CN110691993A - 模块化地震节点 - Google Patents

Abstract

一种地震节点组件（100），包括电源（144）和地震传感器（110），例如，其中电源设置在电源模块（102）中并且地震传感器设置在传感器模块（104）中。通过电源（或电源模块）和传感器（或传感器模块）之间的选择性接合可以限定联接，其中电源电联接到地震传感器，或者可以使用单个壳体。地震传感器（110）被配置成用于在部署到地震介质时采集地震数据，并且水声应答器（118）或无线收发器（162）可以适于在部署和取回期间或者在节点被操作性地部署到地震介质时通信命令和时钟信号。

Description

模块化地震节点

相关申请的交叉引用

本申请要求保护2017年5月25日提交的题为“MODULAR SEISMIC NODE”的美国临时专利申请号62/511,105和2017年6月30日提交的题为“MODULAR SEISMIC NODE ”的美国临时专利申请号62/527,646的优先权，其中每个申请的全部内容和目的通过引用并入本文。

技术领域

本申请大体涉及地球物理勘探，并且更具体地涉及地震数据采集和传感器技术。特别地，本申请涉及用于海洋地震勘测的传感器系统，包括但不限于海底线缆、自主地震节点和拖曳节点系统。

背景技术

石化产品在现代经济中普遍存在，并且可以在从石油和汽油到医疗装置的所有事物、儿童玩具和各种日常生活用品中找到。为了满足对这些产品的持续需求，必须准确地定位和勘测油气储备，使得能够有效地管理这些重要资源。因此，存在对新的地震传感器系统和更先进的勘探技术的持续需求。

科学家和工程师通常利用基于地震波的勘探来定位新的油气藏，并随着时间的推移勘测和管理现有储备。通过在感兴趣的区域上部署地震传感器或接收器的阵列，并监控对经由诸如振动器、气枪阵列或爆炸物引爆的地震源的地震能量的受控发射的响应，来执行地震勘测。该响应取决于从矿物储层和其它地下地层反射的地震能量，从而允许生成对应结构的图像。

传统的海洋地震勘测通常通过在勘测船后面拖曳地震传感器或接收器的阵列来进行，其中接收器沿着一个或多个拖缆线缆分布。使用一组气枪或其它地震源来生成地震能量，该地震能量向下传播通过水柱以穿透海底（或其它底表面）。地震能量的一部分从地下结构反射，并通过水柱返回以在拖缆阵列中被检测到。替代地，地震接收器也可以沿着海底线缆设置，或以分布在海床上的独立的自主地震节点的形式提供。

地震接收器包括压力传感器和质点运动检测器两者，其可以作为独立的传感器部件提供，或者与在接收器模块或地震节点内紧密靠近地提供的两种传感器类型组合在一起。例如，一组压力传感器可以被配置在水听器阵列中，并且适于记录传播通过水柱或其它地震介质的地震波场的标量压力测量结果。质点运动传感器包括加速度计和地音探测器，它们可以提供表征响应于传播的地震波的介质运动的单轴线或三维矢量速度测量结果。

通过用这种接收器部件的阵列观测反射的地震能量来采集与地下结构有关的地球物理数据。所得到的地震信号可以用于生成表征勘测区域中及其周围的地下组成和地质情况的图像。

发明内容

本申请涉及模块化地震节点组件，其被配置成用于部署到地震波传播通过的水柱或其它介质。取决于实施例，该节点系统可以包括可分离的传感器模块和电源模块、或单个模块化节点设备。

合适的传感器模块可包括至少一个地震传感器和时钟，所述至少一个地震传感器被配置成响应于地震波或波场而生成地震数据，所述时钟被配置成用于将地震数据与时钟信号或其它定时信号相关联。合适的电力模块可包括至少一个电源和具有用于存储地震数据和相关联的时钟信号的容量的存储器。

还可以提供应答器；例如配置成用于通过周围地震介质的控制信号的外部通信的水声应答器或无线收发器配置。节点可以基于来自应答器的控制信号而以省电模式操作。

在一些实施例中，传感器模块包括从基座或框架部件延伸的细长叶片或轴向区段，其具有至少一个地震传感器。电源模块（或电力模块）包括从第二基座或框架部件延伸的一个或多个细长叶片或纵向区段，其中至少一个电源被配置成向传感器模块提供电力以用于地震传感器的操作。节点系统可以通过将传感器和电力模块选择性地联接在一起而组装；例如以与设置在电力模块的第一纵向区段和第二纵向区段之间的传感器模块的轴向区段轴向或纵向接合的方式组装。

通过将电力模块从传感器模块选择性地脱离或分离，可以拆卸节点系统；例如在地震数据采集之后回收节点系统之后拆卸。在一些实施例中，通过将轴向区段从电力模块的纵向区段之间滑出而使模块沿着水平或纵向平面脱离，可以将传感器模块与电源模块分离。

可以提供联接销机构以接合两个模块；例如通过操纵销与传感器模块的联接构件接合。当部署在海床或其它表面上时，轴向区段和纵向区段可布置在大体水平的平面中，其中，电力模块的纵向区段在地震节点的相对的侧向侧上，并且第一基座部件和第二基座部件在相对的端部上。应答器可以沿着纵向轴线设置；例如设置在节点的一个端部上的传感器模块的基座部件中。

提供本概述以介绍在详细描述中进一步描述的精选相关技术概念。本概述不旨在标识本发明的关键优点或必要特征，也不旨在限制权利要求的范围。在包括本发明的各种代表性示例和实施例的以下书面描述中提供了所要求保护的主题的附加特征、细节、实用性和优点的更详细的呈现，并且如附图中所示。

附图说明

图1是在根据本公开适合于使用的实施例中的模块化地震节点系统的透视图。

图2是地震节点系统的俯视截面图，其示出了传感器模块和电源模块的内部部件的示例性配置。

图3是在传感器模块和电源模块脱离的加套配置中的地震节点系统的等距视图。

图4是地震节点系统的俯视平面图。

图5是地震节点系统的等距视图，其中传感器和电源模块在护套壳体内接合。

图6是在适合于与根据本公开的一个或多个模块化地震节点系统一起使用的实施例中的示例性地震勘测的示意性表示。

图7A是具有附接机构的模块化地震节点系统的等距视图，该附接机构被配置成用于联接到用于在地震勘测中部署的绳索或线缆。

图7B是具有替代附接机构的模块化地震节点系统的等距视图。

图7C是替代附接机构的俯视截面图。

图7D是替代附接机构的剖视图，其示出了绳索或线缆。

图8A是具有处于第一（脱离）位置的联接机构的模块化节点的截面图。

图8B是模块化节点的替代截面图，其示出了处于第二（接合）位置的联接机构。

图8C是用于模块化节点的传感器组件的透视图，其中联接机构处于第一位置。

图8D是传感器组件的侧视细节图，其示出了处于第二位置的联接机构。

图9A是处于第一位置的联接机构的侧视图。

图9B是处于第二位置的联接机构的侧视图。

具体实施方式

下面，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。如就各种实施例而言所描述的，以下特征和元件的任何组合都被设想用于实施和实践本发明。

尽管本发明的各种特征可提供优于现有技术的优点以及优于针对本文所解决的问题的其它可能的解决方案的优点，但是无论是否实现这些优点，都不将本发明限制于给定的实施例。本发明的以下方面、特征和优点仅仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求的元素或限制，除非在其中明确地陈述。同样，对“本发明”的引用不应被解释为对本文所公开的任何主题的概括，并且除非明确包括在其中，否则不限制权利要求。

图1是在根据本公开适合于使用的实施例中的模块化地震接收器或节点系统100的透视图。图2是地震节点系统100的俯视截面图，其示出了电源模块102和传感器模块104的内部部件的示例性配置。

如图1和2所示，模块化地震节点系统（或节点组件）100包括被配置成用于与传感器模块104选择性接合的电源模块（或电力模块）102。电力模块102包括电源144，其包括一个或多个独立的电池、电池组、电源、电力组件或其它电源部件106、108。

