TW201027112A - Enhanced method and device for aquatic seismic prospecting - Google Patents

Description

201027112 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種意欲用於水中地震探測之方法及裝 置。此種類型之探測之一般原理包括將一系列地震電纜、 線路或「浮纔」放在適當位置中’該等地震電纜、線路或 「浮纜j為平行的且為沉水的，在其中之每一者上以一定 間隔置放了諸如水聽器及/或受波器之感測器。該等電規接 著由一或多條船以約5節（約9 km/h)之速度拖兔，且藉 由稱為拖曳浮筒（paravane )之發散板保持分離。 【先前技術】 根據此相同原理，具備能夠在海洋環境中產生波之構 件（般呈二乳搶之形式）的一或多條其他船（稱為「震 源」）在與感測器電纜相距一距離處移動。適時地形成之波 傳播至海洋底部，接著傳播至不同地質層以待由不同地質 層反射，且最後由該等沉水感測器收集且量測。 震源船亦可為拉動地震電纜之船。接著處理所有資訊 以產生海床之地質結構之三維（3D )影像，其—般用以判 定石油儲層之可能存在。 此技術現已使用多年且經受高限制性實施要求。首 先，歸因於電纜以5節進行之拖免所致之動態雜訊干擾待 收集之波之量測。 . 極高，其是 '必須使用極 此外，由電纜之拖動引起之流體動力阻力 按數十噸計（例如，約為70噸），此情形意謂 201027112 強有力之拖船。 此外’重量及所誘發之流體動力阻力意謂拉動拖曳浮 筒之電纜經歷稱為「鋼琴鋼絲」效應之動態變形，換言之， 造成在拖良期間振動的鋼絲之變形^此情形引起電纜疲勞 且可使其斷裂。假定裝置作為整體固定，則上述情形可引 起極高更換成本。 此外’電纜一般沉水於淺深度（在5 m與10 m之間） 處，此意謂其對氣象條件、由波及湧浪產生之雜訊及歸因 ❹於具有深吃水之水面海上交通工具（尤為油輪、化學品運 輸船或貨櫃船）所致之事故風險的高度敏感。 此外’已知地震探測裝置在量測期間留下盲區。實務 上，電纜一般具有約8 km之長度，且間隔開約100 m，對 十根左右之平行電纜得到1 X 8 km之量測區域。 如今，在量測方面之理想為使用各向同性系統，亦即 正方形表面區域（例如，8 x 8km)<>然而，此等尺寸與拖 &構件不相容’其將需要給定所需之重量、阻力及保障措 施來獲得此量測區域。因此已以已知方式以兩種途徑進行 努力來補救此情形。 第一嘗試（被稱為「寬方位（Wide Azimuth)」）在於藉 由使用拖曳一組電纜（各形成丨χ 8 km之量測區域）之— 條或兩條船且藉由使用2條至8條震源船來補償各向異 性。此系統具有兩個主要缺點。首先，由設備投資、維護 及使用引起過高成本，因為存在2條至8條震源船，加上 一條或兩條拖船，加上所有電纜。另一缺點在於以下事實： 5 201027112 震源船各自依次「點火」，且因此頻率低了 1/2至7/8，此情 形引起極低的點火密度。

第二個已知的所提議嘗試係由頒予Westem Gec〇之GB 2435931揭示，其描述由固定至二維結構（採用格網或網格 之形式）或二維結構之受波器感測器之網路示意性地組成 的方法及裝置。該結構具有由諸如無人艦（dr〇ne )或小船 之動態構件保持原形的周邊（稱為周界或包絡）。連續地拖 矣諸如無人艦或小船之動態構件且提供一或多個地震震 源。 雖然適時地提議之裝置及方法具有理論上的顯而易見 的吸引力，然而此系統不可能實際地實施。實務上，適時 地形成之結構具有巨大重量及阻力且需要使用用於使其保 持原形之構件，其在技術上且在金融或預算方面為無節制 的且不規範的。此外，由於構造，其僅提議感測器之網路 之單一可能幾何形狀。 根據另一態樣，一般而言，海洋地震探測之目的在於： 拾取或恢復信號中之最大者以產生海床下之區域之儘可能 精確且可靠的地質圖。如今，低頻信號提供關於極深之儲 層之資訊，且因此在此方面為無價的。然而，低頻信號由 於水面反射現象（稱為「重像」）且尤其歸因於電纜根據先 前技術之當前實踐在距水面僅幾米處沉水的事實而激烈地 削弱。因此需要作出努力以消除此等「重像」以獲得被稱 為「平波譜j之物。 已進行嘗试以藉由使用稱為「上下（over-under )」之 201027112 技術來補救此情形，其在於使兩個載有感測器之電纜（一 者在另一者之正下方）分別在例如2〇 m及26 m之深度處。 