CN204374436U - 多震源多拖缆触发时序控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多震源触发时序控制系统，包括拖缆、震源、控制模块，控制模块包括中央处理器、双通道地震采集模块、高精度时钟模块、授时模块，有序控制多震源激发、多拖缆接收地层数据，高效率高质量地完成地震勘探任务，在一次地震勘探中同时获得多套探测深度和分辨率不同的地震剖面资料。

Description

多震源多拖缆触发时序控制系统

技术领域

本实用新型属于海洋工程地震勘探技术领域，具体地说，涉及多震源多拖缆触发时序控制系统。

背景技术

在海洋工程地震勘探作业中，通常使用海上专用的震源和水听器拖缆，利用触发震源接收地层反射信号进行处理后得到海底地层的地震剖面。海洋地震勘探震源类型很多，各种震源的特性不同，在地震勘探中使用不同类型的震源，所获得地震剖面的穿透深度和分辨率的不同。海洋地震勘探接收拖缆也有诸多类型，拖缆的选用也影响着地震剖面的穿透深度和分辨率。常规海洋工程地震勘探，在一次探测过程中只能使用某种震源和某种拖缆进行探测，只能获得一套穿透深度和相应分辨率的地震剖面，勘探资源得不到充分利用，勘探效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供多震源多拖缆触发时序控制系统，解决探测深度和分辨能力之间的矛盾，提高勘探效率。

为实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

海洋地震勘探中使用一条测量船，搭载多震源多拖缆触发时序控制系统，包括拖缆、震源、控制模块，所述控制模块包括中央处理器、双通道地震采集模块、高精度时钟模块、授时模块。

进一步地，所述多震源多拖缆触发时序控制系统，包括两条以上拖缆和两套以上震源，且拖缆数量多于或等于震源数量。

优选地，所述控制模块配置一套以上与拖缆和震源数量相对应的双通道地震采集模块，一套双通道地震采集模块搭载两条拖缆与两套震源。

优选地，每条所述拖缆内部至少配置有6个水听器组合。

优选地，每条所述拖缆内部配置有6～120个水听器组合。

优选地，震源可选择气枪震源、水枪震源、等离子体震源、Boomer震源中的一种或几种。

所述Boomer震源为频谱主频约500-3000Hz的一种震源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

采用本实用新型的多震源多拖缆触发时序控制系统，可以设定不同的探测深度与分辨率目标，采用多套震源与多条拖缆进行数据采集，震源触发与数据采集有序进行，在同一次地震勘探中既能获得大穿透深度的深层地震数据，又可以获得高分辨率的浅层地震数据，更高质量地完成勘探目标，节省了资源，提高勘探效率。

附图说明

图1是多震源多拖缆时序控制系统结构框图；

图2是双震源双缆海洋地震勘探方法工作示意图；

图3是双震源双缆采集系统各组成部分连接示意框图；

图4a是双震源双缆采集系统时间同步控制装置时序图；

图4b是缩短高频震源触发间隔后双震源双缆采集系统时间同步控制装置时序图；

图5是双震源三缆海洋地震勘探方法工作示意图；

图6是双震源三缆采集系统各组成部分连接示意框图；

图7是双震源三缆采集系统时间同步控制装置时序图；

图8是三震源三缆海洋地震勘探方法工作示意图；

图9是三震源三缆采集系统各组成部分连接示意框图；

图10是三震源三缆采集系统时间同步控制装置时序图。

图中的标号分别为：

100：控制模块；201：低频震源；202：中频震源；203：高频震源；301：低频拖缆；302：中频拖缆；303：高频拖缆；401：浅地层；402：中地层；403：深地层。 

具体实施方式

以下结合附图介绍本实用新型多震源多拖缆触发时序控制系统的具体实施方式，但本实用新型的实施不限于以下的实施方案。

海洋地震勘探中使用一条测量船，地震勘探设备除震源和拖缆外，还配有控制模块，包括中央处理器、双通道地震采集模块、高精度时钟模块、授时模块，双通道地震采集模块的数量与震源、拖缆的数量相匹配，授时模块通常选用GPS授时系统，将时间信号输出到高精度时钟模块，高精度时钟模块和双通道地震采集模块准确控制各震源的激发时刻、对应拖缆的记录时刻与时录时长，使各震源激发、反射地层数据采集有序进行，直至完成数据采集任务，同时获得多套频率成分不同的地震剖面资料。