传感器模块104包括被配置成响应于地震波场生成地震数据的一个或多个地震传感器110；例如多轴线地音探测器、加速度计、质点运动传感器或被配置成提供表征质点运动的矢量输出的其它合适的传感器装置。取决于实施例，一个或多个地震传感器110可包括多轴传感器装置，例如三轴矢量传感器，其被配置成响应于与在地震介质中传播的地震波相关联的特定运动的三个独立空间分量来提供矢量输出。附加地或替代地，一个或多个地震传感器110可包括单轴线传感器，其被配置成响应于沿着单轴线的运动而提供输出，所述单轴线例如是由地震节点系统100在相对于地震介质部署以便采集地震数据时的取向所限定的基本竖直的轴线。还可以使用附加的传感器装置，例如倾斜仪、磁力计、罗盘或被配置成响应于地震节点系统100的位置和取向而生成信号的其它装置。

例如，传感器模块104还可包括水听器或其它合适的压力传感器116，其被配置成响应于传播通过周围水柱的地震波场中的声学分量的压力测量结果而提供标量输出。在一些实施例中，传感器模块104包括三分量地震运动传感器110和水听器116两者，从而提供四分量（4C）地震节点系统100。例如，水听器或类似的声压传感器116可被设置在传感器模块104的基座区段中靠近地音探测器类型的地震运动传感器110，并且来自地音探测器和水听器的信号可被组合以减少地震数据输出中的重影。

除了地震运动传感器110和声压传感器116之外，模块化地震节点组件100还可包括多个附加的地音探测器、水听器、加速度计、速度传感器等。在这种实施例中，附加的传感器可被提供在传感器模块104内，并且被配置成用于测量声压、线性运动、旋转或其组合。合适的传感器装置还包括模拟和数字设计两者，包括但不限于压差传感器、微机电系统（MEMS）加速度计和多轴质点运动传感器，其被配置成用于测量相对于三个独立轴线的线性和旋转运动的组合。

图3是地震节点系统100的等距视图，其处于电力模块（或电池组件）102和传感器模块（或传感器组件）104脱离的加套配置。如通过比较图3和图1所示，模块化地震节点组件100可以通过将传感器模块104和电力模块102选择性地联接在一起而被组装；例如，以与传感器模块104的轴向区段142轴向或纵向接合的方式组装，所述轴向区段沿着组装的地震节点系统100的主纵向轴线A设置在电力模块102的第一纵向的侧向设置的区段138和第二纵向的侧向设置的区段140之间。

当部署在海床或其它表面S上时，传感器模块104的轴向区段142和纵向电力模块区段138、140可布置在大体水平的平面中，其中电力模块102的纵向区段138、140设置在组装的地震节点系统100的相对的侧向侧上，并且其中第一和第二基座部件在纵向轴线A的相对端部上。在一些实施例中，应答器118可沿着纵向轴线A设置；例如，联接到被安装到在所组装的节点系统100的近端上的传感器模块104的底盘或基座框架结构136上的应答器驱动器114，或者与所组装的节点系统100的远端上的电源模块102的基座部件中的存储器板128相对。

模块化地震节点组件100可以通过使电力模块102从传感器模块104选择性地脱离或分离来拆卸；例如在地震勘测中的地震数据采集之后回收节点系统100之后拆卸。在一些实施例中，通过将传感器模块104的轴向区段142从电力模块102的侧向设置的区段138、140之间滑出而使模块102和104沿着节点系统100的主轴线A脱离，可以使传感器模块104与电力模块102分离。

纵向电力模块区段138、140形成用于相应的电源部件106、108的壳体，并且中央传感器区段142形成用于地震运动传感器110的壳体。当电力模块102和传感器模块104选择性地接合或联接在一起时，电源144可以电连接到传感器模块104，其中一个或多个电池组、电力组件或其它独立的电源106、108被配置成向地震运动传感器110和其它内部传感器模块部件提供操作电力。

例如，数据采集系统112也可以被提供在传感器模块104中，并且被配置成用于记录由（一个或多个）地震运动传感器110和声压传感器116以及其它传感器装置收集的地震数据。合适的地震数据采集系统112还可包括具有随机存取存储器和非易失性（或非瞬态）数据存储介质的组合的数据采集板或电路，其具有足够的容量来记录在地震勘测期间可能获得的大量地震数据。虽然地震数据采集系统112被示为单个部件，但是应当理解，合适的地震数据系统112可包括在不同访问级别处操作的多个存储器部件或模块，其范围为从高速寄存器和高速缓存到较低速DRAM芯片以及其它高容量数据存储介质。在一些实施例中，存储器板128可安装在电源模块102上；例如，在第一纵向区段和第二纵向区段138、140之间安装在基座134上（见图2）。

数据采集系统112还可包括定时装置或时钟电路113。在一些实施例中，定时电路或时钟113可以被配置成独立地生成用于地震传感器站的时钟信号，其中时钟信号与所采集的地震数据相关联以用于存储在数据采集系统112中。例如，定时装置或时钟113可结合芯片级原子钟（CSAC）或类似的高精度时钟部件。在一些实施例中，定时装置或时钟113可被配置成从主时钟接收外部时钟信号，并且生成与外部主时钟信号同步的局部时钟信号或从时钟信号，以提供由地震节点系统100采集的地震数据的改进的定时精度。

在一些实施例中，可以提供应答器118以用于外部通信；例如利用地震勘探船上的远程处理器或控制系统，或者在水面浮标或无人自主船上的远程处理器或控制系统。例如，合适的水声应答器或无线应答器118可以被配置成通信指示地震节点系统100的位置、取向和操作条件的信息，诸如地震节点系统100的位置、倾斜和电力条件。替代地或组合地，应答器118还可以被配置成用于与部署在地震勘测中的其它地震节点100进行对等通信。

应答器118被配置成用于在地震节点系统被部署在海底上时通过周围的水柱（或其它地震介质）发送和接收外部控制通信，并且用于在部署到海底之前或期间、或者在地震节点系统100的回收期间或之后的无线控制通信。例如，远程处理器或控制系统可以被配置成将“声脉波（ping）”信号或类似的声学或感应查询或命令信号发送到在海底上部署的地震节点系统100，并且应答器118可以将响应命令信号发送回到远程系统；例如，指示地震节点系统100的位置、倾斜和其它操作条件的信号。

取决于实施例，数据采集命令也被发送到在海底上部署的地震系统100，例如，当要采集地震数据时的开始命令，以及当完成地震数据采集时的停止或睡眠命令。因此，使用应答器118进行外部控制通信对于地震节点系统100的自主配置可以是有利的，以便在主动地震勘测之间的一段时间部署节点系统110时，提高位置精度并提供省电选项。命令信号可以通过地震介质进行交换（例如使用水声应答器118），或者通过空气使用射频（RF）应答器或收发器162、或者水声应答器和RF应答器118以及收发器162的组合。

天线——诸如射频（RF）天线或其它无线发射器或收发器162——可以设置在护套组件122上的孔上或孔内并联接到电力模块102或传感器模块104，并且被配置成与节点100通信。天线或无线发射器162可以在节点100联接在一起时从电力模块102获得电力，并且在节点100与勘测控制或数据收集系统之间通信数据和/或控制信息；例如在地震勘探船上。例如，天线162可以用于恰好在部署之前使节点时钟113与主时钟同步，并且在回收时将节点时钟113与主时钟进行比较，以便确定相对时钟漂移。两个或多个天线162可被结合到设计中，以用于360度覆盖。

通过向应答器118和天线或收发器162中的一者或两者发送RF信号以用于发送到电源144、或发送到诸如时钟113或数据采集系统112的其它部件、或发送到传感器110和相关信号处理部件，可以为节点100提供附加命令以通电和断电，或减少电力消耗。在一些实施例中，天线162与节点100内部的内部时钟通信时间戳或其它时钟信息，例如用于时钟同步或用于校正时钟漂移的定时信号。例如，天线162可以用于在恰好取回之后同时读取节点时钟113和地震勘探船上的主时钟，并且将两个时钟进行比较以记录差异或偏移。当节点100在离开水柱时，在到达船之前，由天线162建立的RF链路将能够实现这一点。更大体地，应答器118和RF天线或无线收发器162可以用于向和从每个节点100的相应内部部件通信任何合适的数据和/或选定的命令。