經由兩個各別電纜接收之兩個信號之經處理組合使得有可 能削弱乃至消除「重像」之影響◊然而，此已知方法除了 需要之额外信豸處理之外，亦1 j見由於雙倍電規及感測器引 起的極大降低之生產力及極大增加之成本的主要缺點。 由PGS公司提議之設法消除「重像」之另一已知技術 ◎在於：使用支撐除了量測壓力之水聽器之外亦支撐能夠量 測波之速度或加速度之受波器或加速度計的線路或電纜。 由於用於由水聽器進行之各別壓力量測及由受波器進 行之速度量測之反射係數為相反的（亦即，^及+丨），故有 可能在理論上消除「重像」。 此·已知技術呈現需要對感測器之高投資之缺點且產生 由於拖曳速度（其為約5節）而由受波器或加速度計拾取 之干擾雜訊，從而產生寄生振動。亦將顯現來自用於此技 鲁術中之受波器或加速度計之量測在低於2g心至MHz時不 可用。 另一已知技術及實施方案為咖，其表示「海底電 纜」。此等電纜必須鋪設在海洋底部以執行量測，接著升到 船上且拖曳至下一量測站， J 且接者再一次重新鋪設。鋪設 需要沉重且複雜的構件（諸 且 八有動態定位設備之電纜 舖設船），且花費鲂喜拄„ m „ 較長時間。因此，對於滿足地震海洋勘測 市場的整體需要而t， °此技術過於昂責且過於缓慢以致不 能夠被視為足夠成本有效的。 7 201027112 根據文獻FR 2 795 527，揭示-種海底地震探測系統， 其尤其用於海洋底部處於較大喊之時。該探測方法使用 至少-量測陣列’在其頭部提供一潛水器且在尾部提供一 惰性浮子（inert float)。該陣列由一不可延伸且不可壓縮之 内部管路及一與内部f肖同軸<可徑向地延伸《外部管路 形成。提供用於將液體注入至此兩個管路之間的空間的構 件，其用以在陣列位於海洋底部之情況下之負值與其浮動 於此底部上方之情況下之正值之間調整水聽器陣列之浮 力，以能夠使其在量測操作之間自一量測位置移動至另一 量測位置。此專利因此僅關注當水聽器陣列在海洋底部固 定時執行的量測。實務上，在此等條件下進行量測而不提 及執行每一量測操作所花費之時間（在當電纜停泊在水底 4時之時刻與接著重定位於下一量測點處之所需位置中的 時刻之間）在經濟上常並不恰當。此外，該總成極沉重， 此係由於此專利中所關注之OBC電纜經設計以良好附接至 海洋底部且因此在水中具有相當大質量，即，每個感測器 模組重8 kg，或單一電纜之感測器重256〇 kg，亦即每让爪 鏈結電纜重1462 kg，或總計重u 696kg。因此該〇BC電 規在水中重14 256 kg。因此有必要排出約m3之流體以 使其在100 m之深度處漂浮，此情形需要約14兆焦耳之巨 大能量消耗。 文獻WO 00/67046描述一種使用一組地震電纜之地震 探測之方法。根據一實施例，每一電纜之兩端中之每—者 鏈結至移動構件以便移動電纜，以便獲得所要組態。然而， 201027112 •該等電窥未定位於一預定深度處且當總成移動時以與該全 套設備由一拖船拖矣之情形下的方式相同之方式來執^量 測。 【發明内容】 與前述内容相比較，本發明提議一種用於水中地震探 測之方法及裝置，其能夠解決上文解釋之先前技術之問 題’且提供以下優點，特定言之： -能夠產生呈各種幾何形狀的若干組電纜，其適於要 求、無機械及流體動力限制'適應（尤其）使其自身適合 於深且複雜區域之勘測之極寬幾何形狀的要求； -獲得具有最小雜訊位準之具「平波譜」之信號 -同時避免由水面航行引起之任何風險或危險； •—方面僅包括功率有限之移動構件，且另一方面包括 減少之震源船構件； -在投資、維護及操作方面較經濟。 本發明可用於任何廣闊水域上、海洋上或湖泊或池塘 中•術語「海洋」在用於本申請案中時（無論在實施方式、 申清專利範圍或是圖式中）可因此在本文獻中應用於除了 海洋之外之廣闊水域’且可被視為意謂「水中」。 為此，根據本發明之一目標，提議一種用於水中地震 探測之方法，其類型為其中： -一沉水行動地震震源被定位，該沉水行動地震震源能 夠產生經由水中介質傳輸之呈波形式的一或多個擾動’該 9 201027112 等波能夠在水底部及不同深度下伏地質層上反射； - -至少一電纜且較佳若干電纜被定位，其具備能夠收集 該等反射波之複數個感測器； -該地震震源被一或多次重複地觸發，因此產生一或多 個擾動； -該等反射波係使用該等感測器來拾取； -本發明經更特定地界定在於·· -包含感測器之該至少一電規在一量測站中以一相對 於該水中介質或相對於該水底部之靜止或偽靜止方式定 0 位； •該至少一電纜一方面在附接至其兩端之無人艦之輔 助下保持處於拉緊狀態，且另一方面在量測期間保持於一 實質上恆定深度處，該實質上恆定深度大於5 m，較佳在 20 m與200 m之間’且更佳在5〇 m與1〇〇 m之間； •該總成，即，一方面該電纜且另一方面該地震震源， 移動至另一量測站，等等。 