根据探测目标进行震源和拖缆的选择，也是本实用新型多震源多拖缆触发时序控制系统所公开的内容。目前常用的震源包括气枪震源、水枪震源、等离子体震源、Boomer震源。气枪震源频谱主频，根据气枪容量不同而不同。例如：1500立方英寸容量气枪震源的频谱主频在10-50Hz附近；520立方英寸容量气枪的频谱主频约20-100Hz；60立方英寸容量气枪在频谱主频约50-250Hz。另外，气枪震源的另外一个特点是，可以多条气枪组合形成阵列震源，气枪阵列的组合可以影响震源的频谱和能量；水枪的频谱主频约250-1500Hz；等离子体震源的频谱主频约300-1700Hz；

震源的子波频谱影响地震勘探的探测深度和地层分辨能力。震源子波频谱主频较低时例如低于100Hz，地层穿透能力强例如大于1000m，地层分辨率较低例如大于10m；震源子波频谱主频较高时例如高于1000Hz，地层分辨率高例如优于2m，地层穿透能力较差例如小于200m。例如，同时使用气枪震源和等离子体震源，气枪震源的子波频谱在100Hz左右，而等离子体震源的子波频谱在1000Hz左右。

地震拖缆的内部水听器配置影响地震勘探的探测深度和地层分辨率。水听器组合个数多，水听器主频低，则可接收深层地震反射信号；水听器组合个数少，水听器主频高，则可接收高分辨率的浅层地震信号。在本实用新型技术方案中，各条拖缆内部采用不同的水听器配置，分别针对采集不同分辨率和穿透深度的地震资料。例如，使用内部配置100个低频水听器组合的、总长度超过200m的拖缆，采集穿透深度超过700m的地震资料；使用内部配置25个中频水听器组合的、总长度约50m的拖缆，采集穿透深度约300m的地震资料；使用内部配置8个高频水听器组合的、总长度约20m的拖缆，采集穿透深度约150m的地震资料。这种方法可以在同一次地震勘探中既能获得大穿透深度的深层地震数据，又可以获得高分辨率的浅层地震数据，提高勘探效率。

下面结合实施例对本实用新型的内容作具体说明，实施例中，本领域技术人员通常认为，频谱主频10～600Hz的震源为低频震源，探测深度约为0.8～10km，分辨率约为8～120m；

频谱主频600～1500Hz的震源为中频震源，探测深度约为100～800m，分辨率约为1～8m；

频谱主频1500Hz以上的震源为高频震源，探测深度在100m以下，分辨率达到米级甚至亚米级；

通常地，高频地震拖缆，选择使用内部配置6～12个水听器组合的、总长度约15～25m的拖缆，水听器主频约500Hz～12kHz；

中频地震拖缆，选择使用内部配置20～25个水听器组合的、总长度约40～60m的拖缆，水听器主频约20Hz～10kHz；

低频地震拖缆，选择使用内部配置80～120个水听器组合的、总长度超过200m的拖缆，水听器主频约10Hz～1kHz；

实施例1，双震源双缆采集海洋地震勘探：

如图2所示，为本实用新型双震源双缆海洋地震勘探方法工作示意图。图中表示使用一条低频水听器拖缆和一条高频水听器拖缆、两种不同的采集频率和记录时间分别接收来自两个震源反射浅地层401与中地层402的地震信号，两个震源分别为低频震源201和高频震源203，同时获得两套探测深度和分辨率不同的地震剖面。

如图3所示，双震源双缆海洋地震勘探的具体各组成部分连接框图。其中双缆地震数据采集系统工作于主动触发模式，接口F和接口S为双通道地震采集模块的两个端口，顺序输出触发信号。接口F触发信号用于触发高频震源例如，等离子体震源，接口S触发信号用于触发低频震源例如，气枪震源。高频震源例如，等离子体震源激发后，地震反射信号由高频水听器拖缆接收，双缆地震数据采集系统接口F采集；低频震源例如，气枪震源激发后，地震反射信号由低频水听器拖缆接收，由双缆地震数据采集系统接口F采集。