图4是地震节点系统100的俯视平面图。图5是等距视图，其示出了在护套壳体组件122内部接合的传感器模块104和电源模块102。

在根据图1-5的特定实施例中，地震运动传感器110、地震数据采集系统112、时钟113、应答器118和水听器或压力传感器116各自设置在传感器模块104的壳体内，而电源144的独立的电池或其它部件106、108与存储器板128一起设置在电源模块102的壳体内。因此，地震节点系统（或传感器站）100的所有或基本上所有的感测、通信和数据采集部件都可与传感器模块104一起提供，而所有或基本上所有的电源部件都可与电源模块102以及用于存储地震数据和相关联的时钟信号的存储器一起提供。这种布置可以便于更容易、更高效地更换电池组或其它电源106、108以及恢复地震数据；例如，通过简单地将电源模块102与传感器模块104分离，或者用替换物更换电源模块102，然后提取数据并对电池或其它电源部件106、108再充电。

合适的地震节点系统100也可以设置在单个模块化壳体101内，该模块化壳体包括在基本一体式模块化节点设备100中的电源模块102和传感器模块104的内部部件。替代地，一个或多个内部部件可设置在电源模块102内抑或传感器模块104内；例如，应答器118和/或收发器162。在一些实施例中，诸如存储器板128的附加部件可安装在电力模块102的基座134上；例如安装在第一纵向区段138和第二纵向区段140之间。如下所述，还可提供护套122和接合机构170。

如图1-5所示，电源144可以包括一个或多个电池组或类似的电源部件106、108，其被配置成在特定地震勘测持续时间内向数据采集和记录器系统112、时钟113、应答器驱动器114、地震运动传感器110、声压传感器116和模块化地震节点组件100的其它电子部件提供电力。在一些实施例中，存储器板128可安装在电源模块102上。在其它实施例中，外部电力也可提供给地震节点系统100；例如经由线缆或电感联接到电源模块102，或者如本文所述的其它方式。

在一些实施例中，地震节点系统100可以包括一个或多个深度传感器或静态压力换能器117，其独立地抑或与声压传感器116组合。例如，合适的深度或静态压力换能器117可以被配置成在部署和/或取回期间确定地震传感器站或节点在水柱内的深度。在一个这种实施例中，可以限定预选阈值深度，以用于选择性地为地震传感器系统100的各个部件供电，例如数据采集系统112和时钟113中的一者或两者、传感器110、116中的一者或多者、或其组合。

在部署期间，例如，地震节点系统100的传感器110、116、数据采集系统112、时钟113和其它电子供电部件中的一者或多者可以在未供电或低电力“睡眠”（闲置）状态下操作，直到达到阈值深度，如由在传感器模块104上提供的深度传感器或类似的静态压力换能器117测量的。然后，一旦已经达到阈值深度，所述部件中的一者或多者可以被切换到“唤醒”或主动状态以用于地震数据采集。类似地，地震传感器系统100的电子部件110、112、113、116中的一者或多者也可以在取回期间断电；例如当地震节点系统100恢复到小于预选阈值的深度时。取决于存储器配置，可将供给存储器板128的电力维持在睡眠状态，以便保存地震数据以用于恢复。在电力模块102和传感器模块104联接在一起的情况下，或者在模块102、104分离之后在电源144与地震传感器110和传感器模块104的其它内部部件电分离的情况下，可以从存储器板128恢复数据。

通过对传感器模块104的各种内部电路选择性地供电，地震节点系统100可因此而节省电力，并且延长地震传感器系统100的操作寿命以用于改进的地震数据采集能力。替代地，这种静态压力或深度传感器可设置在与电源模块控制器操作通信的传感器模块104抑或电源模块102内，以便调节供应给作为一单元的传感器模块104的电力。也可以经由通过应答器118接收的命令来提供电力管理。

如图3-5所示，电力和传感器模块102、104被配置成可拆卸地彼此联接以形成完整组装的地震节点系统100。在该特定示例中，电力模块102包含具有多个电池组或其它独立的电源部件106、108的电源144，并且传感器模块104包括地震运动传感器110和其它电子部件。

取决于实施例，电力模块102因此可以被配置成与传感器模块104连接以将电源144与地震运动传感器110电联接。例如，地震节点系统100可被配置成使得电力模块102和传感器模块104在靠近地震运动传感器110的对接部分处机械地联接；例如其中对接部分提供将各个电源106、108结合到地震运动传感器110和传感器模块104的其它内部电子部件的电连接。该模块化配置将电源144和地震传感器110、116放置在被限定在单独的电源和传感器模块102、104内的不同外壳或隔室中，并且改进了其它设计，在所述其它设计中，水听器、地音探测器或其它地震传感器以及一个或多个附加部件（诸如时钟和数据记录器）或不带所述附加部件地设置在与电源相同的外壳或隔室中，并且它们不能为了单独存储和维护而被分离。在单独的、可分离的传感器模块102和电力模块104之间提供电力、电连接和数据连接。当单独的模块或套件102、104被联接在一起时，提供连接，从而允许模块在被部署到海床或海底时一起操作以收集地震数据，并且然后被分离以用于单独的存储和维护。这改进了其中地震传感器和电源部件被设置在单个独立的外壳或套件中或类似的内部隔室中且不具有允许电源和地震传感器套件分离的合适连接的设计。类似地，其中电力和地震传感器元件被设置在同一内部隔室内的设计不能容易地分离，因为这些元件之间的所有电连接都包含在外壳的同一隔室内，并且不能断开成单独的模块化的电力套件102和传感器套件104。

在一些实施例中，电力模块102和传感器模块104选择性地接合或联接以形成关于纵向轴线A大体对称的地震节点系统100，纵向轴线A在电力模块102的侧向设置的纵向区段138、140之间沿着传感器模块104的中央区段142延伸。例如，组装的地震节点系统100可具有关于中央轴线A的大体左右对称或反射对称性，其中重心近似地设置在轴线的中间。在这些示例中，多轴线地音探测器或类似的地震运动传感器110可以近似设置在质心处且近似同轴地定向在中央传感器模块区段142内。

如图所示，电力模块102和传感器模块104可沿着纵向轴线A以滑动接合的方式彼此联接。例如，电力模块102和传感器模块104可通过沿着地震节点系统100的在电力模块102的纵向区段138、140之间的轴线A纵向滑动传感器模块104的轴向区段142而彼此联接，使得相应的电力模块区段138、140在组装的传感器节点系统100中设置在轴向传感器模块区段142的相对侧向侧上。

在一些实施例中，联接构件或连接器132从传感器模块104的轴向区段142延伸，并且被配置成在接收孔130内部与从电力模块102的基座134延伸的互补配合连接器120选择性地接合。取决于应用，电力模块连接器120可以设置有插座或类似的电力模块对接部分146，插座或电力模块对接部分146被配置成与传感器模块连接器132内部的互补传感器模块对接部分148连接，以便在电源106、108和传感器模块104的各种内部电子部件110、112、113、114、116、117、188之间形成电连接。合适的机械连接器120和132还可在电力模块102和传感器模块104之间提供水密封和压力密封连接，以便保护内部部件免受海水、压力、污垢和其它潜在的不利操作影响和环境条件。

在结构上，电力模块102可包括在纵向区段138、140之间大体横向于组装的地震节点系统100的纵向轴线A延伸的基座或框架构件134。电力模块区段138、140从基座或底盘构件134纵向延伸；例如大体平行于主轴线A，并且横向地设置在传感器模块104的轴向区段142的任一侧上。在一些实施例中，电源144的附加部件（诸如电池存储器板128）可安装在底座134上；例如安装在在第一纵向区段138和第二纵向区段138140之间。电力模块连接器120在侧向设置的区段138、140之间沿着轴线A从基座或框架134延伸。