重要的是應注意，與先前技術中描述之不同方法及過 ❹ 程相比較，該組電纜在量測操作中未由拖船拖良，而是固 持於靜止或偽靜止位置中。 在一較佳實施例中’該等感測器僅由水聽器組成，或 根據一較佳實施例，由水聽器與受波器及/或加速度計之一 組合組成。 根據本發明之一較佳實施例，稱為「漸進發射」，可藉 由在兩個量測站之間將該等電纜彼此平行地移動在1 〇〇扣 10 201027112 與600 m之間、較佳在200 m與400 m之間的_距離戍一 間距來執行獲取。 作為一實施例，可提供若干根電纜，例如，5根、1〇 根或20根，該等電纜可彼此平行地定位。 該等平行電规之沉水深度大於5 m，較佳在2〇111與2〇〇 ni之間’且更佳在5〇111與100m之間。該等電纜具有在4km 與12 km之間、較佳在6 km與1〇 km之間、私从。， J 較佳8 km之 Ο 長度，而電纜之間的分離距離在10〇111與6〇〇m之間，該等 感測器在電纜上約每隔25 m定位，其给屮成、， 心 兴、出感測器模組之數 目為每根電纜約320個，其中每一樓袓白 ^ 犋、岜含—水聽器及一 受波器、或三轴加速度計或4個感測器，泛、e, m 丨忒列窃感測器之總數目 因此為約1280個。一第一較佳變型組態為感測器模組每隔 ⑴m定位，且因此每根電纜上感測器之數目加倍。此類 型組態之另一較佳變型提供以25τη·ΰ 11c 仪•叉主捉伢以25„!或125111長之叢集分布 之感測器。 有利地，提供諸如無人艦或其等效者之構件，其使得 有可能： -保持每一電纜處於拉緊狀態； -保持每一電纜靜止；及 -移動該等電纜。 能夠將電缆保持錄定深度處之構件包括壓載容器 麼栽物、浮標及/或推進器。 自其周邊之平面圖上呈現 菱形或一正方形。 該等平行電纜經定位以便在 —矩形、—圓形、一橢圓形、— 201027112 較佳地使用一單一震源船，其在量測期間實質上垂直 於或平行於該等平行電纜之縱向移動。 本發明亦係關於一種用於水中地震探測之裝置，其類 型為包含： ~ -至少一沉水行動地震震源，其能夠產生經由水中介質 傳輸之呈波形式的一或多個擾動，該等波能夠在水底部上 及不同下伏地質層上反射； -至少一電纜且較佳為若干電纜，其具備較佳為水聽器 及受波器（或加速度計）類型之能夠收集該等反射波之複❹ 數個感測器； -偵測並量測該等波之構件，及 •移動該地震震源之構件。 根據本發明，該裝置亦包含： _將該至少一電纜置放於拉緊狀態下之構件，該等構件 附接至該至少-電境之兩端且使得有彳能一#面在一量測 =中以一相對於該水中介質或相對於該水底部之靜止或 「偽靜止」方式定位該至少一電纜，且另一方面將該至少❹ 一電纜自一量測站移動至下一量測站； -使传有可能在量測期間將該電纜保持於一實質上恆 定深度處之構件’該實質上恆定深度大於5 m、較佳在20 m 與200 m之間且更佳在5〇 m與ι〇〇爪之間；及 -觸發該震源之構件。 拉緊及移動該至少一電規之該構件較佳地由無人艇或 如〗船之任何等效構件組成。較佳地所施加之張力為 12 201027112 約幾百Kgf，以便保持—Α致線性平滑電規形狀。 在相對於海洋環境之靜止握—士 靜止模式中，s亥組電 Ο ❹ 移。該等電麗因此相對於周圍水粗略地靜止。在「稱會你 模式中，該等電欖在水中逆著平均洋流移動以爲靜止」 結至海洋底部之絕對參考座標内的縱向效應。=其在鏈 流簡單地具有垂直於魏在絕對參考座標内之殘餘洋 平移地移動電缓的效應。在偽靜止模式中：而稍微 平均洋流航行以部分地補償此平 缆逆著 J于/’丨L <你移效 而，確實繼續存在具有稍微平移地移動電纜而 鄉…、 密度之效應的殘餘可變洋流。 ’、> 響地震 該等感測器由水聽器乃至水聽器與受 成 、'又窃之一組合組 無人艦或諸如小船之等效構件使得有可能： 保持每一電纜處於拉緊狀態， -保持每一電纜靜止；及 -視情況在兩個相繼量測站之間移動該等電缆。 :據另一實施例，水流用以移動該等電蜆，、電規則由 於洋流而漂移。顯然，可藉由組合洋流漂移與由無人艦施 加之拉力來獲得電缆之移動。 能夠將電镜保持於惶定深度處之構件包括壓載容器、 壓載物、浮標及/或推進器。 