第一随机控制箱体，用于按照预设规则生成第一随机数组，并根据所述第一随机数组生成所述第一随机触发信号。

3.根据权利要求2所述的用于海上地震的多源随机激发地震采集系统，其特征在于，所述第二随机信号生成单元包括第二随机控制箱体，用于按照所述预设规则生成第二随机数组，并根据所述第二随机数组生成所述第二随机触发信号。

4.根据权利要求3所述的用于海上地震的多源随机激发地震采集系统，其特征在于，所述第一随机数组与所述第二随机数组为相同数组。

5.根据权利要求2所述的用于海上地震的多源随机激发地震采集系统，其特征在于，所述主随机激发控制单元和辅随机激发控制单元分别包括用于相互通信的通信单元；

所述第一随机控制箱体通过所述通信单元发送所述第一随机数组至所述第二随机控制箱体，所述第二随机控制箱体根据所述第一随机数组生成所述第二随机触发信号。

6.根据权利要求1所述的用于海上地震的多源随机激发地震采集系统，其特征在于，还包括：所述主随机激发控制单元还包括设于所述主船的第一位置检测单元，所述第一位置检测单元用于检测所述主船的当前位置。

7.根据权利要求6所述的用于海上地震的多源随机激发地震采集系统，其特征在于，所述辅随机激发控制单元还包括设于所述辅船的第二位置检测单元，所述第二位置检测单元用于监测所述辅船的当前位置。

8.根据权利要求1所述的用于海上地震的多源随机激发地震采集系统，其特征在于，所述至少一个辅船包括多个辅船，所述多个辅船设于所述主船的两侧方向和/或前后方向。

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