在一些实施例中，电池组或其它电源部件106、108被容纳在电力模块102的相应纵向区段138、140内。纵向区段138、140可以与电力模块基座构件134一体地形成，或者通过焊接或其它机械附接件而附接到类似的横向部件134。在一个特定的配置中，各个电源部件106、108和对应的纵向区段138、140各自具有大体圆柱形的细长几何形状，其中电源部件106、108在纵向区段138、140内部从横向基座构件134延伸到电力模块壳体的相应端部150、152。

传感器模块104包括相对于纵向轴线A横向延伸的框架结构136。中央传感器区段142从横向传感器模块框架结构136沿着中央轴线A纵向延伸，其中地震运动传感器110容纳在内部。传感器模块104的轴向区段142可与传感器模块框架136一体地形成，或者它们可以单独地形成并且机械地附接。传感器模块104的框架136可具有与电源模块基座134的高度和宽度近似类似或基本相同的高度和宽度，以便提供基本上尺寸对称的地震节点系统100。例如，轴向区段142可近似从传感器模块框架结构136的中间沿着中央轴线A纵向延伸，使得轴向区段142对称地设置在电力模块102的纵向区段138、140之间。

在一些实施例中，中央传感器模块区段142容纳三维地音探测器或类似的多轴线地震运动传感器110。中央传感器模块区段142还可具有与纵向电力模块区段138、140的几何形状互补的细长圆柱形几何形状；例如，其中电力模块102和传感器模块104的每个壳体部件138、140、142具有垂直于组装的地震节点系统100的主轴线A截取的大体圆形横截面，并且纵向或轴向区段138、140、142分别从横向区段134、136延伸。替代地，纵向壳体部件138、140、142可具有椭圆形、长条形、正方形、矩形或三角形横截面或其它合适的几何形状。因此，电力模块102和传感器模块104具有不规则且互补的壳体配置，其可以结合在一起以形成大体长条形（例如，正方形或矩形）的组装的节点系统100。这不同于传统的独立的、完全封闭的、一体式的或单壳体设计，在传统的独立的、完全封闭的、一体式的或单壳体设计中，地震传感器和电力部件共用同一壳体或内部隔室，并且电力和传感器套件不能被分离，因为所有的连接都包含在同一内部隔室中。互补的模块几何形状还改进了更简单的盘形和基于板的设计（例如，其中壳体由沿着周边结合的一个或多个板形成），并且矩形形状提供了更容易的处理和增加的包装、运输和储存效率。

模块接合

在一些实施例中，传感器模块104包括一个或多个接收结构158、160，每个接收结构从传感器模块框架结构136延伸并且被配置成接合电力模块102的相应纵向区段138、140。例如，当电力模块102与传感器模块104轴向接合时，电力模块区段138、140可在互补的接收结构158、160内纵向接合，每个纵向区段138、140在传感器模块104上的相应接收结构158、160内进入滑动接合。

大体而言，电力模块区段138、140和接收结构158、160可具有互补的横截面几何形状。例如，接收结构158、160可以包括两个大体圆柱形的保持架或套筒，保持架或套筒从传感器模块框架136延伸并且被配置成在其中以纵向接合的方式接收电力模块区段138、140。因此，接收结构158、160可以是圆柱形的并且被配置成接收互补的圆柱形电力模块区段138、140。替代地，该几何形状可以是正方形、长条形、椭圆形、矩形或三角形，或者区段138、140可以具有如上所述的其它合适的几何形状。

在一些实施例中，地震节点系统100被配置成使得当电力模块102和传感器模块104接合时，中央传感器模块区段142在侧向电源模块区段138、140之间滑动。当模块102、104被联接在一起时，壳体区段138、140的端部150、152在相应的接收结构158、160内被设置成邻近于或邻接传感器模块104的框架或底盘结构136。

连接器132从中央传感器模块区段142延伸，并且被接收在被限定在电力模块102的基座134中的孔130内。当模块102、104被联接时，连接器132在被配置成提供压力和流体密封的接收结构154内接合，如上所述。在一些实施例中，接收结构154在侧向电力模块区段138、140之间一体地形成在电力模块基座134的孔130内。替代地，接收结构154可单独地形成并机械地附接到电力模块基座134。

地震节点系统100的各种内部部件可以安装或附接到传感器模块104的框架结构136。例如，地音探测器或其它地震运动传感器组件110可设置在电力模块102的中央或轴向区段142内，其中其它部件直接安装到压力模块框架136。虽然地音探测器或地震运动传感器110安装在横向传感器模块框架结构136的内侧上，但是诸如数据采集系统112、应答器驱动器114、水听器或声压传感器116、静态压力换能器117和应答器118的其它部件可以安装到与中央壳体部分142中的地震运动传感器110相对的面向外部的一侧。

在这些配置中，可以提供外盖或壳体部件156以覆盖和保护面向外部的传感器模块部件。盖156还可以被配置成改进组装的地震节点系统100的流体动力学性质，并且提供用于水柱与压敏元件（诸如声压传感器116、深度传感器117和应答器118）之间的压力通信的端口。

当电源模块102和传感器模块104彼此联接时，组装的地震节点系统100可具有近似沿着纵向轴线A居中的重心。地震运动传感器110也可以沿着纵向轴线A居中，近似在轴向传感器模块区段142内部的质心位置处，其中应答器118在近端处关于轴线A同轴布置。

这种布置改进了组装的地震节点系统100的对称性，其中中央传感器模块区段142和应答器118关于纵向轴线A同轴布置，并且纵向电力模块区段138、140在轴线A和中央传感器模块区段142的两侧左右对称地布置。类似地，记录器系统112、应答器驱动器114、水听器116和静态压力传感器117也可以关于纵向轴线A大体对称地分布。在这些部件的质量矩跨轴线A基本不平衡的情况下，可以附加调整元件以进行补偿，使得组装的节点系统100的质心沿着纵向轴线A维持，从而增加在部署、回收和拖曳操作期间水柱中的流体动力学稳定性。

在一些实施例中，地震节点系统100可以包括护套组件122，其被配置成与节点壳体101接合以提供基本上平滑的外壁，以便改进地震节点系统100的流体动力学性能并且降低连接器和其它内部部件的污染的风险。护套组件122可由一个或多个区段124、126形成；例如，其围绕纵向电源模块区段138、140和轴向传感器模块区段142设置，或者以其它方式朝向大体矩形或长条形传感器节点系统100的远端和近端布置。

替代地，地震节点系统100可以以无护套形式提供，其具有圆形、正方形、金字塔形或具有各种旋转对称性性质、左右对称性性质或反射对称性性质的其它合适的几何形状。类似地，地震节点系统100还可包括一个或多个附加的模块化部件；例如，如适于容纳数据采集系统112、应答器驱动器114、水听器或声压传感器116、静态压力传感器117和应答器118中的一者或多者。

图6示出了示例性地震勘测600，其中，地震节点610例如利用如本文所述的模块化地震节点系统100的阵列部署在水柱614下方的底表面611上。如图6所示，源船620在水柱614的顶表面612下方拖曳震源621，从而以声波622的形式发射传播通过水柱614的能量。替代地或组合地，地震勘探船620可拖曳地震节点610的阵列；例如沿着一条或多条绳索或节点线部署的模块化节点系统100的阵列。

传感器节点610也可以经由绳索或金属线650部署在底表面611上。合适的绳索650可由具有相对于水柱614的密度选择的预定比密度的合成材料制成，并且以不具有内部电导体的被动形式提供。替代地，绳索或线缆650可包括用于在各个地震传感器站或节点610之间通信时钟信号、数据信号、控制信号和电力中的一者或多者的嵌入式导体。因此，绳索或线缆650可具有无信号或电力通信的被动配置，抑或具有主动配置，在主动配置中，信号和/或电力连接被提供给一个或多个表面浮标或集线器装置691、692。在其中一条或多条绳索或线缆650被配置成传输电力或数据信号的实施例中，终端装置615可提供在选定线缆650的端部处或沿着选定线缆设置。在一些实施例中，高精度时钟可被包括在每个地震节点或站610中，或者被包括在沿着线缆650中的一个或多个设置的选定地震节点装置或站618中。