將參看隨附圖式根據例示性實施例之以下詳細描述來 理解本發明，然而其並非因此限制。 13 201027112 【實施方式】 下文為在海洋地震探測應用中之本發明裝置及其實施 方法的描述，應理解本發明同樣適用於任何類型之廣闊水 域中之探測，包括在少許調適之情況下在極地冰帽下之應 用0 參看圖丨’本發明裝置及其實施方法包括彼此平行定位 的由1至10表示的若干沉水地震電规（亦稱為線路乃至「浮 纜」）。該等電纜為本身已知之電纜類型之調適類型，除 了其浮力實質上為零且其機械及流體動力架構適應其在水0 中幾乎為零之速度（包括極低之張力及極低之流體動力阻 力）之外。母一電规支撲若干地震感測器諸如水聽器乃 至水聽器及加速度計。 在每-電缆之兩端中之每一者處，固定有浮動、可沉 或何沉類型的電規定位及拉緊裝置，且更特定言之（舉

例而言）為一小船或一& 1 i»· Jhl JL ^無人艦型船舶。因此，在電纜1之 兩端中之每一者處固定有分別為u及。之無人艦，若干 對無人艦與為了清楚起見未參考之其他電缆之末端相關❹ 該等電纜1至1〇在ώ+ 咏 在由圖1中之箭頭Ρ圖解地表示之縱 向上彼此平行地定位。 該等電親彼此獨立，在其之間不具有機械鏈結。 該等無人艦具備獨立推進構件。如示意性地表示’使 電規組態保持靜止或偽换 „ 0 飞偽靜止，接著使用單一震源船執行量 測，且接著將電纜組態及 里 ’、及震源移動至另一量測站。 14 201027112 作為一實施例，可能因此定位之電纜之數目在5與3〇 之間’較佳在20與25之間，而電纜之長度在6 km與12 km 之間’且較佳為約8 km。 圖2展示地震電纜中之一者（在此狀況下為電欖丨）及 其相關聯無人艦11及12的自垂直縱切面側（亦即，垂直 於廣闊水域之水面）觀測的詳細視圖。

電纜1具有固定至其之感測器模組，為了清楚起見， 僅參考其中的前三個感測器模組13、14及15。存在（例如 間隔開25 m之320個感測器。 電纜1亦包含形成壓載容器且表示為16至2〇並意欲 將電纜保持於恆定沉水深度處之元件。因此’電纜包括實 質上直線的、支撐感測器模組及壓載容器元件之主要中央 部分及將中央部分鏈結至每一無人艦u、12之兩個弯 曲末端部分22及23。 〇等…人艦為本身已知之類#，例如，浮動類型或具 有推進器件（較佳為柴油機）之半可沉類型或由鍵結至^ 船上之能量源之電纜供電的電類型。 該等無^艦包含推進構件（推進器）以便使電規保持 於拉緊㈣、，且更具體言之使得支撐水聽器之中央部分 21為· 〜干的（參見圖2 in與100 m之間 於該直線中央部 -定位於20坩與2〇〇 m之間較 的恆定深度處（使用稍後規定之構件 表述「電境之深度」應理解為意 15 201027112 分21上方之水的高度。 由電纜及其感測器形成之總成被設計成具有實質上為 零之浮力，亦即，電纜之平均比重實質上等於周圍水之比 重，或稍高。 根據本發明，電纜丨至1〇保持： -各自處於拉緊狀態； 該等電纜彼 -處於一給定組態中；在圖丨之實施例中 此平行； 或呈「偽靜 © -相對於海洋底部或相對於海洋環境靜止 止J方式（考量洋流）：及 -處於一給定恆定深度處。 該等無人艦可包含GPS類型之紹斜中&址 頌3d之絕對定位構件。藉由使 用已知三角量測構件（聲學麵刑、 卞学類型），彳可能瞭解每一感測 器之相對位置並因此自i人舾 …、人艦之GPS瞭解每一感測器之絕 對位置。 圖3以平面圖示旁性祕主— 蒽性地表不本發明裝置且其操作在下 ❹ 文加以描述。如先前描述，枏媸 ^根據量測站之形成（例如）正 方形之平行電缆組態將該i 、卫電纜1至ι〇放在適當位置中。 該等電纜因此以數百米之怪定 < a定且相等之距離彼此平行，且 相對於海洋底部或相對於海洋 ^ ^ 母年裱境靜止。在靜止的狀況 下，該等電親僅經受洋流。 該總成亦包含主船 丹t括記錄源自地震感測器（換 言之，水聽器及受波器）、、、s ώ '原自位置感測器之信號之構件， 上述感測器疋位於電維V Λ也， 上及無人艦中。該主船24可定位於 16 201027112 相對於該組電纜之任何點處，但較佳地在粗略穿過由該組 電纜形成之幾何圖形（在此狀況下為正方形）之中心的縱 轴上。接近於稱為導向器之無人艦之此較佳位置使得有可 能最佳化地震資料之無線電傳輸。該主船24在量測期間以 相對於該組電親之大致固定的方式定位，接著跟隨此組電 規之自一量測站至另一量測站之移動。 亦提供支撐本身已知之類型之地震震源及（例如）空 氣槍的船25。