图4a和图4b给出了双震源双缆地震采集系统的两种触发时序实例图，图中：

①低频震源触发间隔；

②高频震源触发间隔；

③低频震源与高频震源之间触发间隔；

④低频水听器拖缆记录长度；

⑤高频水听器拖缆记录长度。

如图4a所示，低频震源激发间隔4500ms，即分别在0ms，4500ms，9000ms，……时激发。低频震源激发后，低频水听器拖缆接收地震反射信号，记录长度800ms。高频震源激发间隔4500ms，即分别在1500ms，6000ms，……时激发。高频震源激发后，高频水听器拖缆接收地震反射信号，记录长度500ms。低频震源激发与高频震源激发之间触发间隔不得小于低频水听器拖缆记录长度。

在高频震源激发速度允许条件下，可以减小其激发间隔，如图4b所示。低频震源激发间隔4500ms，即分别在0ms，4500ms，9000ms，……时激发。低频震源激发后，低频水听器拖缆接收地震反射信号，记录长度800ms。高频震源激发间隔1500ms，即分别在1500ms，3000ms，6000ms，7500ms……时激发。高频震源激发后，高频水听器拖缆接收地震反射信号，记录长度500ms。低频震源激发与高频震源激发之间触发间隔不得小于低频水听器拖缆记录长度。

高频震源如等离子体震源激发、高频水听器拖缆接收到的浅层反射记录，地震剖面高频成分丰富，分辨率可达2～3m，各种地震相的形态反映的非常清楚；低频震源如气枪震源激发、低频电缆接收到的中深层反射记录，较好地反映了深层的沉积结构和构造形态。在一次勘探过程中可以同时获得两套频率成分不同的地震剖面资料，分别由于研究不同深度的地层，既提高了分辨率又增加了穿透深度，取得较好的探测效果。

实施例2，双震源三缆采集海洋地震勘探：

如图5所示，为本实用新型双震源三缆海洋地震勘探工作示意图。图中表示使用一条低频水听器一条拖缆、一条中频水听器拖缆和一条高频水听器拖缆、三种不同的采集频率和记录时间分别接收来自两个震源反射的浅地层401、中地层402和深地层403的地震信号，两个震源分别分低频震源与高频震源，同时获得三套探测深度和分辨能力不同的地震剖面。

如图6所示，为本实用新型双震源三缆海洋地震勘探方法的具体各组成部分连接框图。其中三缆地震数据采集系统接口F和接口S为第一个双通道地震采集模块的两个端口，工作处于主动模式，顺序输出触发信号。接口F触发信号用于触发高频震源例如，等离子体震源，接口S触发信号用于触发宽频震源例如，气枪震源。三缆地震数据采集系统接口M为第二个双通道地震采集模块的其中一个端口，工作于被动模式，触发信号由双缆地震数据采集系统的接口S给出。高频震源例如，等离子体震源激发后，地震反射信号由高频水听器拖缆接收，三缆地震数据采集系统接口F采集；低频震源例如，气枪震源激发后，地震反射信号由中频水听器拖缆和低频水听器拖缆同时接收，分别由三缆地震数据采集系统接口M和接口S采集。

图7给出了双震源三缆地震采集系统的触发时序实例图，图中：

①低频震源触发间隔；

②高频震源触发间隔；

③低频震源与高频震源之间触发间隔；

④低频水听器拖缆记录长度；

⑤中频水听器拖缆记录长度；

⑥高频水听器拖缆记录长度。

如图7所示，低频震源激发间隔4500ms，即分别在0ms，4500ms，9000ms，……时激发。低频震源激发后，低频水听器拖缆、中频水听器拖缆分别接收地震反射信号，低频水听器拖缆记录长度1100ms，中频水听器拖缆记录长度800ms。高频震源激发间隔1500ms，即分别在1500ms，3000ms，6000ms，7500ms……时激发。高频震源激发后，高频水听器拖缆接收地震反射信号，记录长度500ms。低频震源激发与高频震源激发之间触发间隔不得小于低频水听器拖缆记录长度。

高频震源例如，等离子体震源激发、高频水听器拖缆接收到的浅层反射记录，地震剖面高频成分丰富，分辨率可达2～3m，各种地震相的形态反映的非常清楚；低频震源例如，气枪震源激发、中频和低频电缆接收到的中深层反射记录，较好地反映了中、深层的沉积结构和构造形态。在一次勘探过程中可以同时获得三套频率成分不同的地震剖面资料，分别由于研究不同深度的地层，既提高了分辨率又增加了穿透深度，取得较好的探测效果。