在地震勘测600的操作中，源艇或船620在地震节点610的区域中拖曳地震源（或多个地震源621）。地震源621可以被配置成将压缩空气或其它地震能量的冲击波释放到水柱614中，从而生成朝向底表面或海床611传播的声波622。

地震能量的一部分可穿透海床611以从地下（或海床下）结构反射。反射能量可以由地震节点610记录，并且被处理以产生地下结构的图像。可以对图像进行分析以定位碳氢化合物储层和其它自然资源，并识别其它感兴趣的地球物理特征。虽然可以参考海底节点，但是这里描述的模块化节点系统不限于任何特定水体或水柱614，并且可以在任何合适的水、海洋或陆基环境中使用，包括海洋、大海、湖泊、河流、以及用于陆基地震勘测应用。

图7A是模块化地震接收器系统或节点组件700的等距视图，例如模块化地震接收器或节点组件100或610，其具有被配置成用于将地震节点系统700联接到绳索或线缆750的附接系统710；例如，其中电力模块702和传感器模块704联接在一起，以便部署到如本文所述的水柱。如图7A所示，附接系统710可包括设置在绳索750任一侧上的第一联接机构704A和第二联接机构704b中的一者或两者。附接系统710可以被配置成通过各种合适的方法将地震节点系统700附接到绳索750，诸如利用一个或多个销、杠杆臂、凸轮，或者通过被配置成用于将节点系统700夹持或以其它方式联接到绳索750的类似机构704a、704b。

图7B是具有用于附接到绳索或线缆750的替代绞盘型附接机构720的模块化地震节点系统700的等距视图。图7C是替代附接机构720的俯视截面图，并且图7D是示出了绳索或线缆750的机构720的剖视图。如图7B-7D所示，绞盘机构720包括例如经由一个或多个机械紧固点765附接到地震节点系统700的外表面的基板760，其中互补的第一绞盘型联接构件770A和第二绞盘型联接构件770B定位在绳索或线缆750的任一侧上。

机构720利用绞盘张紧的机械优点来将节点系统700牢固地附接到绳索或线缆750，其中施加到绳索或线缆750而不滑动的最大张力负载T₂取决于保持张力T₁、绳索或线缆750与绞盘710之间的摩擦系数μ以及由绞盘构件770A与770B之间的绳索或线缆750的弯曲所限定的曲率角度β；例如，根据：

[ 1 ]

其中，摩擦系数μ是无量纲量，并且角度β以弧度为单位。

因为该关系是指数关系，所以张力比T₂/T₁随着绳索角度β迅速变化。因此，附接构件770A、770B和线缆750的几何形状和材料可以适于提供合适的角度β，其中摩擦系数μ被选择成提供低于线缆安全工作极限（SWL）的可预测的、可扩展的释放张力或平移负载释放值TLR；例如，根据：

[ 2 ]。

安全工作极限SWL的代表性范围包括但不限于大约1000 lb（大约4500 N）或更小至大约10000 lb（大约45000 N）或更大的数量级，例如大约5000-6000 lb（大约22000-27000 N）。摩擦系数μ的代表性值包括但不限于大于0.1或更小至大约0.2或更大，例如大于μ= 0.15。绳索角度β的代表性范围包括但不限于大约π/4（45°）或更小至大约π/2（90°）或更大。在特定实施例中，对于约6,000 lb（大约27000 N）的安全工作极限SWL，平移负载释放TLR的合适的值的范围因此可以在从大约4900 lb（大约22000 N）至大约5400 lb（大约24000 N）；例如对于摩擦系数μ为大约0.15以及绳索角度β为大于0.75 rad（或者大约π/4）到大约1.5 rad（或者大约π/2）的情况。

图8A是模块化地震节点系统800的截面图；例如，如本文所述的模块化地震接收器或节点组件100、610或700，其示出了处于第一位置的联接或接合机构870；例如，用于将电源模块802与传感器模块804分离。图8B是模块化节点800的替代截面图，其示出了处于第二位置的接合机构870；例如，用于将电源模块802选择性地联接到传感器模块804。

图8C是用于模块化节点800的传感器组件或传感器模块804的透视图，其示出了处于第一（脱离或解锁）位置的接合机构870。图8D是传感器组件804的侧视细节图，其中接合机构870处于第二（接合或锁定）位置。替代地，第一和第二位置可以互换；例如，用于接合和脱离电力和传感器模块802、804以组装和拆卸模块化节点系统800，或者用于联接和分离类似的电池组和传感器部件802、804。

如图8A-8D所示，接合机构870包括中央轴或柱体部分872，柱体部分872具有顶部和底部按钮或活塞构件874A、874B。机构870也可被称为气动活塞、桩、销、轴或类似的接合构件，其被配置成选择性地接合和脱离电力模块802和传感器模块804。例如，气动柱或压力致动的活塞型接合构件870可以联接到电力模块802，并且适于经由顶部和底部活塞或推压按钮构件874A、874B致动。在一些实施例中，顶部和底部活塞或按钮874A、874B具有针对机械优点而适当选择的预选或预定的几何比；例如直径比为约2:1，或面积比为约4:1。接合构件（诸如锥形柱体或中间轴部分872）可以被布置成在气动活塞或轴870被压下时选择性地使电源模块802与传感器模块804接合；例如，通过将轴区段872与传感器模块804的轴向区段842上的邻近轴向连接器832的互补槽、凹槽或类似特征880接合。

替代地，一个或多个接合机构870可以设置在电力和传感器模块802、804中的任一者或两者上，以用于与电力和传感器模块中的另一者804、802接合。如图8A-8D所示，这种机构870还可以被配置成以免工具的方式将电力模块802和传感器模块804手动地联接在一起，例如通过沿竖直或轴向方向（例如，沿着销构件870的纵向方向）按压或以其它方式操纵轴或销构件870，或者通过使构件870围绕轴线旋转。在这些实施例中，可以将机构870从第一（脱离）位置操纵到第二（接合）位置，在该第二位置处，锥形柱体或中间联接部分872与传感器模块804的轴向区段842上或在连接器832上或邻近连接器832的凹槽或槽880接合。在一些实施例中，连接器832从传感器模块804的轴向区段842延伸，并且可设置在电力模块802的纵向区段之间，如上所述。合适的凹槽880也可以围绕轴向区段842的周边周向地形成，或者在电力模块802和传感器模块804装配在一起时形成定位成邻近联接机构870的轴872的槽。

在特定示例中，联接机构870被设置在电源模块802中，且可移动地联接到该电源模块或者以其它方式与该电源模块机械地相关联；例如，在中央销或轴872的顶端和底端中的一者或两者上具有活塞或手动按钮特征874A、874B。在这些实施例中，锥形柱体或中间轴部分872在机构870的顶端和底端上的横向定向的按钮致动器或活塞头874A、874B之间纵向延伸。按钮或活塞特征874A、874B可以类似地或基本上相同地配置，或者它们可以是不同的，如上所述。例如，设置在轴872的上端上的顶部按钮或活塞特征874A可具有比在轴872的下端上的底部按钮或活塞特征874B的直径更大的直径。取决于应用，顶部特征874A的直径可以是底部特征874B的直径的大约一倍半大、或者大约两倍大、大约三倍或四倍大、或者更大或更小。替代地，特征874A和874B的几何形状可以按照大约2:1至大约10:1的面积比、或者更大或更小的面积比来限定，并且特征874A、874B的相对尺寸可以在不失普遍性的情况下交换。

在图8A-8D所示的示例中，联接机构870被配置成沿横向于组装的模块800的主平面的方向操纵或致动；例如用于在轴或柱体区段872与形成在传感器模块804的轴向区段842中或连接器832上的互补的凹槽或槽特征880之间的接合。这些示例仅仅是代表性的，并且其它联接机构870可以配置成用于电力模块802和传感器模块804之间的轴向、旋转或滑动接合，其分别具有适当适配的接合和致动特征872和874A、874B。在附加的实施例中，类似于连接器832和联接特征880，可以在传感器模块804上抑或在电力模块802上或在两者上设置合适的联接机构870，以便提供用于接合电力模块802和传感器模块804的互补接合结构。