根據圖3之較佳實施例，該震源船25在橫向 © 於電纜之方向的方向上相對於該組電纜偏移。該組電纜在 震源船通常執行在圖中由星號表示之一串點火或一組若干 串點火所需之時間内保持靜止。 該主船24包括接收源自感測器之量測結果及資訊以便 處理該等量測結果之構件。 源自感測器（地震及位置感測器兩者）之資訊首先暫 時儲存於無人艦中’接著以三種可能方式傳輸至主船24 : -藉由電鏈結，一方面藉由電纜且另一方面藉由鏈結， ® 諸如，電缆1與2之間的被表示為26之鏈結及另一方面電 缆1至10與主船24之間的鏈結（鏈結27 ); -或藉由無線鍵路，諸如由箭頭28及29用符號表示之 無線電或其他鏈結；在此解決方案中，在地震電纜與鏈結 27之間（亦即，在地震電纜與量測船24之間）無有線鏈結 26 ； -或藉由置放於無人艦中之磁碟或儲存記憶體之實體 恢復，在此狀況下，無線電鏈結用以傳輸品質控制資訊、 17 201027112 量少之位置資訊及在兩個方向上之命令。 根據一較佳實施例，主船24可藉由用於定位資料、地 震及控帝J資料之傳冑之雙向無線電鏈結而鍵結至無人艦。 每一無人艦可因此與其他無人艦且與震源船25及記錄資料 之主船24通信。作為—實施例，震源船及主船可接著即時 關於電纜、其感測器及無人艦之定位資訊。震源船可 接者即時使用此資訊來基於魏之位置判定來自震源之點 火之頻率、點火串之方向及相對於電境之即時位置的點火 ❹ 邊際（firing margin)。該等無人艦亦可根據洋流及/或點 條件即時移動。 ’ 在來自震源之點火及反射波之量測之步驟之前，該等 電規使用-或多個運輸船機帶至適當位置中。配感 器之電㈣繞在_上。當運輸㈣㈣—量測位置時， 如，上游無人艦）置放於水中；電境之末端 使用先則安裝於無人艦上之附接件附接至此無人艦，且電 纜展開。電纜可接著由上游無 ㈤^ ^ 無人艦拉動（其中運輸船保持 〇 固^輸船之向前移動展開，上游無人艦則 固疋完全展開時，其另—端附接至另—無人艦（在 此狀況下為下游無人艦）。 ”、 該船釋放。在涉及置放t 艇接著自 仕，’及置放於水中之此運動期間，上游無人艦 可接收來自（例如）位於主 ”、m 河口工< 丫天糸統之資钮。，士咨 甙使上游無人艦能夠使用其 令。蕻、⑽將其自身定位於精確位置 琴、孚標及二 拉緊電缆及藉由作用於諸如屢載容 …標及/或壓載物之適當構件上來獲得電規之所要深 18 201027112 @使該等電纜相對於 iE•方形）或任何其他 度。將相同程序應用於其他電境，$ 彼此定位以便獲得所要組態（例如， 所要幾何形狀。 根據較佳實施例，隨後步驟為： 其中該量測站之 24 )以彼此相距 -展示於圖3中之組態構成一量測站， 元件（包含地震電纜、震源船25及量測船 之給定距離且以給定組態定位；

-在該組地震電纜及主船24保持靜止之情況下，震源 船25藉由地震震源之週期性觸發開始—系列「點火」，同 時垂直於地震電纜之縱向（箭頭F)沿線路29移動。因此 由震源船25行進、移動遠離該組靜止地震電纜之距離為約 km’點火密度為約每分鐘6次，持續時間為約2小時， -由電齡集之波由感測器拾取，接著將對應信號發送 至主船24以在其中進行處理； _接著，該組電纜按照以下方式移動至另一量測站： 該組地震電規1至1〇自身平行地移動穿過無人艇 及其推進構件之中間’移動（例如）25 500 m之間的 距離’該距離對應於兩個量測站之間的移動「間距 •在此時間期間，主船24在縱向（箭頭F)上移動相 同距離或相同間距； 震源船25返回至該組電纜以定位 上，其與前一線路29之距離為該 -又在此時間期間， 於新偏移橫切線線路3 〇 間距。 應注意，該常鞭+ .，u 电規或該等電纜之移動可在來自震源之每 19 201027112 一點火時進行，但時常此移動將在已發生一連串點火之後 進行： 包含（例如）600次點火之一串點火，根據稱為「漸進 發射」之方法；乃至在一組若干串點火（例如，鋪面 (blanket))之後，根據稱為「成片（口討仏）」之方法， 該方法指代用於岸上環境中之類似技術。在此狀況下，該 組電纜在震源船對一點火鋪面或一點火網格（諸如，在圖3 中由若干星號線所表示）點火所花費之整個時間内保持靜 止或偽靜止。接著，電纜之整個正方形或矩形組態縱向地 ◎ 移動達裝置之一長度，或橫向地移動達後者之一寬度，且 點火序列以相同方式重複。 當一電纜定位於一量測點處時，其使用附接至其兩端 之無人艦拉緊，該等無人艦在相反方向上拉動電纜。