实施例3，三震源三缆采集海洋地震勘探。

如图8所示，为本实用新型三震源三缆海洋地震勘探工作示意图。图中表示使用一条低频水听器一条拖缆、一条中频水听器拖缆和一条高频水听器拖缆、三种不同的采集频率和记录时间分别接收来自三个震源反射的浅地层401、中地层402和深地层403的地震信号，三个震源分别分低频震源、中频震源与高频震源，同时获得三套探测深度和分辨能力不同的地震剖面。

如图9所示，为本实用新型三震源三缆海洋地震勘探方法的具体各组成部分连接框图。其中三缆地震数据采集系统工作于主动模式，接口F、接口M为第一个双通道地震采集模块的两个端口，接口S为第二个双通道地震采集模块的其中一个端口，接口F、接口M、接口S顺序输出触发信号。接口F触发信号用于触发高频震源例如，Boomer震源，接口M触发信号用于触发中频震源例如，等离子体震源，接口S触发信号用于触发低频震源例如，气枪震源。高频震源例如，Boomer震源激发后，地震反射信号由高频水听器拖缆接收，三缆地震数据采集系统接口F采集；中频震源例如，等离子体震源激发后，地震反射信号由中频水听器拖缆接收，三缆地震数据采集系统接口M采集；低频震源例如，气枪震源激发后，地震反射信号由低频水听器拖缆同时接收，由三缆地震数据采集系统接口S采集。

图10给出了三震源三缆地震采集系统的触发时序实例图，图中：

①    低频震源触发间隔；

②    低频震源与中频震源之间触发间隔；

③    中频震源与高频震源之间触发间隔；

④    低频水听器拖缆的记录长度；

⑤    中频水听器拖缆的记录长度；

⑥    高频水听器拖缆的记录长度。

如图10所示，低频震源激发间隔4500ms，即分别在0ms，4500ms，9000ms，……时激发；低频震源激发后，低频水听器拖缆接收地震反射信号，低频水听器拖缆记录长度1100ms。中频震源激发间隔4500ms，即分别在1500ms， 6000ms，……时激发；中频震源激发后，中频水听器拖缆接收地震反射信号，，记录长度800ms。高频震源激发间隔4500ms，即分别在3000ms， 7500ms，……时激发；高频震源激发后，高频水听器拖缆接收地震反射信号，记录长度500ms。震源激发之间触发间隔不得小于水听器拖缆记录长度。

高频震源例如，Boomer震源激发、高频水听器拖缆接收到的极浅层反射记录，地层穿透深度50m，分辨率可达0.3m；中频震源例如，等离子体震源激发、中频水听器拖缆接收到的中层反射记录，地层穿透深度500m，分辨率可达2m，各种地震相的形态反映的非常清楚；低频震源例如，气枪震源激发、低频电缆接收到的深层反射记录，地层穿透深度1000m，分辨率约20m，较好地反映了深层的沉积结构和构造形态。在一次勘探过程中可以同时获得三套频率成分不同的地震剖面资料，分别由于研究不同深度的地层，既提高了分辨率又增加了穿透深度，取得较好的探测效果。

本实用新型仅以上述实施例进行说明，实施例选择的震源和拖缆数量均在3个以内，但本实用新型的多震源多拖缆触发时序控制系统对于多震源多拖缆的勘测系统都是适用的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型装置进行数量的不同选择或装置等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (6)

1.多震源多拖缆触发时序控制系统，其特征在于，包括拖缆、震源、控制模块，其中，

所述拖缆、振源均与控制模块连接，所述控制模块包括中央处理器、双通道地震采集模块、高精度时钟模块、授时模块，用于按时序触发震源及接收水听器采集的地震反射信号。

2.根据权利要求1所述的多震源多拖缆触发时序控制系统，其特征在于包括两条以上拖缆和两套以上震源，且拖缆数量多于或等于震源数量。

3.根据权利要求2所述的多震源多拖缆触发时序控制系统，其特征在于所述控制模块配置一套以上双通道地震采集模块，一套双通道地震采集模块最多搭载两条拖缆与两套震源。

4.根据权利要求1或2或3所述的多震源多拖缆触发时序控制系统，其特征在于每条所述拖缆内部至少配置有6个水听器组合。

5.根据权利要求1或2或3所述的多震源多拖缆触发时序控制系统，其特征在于每条所述拖缆内部配置有6～120个水听器组合。

6.根据权利要求1或2或3所述的多震源多拖缆触发时序控制系统，其特征在于所述震源为气枪震源、水枪震源、等离子体震源、Boomer震源中的一种或几种。