图9A是处于第一（脱离）位置的联接机构870的侧视图。图9B是处于第二（接合）位置的联接机构870的侧视图。

如图9A和9B所示，联接机构870被轴向操纵，以沿着其周边与连接器832交替地接合和脱离；例如通过凹槽、槽或周向接合特征880。联接机构870的柱体或中间区段872可以是锥形的，其中该锥形适于分别在第一位置和第二位置交替地脱离和接合连接器832（或反之亦然，接合和脱离位置颠倒）。

为了将联接机构870从其第一位置移动到其第二位置，顶部致动器874A可以沿第一方向操作。例如，用户可以压下顶部按钮874A以使机构870轴向向下移动，直到锥形轴或柱体区段872与传感器模块804的轴向区段842上或连接器832上的互补凹槽或槽880接合。一旦轴872接合联接特征880，电力模块802和传感器模块804就有效地固定在一起以便部署。

为了使电力模块802和传感器模块804脱离，机构870从其第二（接合）位置移动到其第一（脱离）位置。机构870可以使用内部或外部压力源气动地致动，或者用户可以推动轴872的下端上的底部按钮874B。机构870轴向向上移动，直到锥形轴或柱体区段872与槽或凹槽880脱离，此时，可以通过将传感器模块804拉离或滑动远离电力模块802而使电力模块802和传感器模块804分离和脱离。替代地，可以提供旋转联接机构870，其中轴872围绕轴线旋转以选择性地脱离和接合联接特征880。也可以使用合适的弹簧偏压、滑动和其它机械联接机构870，其中联接构件872和接合特征880相应地适配，并且其中致动特征874A、874B被配置成用于手动抑或自动操作。

示例

合适的模块化节点装置可包括一个或多个地震节点组件，地震节点组件包括电源模块、传感器模块和其间的联接。电源模块具有从基座延伸的第一纵向区段和第二纵向区段，所述纵向区段中的至少一者具有设置在其中的电源。传感器模块具有轴向区段，该轴向区段被配置成用于在电源模块的第一纵向区段和第二纵向区段之间选择性地接合，该轴向区段具有设置在其中的至少一个地震传感器。所述联接由电源模块和传感器模块之间的选择性接合限定，其中所述至少一个电源电联接到所述至少一个地震传感器。

传感器模块的轴向区段可以沿着地震节点组件的主轴线同轴地定向，其中电源模块的第一纵向区段和第二纵向区段在轴向区段的相对侧上邻近轴向区段侧向地设置，使得地震节点组件的质心沿着主轴线设置在至少一个地震传感器的位置处。地震节点组件还可以包括联接到传感器模块的水声应答器，其中该水声应答器沿着主轴线与轴向区段同轴布置。

至少一个地震传感器可以具有沿着其主轴线设置在传感器模块的轴向区段内的质点运动传感器，所述主轴线从横向于主轴线设置的框架构件的中央部分纵向延伸。地震节点组件还可以包括在与轴向区段相对的一侧上安装到横向延伸的框架构件的压力传感器、时钟和数据记录器中的至少一者。盖部件可以在与轴向区段相对的一侧上联接到框架构件，其中所述压力传感器、时钟和数据记录器中的至少一者被容纳在盖和框架构件之间。地震节点组件可以包括第一接收结构和第二接收结构，所述第一接收结构和第二接收结构联接到横向延伸的框架构件并且从其纵向延伸，接收结构被配置成在与传感器模块接合时与电源模块的第一纵向区段和第二纵向区段接合。接收结构可以具有套筒，该套筒被配置成在其中接收电源模块的纵向区段。

地震节点组件可以包括护套，该护套围绕传感器模块的轴向区段同轴地布置并且围绕电源模块的纵向区段延伸，其中，护套被配置成与电源模块和传感器模块接合以在其间限定地震节点组件的连续外表面。

地震节点组件可以包括从传感器模块的轴向区段沿着其主轴线纵向延伸的连接器，该连接器被配置成与电源模块的基座构件形成联接，基座构件在纵向区段之间横向延伸。

地震节点组件可以具有沿着其主轴线设置的重心，其中所述至少一个地震传感器沿着主轴线围绕重心设置在传感器节点的轴向区段内。地震节点组件可以包括被配置成用于将地震节点组件联接到绳索的附接系统。该附接系统可以具有用于与绳索的相对侧自动接合的第一和第二模块化冗余联接机构，其中该接合响应于检测到接合机构之间的绳索。

合适的电源模块部件包括但不限于电池、电源和其它电力存储部件，其可以电连接到一个或多个地震传感器，以在传感器模块和电源模块接合时提供操作电力。在一些实施例中，存储器板可安装在电源模块的纵向区段之间。合适的地震传感器部件包括但不限于水听器、地音探测器、质点运动传感器、速度传感器、加速度计及其组合。在传感器模块中还可以提供时钟、数据采集系统和存储器或数据记录部件中的一者或多者，其中存储器或数据记录器被配置成存储地震数据以及由时钟生成的相关联的定时数据。在一些实施例中，存储器板可在纵向区段之间安装在电力模块的基座上。

更大体地，本申请还涉及包括一个或多个模块化地震节点系统的地震勘测设备，以及在地震勘测中使用该设备的方法。每个节点系统可包括独立的电源和传感器模块。传感器模块可以包括从基座或框架部件延伸的细长叶片或轴向模块；例如，具有被配置成通过对地震波场进行采样来生成地震数据的一个或多个地震传感器。所述电力模块可以包括从第二基座或框架部件延伸的第一和第二细长叶片或纵向区段；例如具有被配置成向传感器模块提供操作电力的一个或多个电源部件。

所述传感器模块可以被配置成选择性地联接到所述电力模块；例如，其中，在大体平行于纵向轴线的平面中，轴向区段沿着节点系统的纵向轴线设置，并且电力模块的纵向区段设置在任一侧上。也可以提供无线或水声应答器以用于外部通信；例如以与设置在电力模块的纵向区段之间的传感器模块的轴向区段同轴布置的方式沿着组装的地震节点系统的纵向轴线设置。

当模块被接合时，电力模块的一个或多个电源部件可以电连接到地震传感器；例如水听器、地音探测器、多轴线质点运动检测器或其它标量或矢量仪器。地震数据采集系统、时钟、应答器和数据存储或数据记录部件中的一者或多者也可以设置有传感器节点系统；例如，设置在传感器模块内。

合适的电源模块部件包括但不限于电池、电源和其它电力存储部件，其可以电连接到一个或多个地震传感器，以在传感器模块和电源模块接合时提供操作电力。在一些实施例中，存储器板可安装在电源模块的纵向区段之间。合适的地震传感器部件包括但不限于水听器、地音探测器、质点运动传感器、速度传感器、加速度计及其组合。在传感器模块中还可以提供时钟、数据采集系统和存储器或数据记录部件中的一者或多者，其中存储器或数据记录器被配置成存储地震数据以及由时钟生成的相关联的定时数据。在一些实施例中，存储器板可在纵向区段之间安装在电力模块的基座上。

更大体地，本申请还涉及包括一个或多个模块化地震节点系统的地震勘测设备，以及在地震勘测中使用该设备的方法。每个节点系统可包括独立的电源和传感器模块。传感器模块可以包括从基座或框架部件延伸的细长叶片或轴向模块；例如，具有被配置成通过对地震波场进行采样来生成地震数据的一个或多个地震传感器。电力模块可以包括从第二基座或框架部件延伸的第一和第二细长叶片或纵向区段；例如具有被配置成向传感器模块提供操作电力的一个或多个电源部件。

所述传感器模块可以被配置成选择性地联接到所述电力模块；例如，其中，在大体平行于纵向轴线的平面中，轴向区段沿着节点系统的纵向轴线设置并且电力模块的纵向区段设置在任一侧上。也可以提供无线或水声应答器以用于外部通信；例如，以与设置在电力模块的纵向区段之间的传感器模块的轴向区段同轴布置的方式沿着组装的地震节点系统的纵向轴线设置。