牵引 力由同一根電纜之兩個無人艦施加，且絕對值未必相等， 此係由於有必要對抗洋流。若吾人考慮由無人艦對給定電 纜施加之力沿由穿過所關注電纜之垂直面與由廣闊水域形 成之水平面的相交形成的縱軸的分量’則該等力在電纜之 ◎ 縱向移動方向上計算為正值，亦即，在下游無人艦至上游 無人艦方向上，位於下游（亦即，准電纜之移動方向上在 電纜後方）之無人艦對電纜施加負力_八“最小電纜張力）。 上游無人艦施加力Tam = Tav + F，其中F為電纜在洋流中之 流體動力阻力。在無洋流之情況下，或若允許電規漂移， 則力Tav與Tam為相等且相反的（由於ρ = 〇 )。 本發明方法之另一變型實施方案在於沿平行於電纜之 20 201027112 線路（箭頭F )移動震源船25。此變型相比於震源船垂直 於電纜移動之實施方案較不佳，震源船垂直於電鏡移動之 實施方案提供各向同性量測及較小地震像素大小（亦稱為 「方格（bin)」），例如’量測12.5 m X 12.5 m，從而使 量測較準確。 圖4展示地震電纜及其兩個相關聯無人艦（里半可沉 式無人艦之形式）之與圖2相比較之變型實施例。 〇 該電纜藉由下文描述之方式保持於一恆定深度處。根 據第一實施例’使用壓載容器16至20,壓載容器之一實施 例根據壓載容器之兩個橫截面圖解視圖展示於圖5a及圖 5B中，其包含致動器37、内部存在風箱39之盒38。取決 於風箱之壓縮或擴展狀態，水填充盒或自盒排出。 根據圖6中展示之第二實施例，使電纜5〇在給定深度 處保持值定之構件包括已知類型之推進器5 1。每-推進器 包含繞電欖50以120。放射狀地配置之三個管道52、53及 54在每一管道内存在與一馬達相關聯之螺旋槳，分別為 …及57為補償電窥之旋轉對其自冑之效應，提供測 斜"十一其使件有可能得到在垂直時在推進器上之推力參 :而推進器亦可用以保持電規之間的分離距離怪定， *方面補償或輔助無人艦。電纜5〇 58圍繞，框架58蕻 固狂办之框架 藉由隔片59鏈結至電纜50。位於雷缵5〇 、框架58之間的空間60允許水繞電纜50循環。、> 型實U展Γ具有與圖4之無人艦相同之無域的又一變 型實施例，地震電境與以下各者相關聯： 變 21 201027112 •壓載物，其中在圖中僅指示兩個，被表示為31及32;.. -浮標，其中在圖中僅展示兩個，被表示為33及μ， 該等浮標在地震電纜之縱向上每隔2〇〇至4〇〇米定位；每 一浮標藉由有線鏈結（分別為35及36)鏈結至電纜。 如圖7中說明之此實施例適應該方法之變型，其中該 組電規保持相對於水中介質靜止，亦即，根據局部洋流漂 移。 電纜相對於底部保持「偽靜止」之狀況亦為理想的。 舉例而言，關於1節之洋流，電纜在洋流之方向上自對準。◎ 「上游無人艦」（亦即，指向洋流之方向之無人艦） 中之一者構成一固定點且產生稱為該組電纜相對於給定絕 對位置之「偽動態」定位的定位。其他電纜之「上游無人 艦」根據雙重設定點定位： -垂直於電纜之無人艦之上游線路（在正方形或矩形組 態之狀況下）； "上游無人艦之給定怪定分離距離。 該裝置具備使得有可能根據洋流之變化（例如，方向、❹ 強度）保持電纜之組態的構件.在洋流反轉之狀況下，上 游及下游無人艦調換其功能，且在所提及之此狀況下，無 人艦因此在其功能性方面為相同的。 圖8A至圖8E示意性地展示電纔丨與每一感測器模組 之間的不同鏈結可能性，以便使得感測器模組能夠機械地 分離。 圖8A展示包含感測器且藉由右連接器41及左連接器 22 201027112 42鏈、^至電纜的盒40;盒40亦可以固定方式鏈結至電纜。 :8B及圖8。展示一共同變型，其中感測器之盒未直 接固疋至電纜’以便減少雜訊且避免由電纜之存在及振動 產生之可忐量測假影^感測器之盒經由位於電纜上之連接 器43 (圖8B )或藉由位於感測器之盒上之連接$ 44 乂圖 8C)而藉由幾公尺分接線路或「抽頭（take_Gut)」鍵結至 電纜。 圖8D展示圖8C之變型，其亦展示根據圖7中所展示 ® 之選項的浮標固定系統。 圖8E展示相比於圖8D之變型較佳的變型其中兩個 感測器盒45及46(僅包括水聽器）藉由可撓性鏈結（例如， 約3m長）在垂直方向上在電纜之每一側上附接至電纜。 最後，圖9為電纜之另一例示性組態（在此狀況下為 星狀組態）之圖式，其可僅以相對於水中環境之靜止模式 產生其他組態為可能的：菱形、不規則四邊形、矩形等。 整個裝置較佳地由中央邏輯系統（諸如，程式化電腦） 管理，該中央邏輯系統置放於主船上，且管理（例如）地 震資料之獲取，用於無人艦之定位及震源之致動的無人艦 之驅動。呈即時軟體形式之中央智慧管理且協調航行命令 以便獲得整個量測系列的最佳靜止性及所要電鏡幾何形 狀。此軟體可考量洋流。為此，洋流速度及定向值不僅被 局部地量測或編譯於現有出版物中，而且亦藉由使用海洋 觀測及/或氟象服務及現有模型在幾天之時期内預測，接著 記錄於中央電腦之資料庫中。 23 201027112 本發明方法及裝置供應以下優點： -使用水聽器及受波器使得有可能藉由組合源自兩種 類型之感測器之信號而獲得「平波譜」、消除「重像」且 收集與極低頻率有關之資訊，且判定波之方向（例如）以 分離源自其他地震船之雜訊； -地震電纜經受與電纜以若干節之速度拖复之先前技 術之張力相比的低張力；因此，歸因於拖良之雜訊位準大 大地減少，尤其係對於受波器及加速度計而言； -在電纜相對於水底部靜止之變型中，其以與洋流之速❹ 度相反之速度移動，速度為平均約丨節，該速度與習知方 法之移動速度相比較低。影響所有地震感測器之流動雜訊 因此相當大地減少，或在無洋流之狀況下甚至為零。此外， 當電纜沉水於大深度處（例如，大於5〇 m)時，此配置使 得有可能極大地減少雜訊位準，與先前技術之方法相比較 減少約1/2或1/4 ’在先前技術中，以5節之速度拉動電纜， 且電纜在約6 m之淺深度處。本發明方法意謂信號對波之 雜訊及海洋之條件幾乎不敏感； 〇 -由於彳§號/雜訊比顯著加強，故本發明裝置僅需要單 一震源，其比正常使用之震源弱1/2或3/4，從而能夠節約； -本發明裝置實現廣泛各種幾何形狀電纜組態，尤為極 寬之組態（被稱為「寬方位」）或極長之組態，如先前所 才曰不。因此有可能使組態適應所執行之探測類型，或更具 體而言適合於所調查之複雜且深之地質結構諸如，鹽丘、 斷層、累疊地層及玄武岩層； 24 201027112 -此同—組態多功能性 ^ 得本發明裝置能夠巧妙躲避 障礙物c諸如’小島或石 卜，徊抓+σ)，同時繼續量測。實務 上假《Λ 正方形」組態，有可能机枳胺带 啕'能δ又想將電纜分離成兩個 組，一部为轉到障礙物之左 而另 分轉到障礙物之 右側； -由於「方格」或地震像素之減少之大小及各向同性（約 12.5 m X 12.5 m)，本發明f現準確量測此使得有可能 改良地震處理及尤其（例如）抬客&p & ❹ ❹ 儿，、k抗多點或抗雜訊或成像之應 用的有效性； -本發明方法僅需要與先前技術相比具有降低之功率 之一條量測船，此係由於量測船不拖曳該組電缆； -本發明裝置僅包括單一震源船；然而，有可能利用稱 為同時點火之技術，該技術可與空氣槍或與振動海洋震源 一起使用，且因此藉由使用若干震源船，生產力更加得以 改良； -可估計，使用本發明裝置之成本比先前描述之「寬方 位」技術少約35% ’且生產力與海床電纜鋪設技術相比為 其2倍至4倍。 【圖式簡單說明】 圖1展示根據本發明定位之一排平行地震電纜之配置 的圖解平面圖。 圖2為一電缆及其相關聯定位構件在垂直縱切面上之 圖解視圖。 圖3為本發明裝置之整體圖解平面圖，其包含平行地 25 201027112 震電纜、記錄量測結果之船及震源船。 圖4為圖2之變型。 圖5A及圖5B為將壓載容器保持於恆定深度處之第一 構件在徑向縱切面上之橫截面細節圖，其 丹展不於兩個狀態 中’分別為填充有水及空的。 二構件之圖解

圖6展示將電纜保持於恆定深度處之第 橫向橫截面圖。 且鏈.結至電纜之不 配置的平面圖，其 圖7展示圖2及圖4之另一變型。 圖8 A至圖8E為用於將感測器固定 同變型之圖解表示。 圖9展示呈星狀之地震電纜之變型 可以相對於海洋環境之靜止模式產生。 【主要元件符號說明】 1〜10 :沉水地震電纜 11、12 :無人艦 13〜B :感測器模組 16〜20 :形成壓載容器之元件 〇 21 :主要中央部分 22、23 :彎曲末端部分 24 :主船 2 5 :震源船 26、27 :電性鏈結 28 ' 29 :無線鏈結 26 201027112 30 :橫 切 線線路 31 、32 壓載物 33 、34 浮標 35 、36 有線鏈結 3 7 :致 勤 器 38 :盒 39 :風 箱 40 :盒 41' -44 ： 連接器 45 '46 感測器盒 51 :推 進 器

52〜54 ··管道 55〜57 :螺旋槳 58 :框架 59 :隔片 60 :空間 F :縱向 27

Claims (1)