当模块被接合时，电力模块的一个或多个电源部件可以电连接到地震传感器；例如水听器、地音探测器、多轴线质点运动检测器或其它标量或矢量仪器。地震数据采集系统、时钟、应答器和数据存储或数据记录部件中的一者或多者也可以设置有传感器节点系统；例如设置在传感器模块内。

操作地震节点系统的合适方法包括用于组装和拆卸电源和传感器模块的方法。该方法可以包括提供具有从基座延伸的第一纵向区段和第二纵向区段的电源模块，其中每个纵向区段具有设置在其中的电源，并且将电源模块沿着其纵向轴线联接到传感器模块。传感器模块具有轴向区段，该轴向区段围绕纵向轴线设置并且被配置成用于在电源模块的纵向区段之间选择性地接合，其中，轴向区段具有沿着主轴线设置在其中的至少一个地震传感器。电源模块的纵向区段关于纵向轴线对称地布置，其中传感器模块的轴向区段设置在它们之间，使得地震节点系统的质心基本上与所述至少一个地震传感器沿着纵向轴线的位置重合。

合适的方法还可以包括将地震节点系统附接到被配置成用于将地震节点系统部署到水柱的绳索。该方法还可以包括操作地震节点以利用所述至少一个地震传感器来采集地震数据，其中地震数据响应于在水柱中传播的地震波场。此外，附接地震节点系统可以包括响应于感测到邻近于其的绳索而自动地操作附接机构以接收绳索，以及响应于在其中接收绳索而自动地将绳索与接合机构接合。

合适的模块化节点装置可包括一个或多个模块化地震节点，其包括具有电源模块和传感器模块的模块化壳体组件。电源模块具有从基座纵向延伸的第一纵向区段和第二纵向区段。电源设置在电源模块内。传感器模块具有在第一纵向区段和第二纵向区段之间沿着纵向轴线纵向延伸的轴向区段。地震数据记录器、时钟、地震传感器、水听器和应答器包含在传感器模块内。传感器模块被配置成可拆卸地联接到电源模块以将电源电连接到地震传感器。当被联接时，地震节点具有沿着纵向轴线延伸的重心，并且应答器关于纵向轴线同轴布置。

电源的第一纵向区段和第二纵向区段可以在轴向区段的相对侧上邻近轴向区段侧向地设置，使得地震节点组件的质心沿着纵向轴线设置在所述至少一个地震传感器的位置处。传感器模块可以被配置成通过在电源模块的第一纵向区段和第二纵向区段之间纵向地滑动传感器模块的轴向区段而可拆卸地联接到电源模块。电源模块的第一纵向区段和第二纵向区段可以是圆柱形的。传感器模块的轴向区段可以是圆柱形的。模块地震节点可以包括第一接收结构和第二接收结构，第一接收结构和第二接收结构联接到传感器模块的框架构件并且从其纵向延伸，其中接收结构被配置成在与传感器模块接合时接合电源模块的第一纵向区段和第二纵向区段。接收结构可以具有套筒，该套筒被配置成在其中接收电源模块的纵向区段。

在以上示例和实施例中的任一个中，地震节点组件联接件可以包括可移动地联接到电源模块和传感器模块中的一者的接合构件或机构；例如其中接合机构适于在手动操纵时选择性地接合电源模块和传感器模块中的另一者。接合机构可以包括销结构或构件，其具有适于与限定在传感器模块的轴向区段上的凹槽或槽选择性地接合和脱离的锥形柱体部分。将电源模块联接到传感器模块可以包括将这种销或类似的接合构件与传感器模块的轴向区段选择性地接合。将销构件与传感器模块的轴向区段选择性地接合可以包括将销构件的柱体或中间部分轴向地定位在被限定在传感器模块的轴向区段的周边上的凹槽或槽内。接合构件可以可移动地联接到电源模块并且被配置成在电源模块的第一纵向区段和第二纵向区段之间选择性地接合传感器模块的轴向区段。

虽然本公开涉及代表性实施例，但是在不脱离如由权利要求确定的本发明的范围的情况下，可以涵盖其它示例。虽然本发明可以关于特定的示例性实施例来描述，但是应当理解，可以进行改变并且可以替换等同物以使本公开适应不同的问题和应用，同时保持在如所要求保护的本发明的精神和范围内。本发明不限于所描述的特定示例，而是涵盖落入权利要求范围内的所有实施例。

Claims (35)

1.一种地震节点组件，包括：

电源模块，其具有设置在其中的电源；

传感器模块，其被配置成用于与所述电源模块选择性地接合，所述传感器模块具有设置在其中的至少一个地震传感器；以及

通过与所述电源模块和所述传感器模块的选择性接合限定的联接，其中，所述电源电联接到所述至少一个地震传感器，并且能够选择性地从所述至少一个地震传感器分离。

2.根据权利要求1所述的地震节点组件，还包括：

至少第一纵向区段和第二纵向区段，所述第一纵向区段和第二纵向区段从所述电源模块的基座延伸，所述纵向区段中的每一者具有设置在其中的所述电源的一部分；以及

所述传感器模块的轴向区段，所述轴向区段被配置成用于在所述电源模块的所述纵向区段之间的选择性接合，其中，所述至少一个地震传感器在所述纵向区段之间设置在所述轴向区段内。

3.根据权利要求2所述的地震节点组件，其中，所述传感器模块的所述轴向区段沿着所述地震节点组件的轴线定向，其中，所述电源模块的所述第一纵向区段和第二纵向区段在轴向区段的相对侧上邻近所述轴向区段侧向地设置，所述地震节点组件的重心沿着轴线设置。

4.根据权利要求3所述的地震节点组件，其中，所述至少一个地震传感器包括在所述传感器模块的所述轴向区段内围绕所述地震节点组件的重心设置的质点运动传感器。

5.根据权利要求2所述的地震节点组件，还包括联接到所述传感器模块的横向延伸的框架构件并且从其纵向延伸的第一接收结构和第二接收结构，所述接收结构配置成在联接到所述传感器模块时接合所述电源模块的所述第一纵向区段和第二纵向区段。

6.根据权利要求1所述的地震节点组件，还包括从所述传感器模块的轴向区段纵向延伸的连接器，所述连接器被配置成与在所述电源模块的纵向区段之间横向延伸的基座构件或底盘形成所述联接。

7.根据权利要求6所述的地震节点组件，还包括在与所述轴向区段相对的一侧上联接到所述传感器模块的框架或底盘的盖部件，以及设置在所述盖与所述框架或底盘之间的至少一个压力传感器。

8.根据权利要求6所述的地震节点组件，还包括护套，所述护套围绕所述传感器模块的所述轴向区段同轴地设置并且围绕所述电源模块的所述纵向区段延伸，所述护套被配置成在所述电源模块与所述传感器模块之间接合以限定所述地震节点组件的外表面。

9.根据权利要求1所述的地震节点组件，还包括联接机构，所述联接机构被配置成将所述电源模块与所述传感器模块机械地接合以及将所述电源模块从所述传感器模块机械地脱离，其中，所述联接机构包括以下中的一者或多者：

轴，所述轴具有锥形区段，所述锥形区段适于与限定在所述传感器模块的轴向区段上的凹槽或槽接合和脱离，所述轴向区段设置在所述电源模块的纵向区段之间；或

适于气动致动、手动致动的活塞。

10.根据权利要求1所述的地震节点组件，还包括适于将所述地震节点组件联接到绳索或线缆的附接系统，所述附接系统具有适于赋予绳索或线缆曲率的至少一个绞盘机构，其中，用于绳索或线缆的负载释放张力基于曲率被维持在工作极限以下。

11.根据权利要求1所述的地震节点组件，还包括水声应答器，所述水声应答器被配置成用于通过地震介质来通信控制信号，所述地震节点组件被部署到所述地震介质，其中：

所述水声应答器沿着所述地震节点组件的轴线与所述电源模块相对地设置在所述传感器模块中或所述传感器模块上；或

控制信号包括模式信号，其适于使所述地震节点组件在省电模式和采集模式之间切换，在省电模式中，所述传感器模块降低的电力状态中操作，在采集模式中，所述传感器模块从所述地震介质采集地震数据。

12.根据权利要求11所述的地震节点组件，还包括数据采集系统，所述数据采集系统具有设置在所述传感器模块内的时钟和设置在所述电源模块内的存储器，其中，所述数据采集系统被配置成用于从所述至少一个地震传感器收集地震数据，并且所述存储器被配置有用于存储具有来自所述时钟的相关联的定时信号的地震数据的容量。

13.根据权利要求12所述的地震节点组件，其中，所述存储器被配置成用于在所述电源模块与所述传感器模块分离的情况下以及在所述电源与所述数据采集系统电分离的情况下检索所述地震数据。

14.根据权利要求12所述的地震节点组件，还包括在地震节点组件上提供的射频或无线收发器，所述收发器被配置成用于同步时钟以用于将地震节点组件部署到地震介质。

15.一种用于操作地震节点的方法，所述方法包括：

提供电源模块，所述电源模块具有设置在其中的电源；

提供传感器模块，所述传感器模块具有设置在其中的至少一个地震传感器；以及

将所述电源模块选择性地联接到所述传感器模块，其中，所述电源电联接到所述至少一个地震传感器，并且可选择性地与其分离。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括在所述电源模块的纵向区段之间选择性地接合所述传感器模块的轴向区段，所述电源模块的所述纵向区段中的每一者容纳所述电源的一部分，并且所述轴向区段容纳所述至少一个地震传感器，其中，所述至少一个地震传感器沿着所述轴向区段的轴线设置在所述电源模块的所述纵向区段之间。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括致动适于使所述电源模块与所述传感器模块机械地接合和脱离的轴或活塞构件，其中，所述轴或活塞构件被手动地或气动地致动，或两者。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述地震节点附接到被配置成用于部署到水柱的绳索或线缆，并且：

通过与绳索或线缆接合的绞盘机构基于所述绳索或线缆的曲率将所述绳索或线缆的负载释放张力维持在工作极限以下；或

感测邻近于所述地震节点的绳索或线缆，并且响应于此而自动接合所述绳索或线缆。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括操作所述地震节点以利用所述至少一个地震传感器来采集地震数据，所述地震数据响应于在所述地震节点所部署到的地震介质中传播的地震波场。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括利用数据采集系统采集地震数据，将所述地震数据与来自时钟的时钟信号相关联，以及将所述地震数据与相关联的时钟信号一起存储在被设置在所述电源模块中的存储器中。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括将所述电源模块从所述传感器模块分离并且从所述存储器检索所述地震数据，其中，当检索到所述地震数据时，所述电源与所述数据采集系统和时钟电分离。

22.根据权利要求20所述的方法，还包括经由设置在所述地震节点上的无线接收器来同步所述时钟信号。

23.根据权利要求19所述的方法，还包括通信用于所述地震节点的操作的控制信息以采集所述地震数据，其中：

经由设置在所述地震节点上的水声应答器通过地震介质来通信控制信息；或

所述控制信息包括模式信号，所述模式信号适于使所述地震节点组件在省电模式和采集模式之间切换，在所述省电模式中，所述传感器模块在降低的电力状态中操作，在采集模式中，所述传感器模块采集所述地震数据。

24.一种模块化地震节点，包括：

模块化壳体组件，所述模块化壳体组件包括电源模块和传感器模块；

电源，其设置在所述电源模块中；以及

地震传感器，其设置在所述传感器模块中；

其中，所述传感器模块被配置成可拆卸地联接到所述电源模块，以将所述电源电连接到所述地震传感器。

25.根据权利要求24所述的地震节点，还包括：

至少第一纵向区段和第二纵向区段，所述第一纵向区段和第二纵向区段从所述电源模块的基座纵向延伸，所述纵向区段中的每一者容纳所述电源的一部分；以及

轴向区段，所述轴向区段从所述传感器模块的基座轴向地延伸，所述传感器模块的所述轴向区段在所述电源模块的所述纵向区段之间容纳所述至少一个地震传感器。

26.根据权利要求25所述的地震节点，其中，所述电源模块的所述纵向区段在所述传感器模块的所述轴向区段的相对侧上邻近所述传感器模块的所述轴向区段侧向地设置，其中，所述至少一个地震传感器围绕所述模块化地震节点的重心定位。

27.根据权利要求25所述的地震节点，其中，所述传感器模块配置成通过在所述电源模块的纵向区段之间接合所述传感器模块的轴向区段而可拆卸地联接到所述电源模块，并且还包括联接到所述传感器模块并从其纵向延伸的接收结构，以在联接到传感器模块时接合所述电源模块的纵向区段。

28.根据权利要求24所述的地震节点，还包括联接机构，所述联接机构包括被配置成将所述电源模块与所述传感器模块机械地接合的活塞或轴，其中，所述活塞或轴适于手动致动、气动致动或两者。

29.根据权利要求24所述的地震节点，还包括：

设置在所述传感器模块内的数据采集系统和时钟，所述数据采集系统被配置成用于从所述至少一个地震传感器收集地震数据，并且所述时钟被配置成用于将所述地震数据与时钟信号相关联；以及

存储器，其设置在所述电源模块内，所述存储器具有用于存储与所述时钟信号相关联的所述地震数据的容量。

30.根据权利要求29所述的地震节点，其中，所述存储器被配置成用于在所述电源模块与所述传感器模块分离的情况下从所述存储器检索所述地震数据，使得在检索到所述地震数据时使所述电源与所述数据采集系统和所述时钟电分离。

31.根据权利要求29所述的地震节点，还包括压力换能器，其被配置成确定模块化地震节点在水柱内的深度，其中，预选的阈值深度被限定成用于选择性地以低电力模式操作数据采集系统直到达到所述阈值深度，并且用于在达到所述阈值深度时将所述数据采集系统切换到有源模式以用于地震数据采集。

32.根据权利要求24所述的地震节点，还包括应答器，所述应答器被配置成发送和接收针对所述地震节点的控制通信，其中，所述模块化地震节点被部署在水柱中，其中：

所述应答器沿着通过所述传感器模块的轴向区段限定的纵向轴线布置；或

所述控制通信包括控制信号，其适于使地震节点在省电模式和采集模式之间切换，在省电模式中，所述传感器模块在降低的电力状态中操作，在采集模式中，所述传感器模块从所述水柱采集地震数据。

33.一种被配置成用于部署到地震介质的模块化地震节点，所述模块化地震节点包括：

至少一个地震传感器，其适于从所述地震介质采集地震数据；

时钟，其适于提供与所述地震数据相关联的时钟信号；

至少一个电源，其适于为所述至少一个地震传感器和时钟供电；

存储器，其具有用于存储所述地震数据和相关联的时钟信号的容量；

水声应答器，其适于通过所述地震介质将命令信号通信到地震节点，所述地震节点部署到所述地震介质；以及

无线发射器，其适于以下中的一者或两者：

在部署到地震介质之前或之时同步所述时钟，以及

在从所述地震介质回收之前或之时读取所述时钟。

34.根据权利要求33所述的模块化地震节点，其中，所述命令信号适于使地震节点在省电模式和采集模式之间切换，在所述省电模式中，所述地震节点在降低的电力状态中操作，在所述采集模式中，所述地震节点采集所述地震数据并在所述存储器中存储地震数据和相关联的时钟信号。

35.根据权利要求33所述的模块化地震节点，还包括：

用于所述至少一个地震传感器、所述时钟、所述至少一个电源和所述存储器的单个壳体，其中，所述水声应答器和无线发射器联接到所述单个壳体；或

容纳所述至少一个地震传感器和时钟的传感器模块、容纳所述至少一个电源和存储器的电源模块、以及被配置成将所述电源模块与所述传感器模块选择性地接合和脱离的联接机构，其中，所述联接机构包括适于使所述电源模块与所述传感器模块接合和脱离的活塞或轴。

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