1. 201027112 七、申請專利範圍： 1. 一種用於水中地震探測之方法，其類型為其中： 至少一沉水行動地震震源被定位，該至少一沉水行動 地震震源能夠產生一經由水中介質傳輸之呈波形式的擾 動’該等波能夠在水底部及不同地質層上反射； 至少一電纜且較佳若干電纜被定位，其具備能夠收集 該等反射波之複數個感測器； 該地震震源被一或多次重複地觸發，因此產生一或多 個擾動；

   該等反射波係使用該等感測器來拾取； 該方法之特徵在於： 該至少一電纜在一量測站中以一相對於該水中介質或 相對於該水底部之靜止或偽靜止方式定位；

   該至少—電纜一方面在附接至其兩端之無人艦之辅助 、持處於拉緊狀態，且另一方面在量測期間保持於—實 與定深度處，該實質上怪定深度大於5 m，較佳在20功 、〇 m之間，且更佳在50 m與1〇〇 m之間； 產生至少一擾動且拾取該等反射波； 停止該量測操作； 站 —方面該電纜且另 等等。 —方面該地震震源移動至另一量測 28 201027112 3 _如申請專利範圍第丨項及第2項中任一項之方法其 特徵在於該等電纜在兩個量測站之間移動在1〇〇爪與爪 之間、較佳在200⑺與400 m之間的一距離或一「間距」。 4·如申請專利範圍帛！項至第3項中任一項之方法其 特徵在於洋流用以移動該等電纜。 5·如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之方法，其 特徵在於料電€使用附接至料輯之每-端之無人艦 移動。 …

   6.如申請專利範圍第i項至第4項中任—項之方法其 特徵在於該等電蜆藉由致動附接至該等電規之每—端之該 等無人艦而使得該等無人艦在相反方向上用力拉該等 而被置放於拉緊狀態下。 7’如申請專利範圍第！項至第6項中任—項之方法 特徵在於該等電瘦具有在4k_12km之間、較佳在心 與l〇km之間、較佳為8km之一長度。 8·如申請專利範圍第1項至第7項中任-項之方法，其 特徵在於相鄰電纜之間的分離距離係在ι〇〇历與_爪之 間，較佳在250 m與400 m之間。 9. 如申请專利範圍第】項至第8項中任一項之方 特徵在於該等感測器沿—電規粗略地每隔25n^位，，计 形給出感測器之-數目為每根電镜約32〇個。 凊 10. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一 現一矩形、一平行四邊形、 其特徵在於該等電境經定位以便在自其周邊之平面圖上呈 圓形 圓形、一菱形或 29 201027112 一正方形。 ιι·如申請專利範圍第丨項至第1〇項中任一項之方法， 其特徵在於使用一單一震源船，該單一震源船在該量測期 間粗略地垂直於或平行於該等平行電纜之縱向移動。 12·—種用於水中地震探測之裝置，其類型為包含： 至少一沉水行動地震震源，其能夠產生經由水中介質 傳輸之呈波形<的一或多個擾動n皮能夠在底部上及 不同地質層上反射； 至少一電纜及較佳為若干電纜，其具備能夠收集該等 反射波之複數個感測器； 偵測並量測該等波之構件；及 移動該地震震源之構件 該裝置之特徵在於其亦包含： 〇 將該至少一電纖置放於拉緊狀態下之構件，該等構件 附接至該至少-電規之兩端且使得有可能_方面在一量測 站中以-相對於該水中介f或相對於該水底部之靜止或 「偽靜止」方式定位該至少—電纜，纟另_方面將該至少 一電纜自一量測站移動至下一量測站，及 使得有可能在量測期間將該電纜保持於—實質上恆定 深度處之構件，該實暫卜，卜5 tμ r 碌貫質上匣疋深度大於5 m、較佳在2〇 m 與200 111之間且更佳在50 m與1〇〇 m之間；及 觸發該震源之構件。 13.如申請專利範圍第12項之裝置，其特徵在於該等感 測器由水聽器及受波器之一組合組成。 30 201027112 ^申請專利範圍第12項及第i3項中任一項之裝 :、徵在於該等移動構件及該等拉緊構件由無人艦组 成，每-電規之兩端中之每一者附接至一無人艦。 15_如申請專利範圍第12項至第"項令任一項之裝 置’其特徵在於該等感測器中之至少—者整合於該電欖中。 16_如申請專利範圍帛12項至第15項中任一項之裝 置’其特徵在於該等感測器中之至少一者藉由可撓性鏈結 而鏈結至該電纜。

   17·如申請專利範圍第12項至第16項中任一項之裝 置，其特徵在於該等用於將該電纜保持於一實質上恆定深 度處之構件包含以下元件中之至少一者：壓載容器、壓載 物、推進器及浮標。 18.如申請專利範圍第12項至第17項中任一項之裳 置’其特徵在於該等電纜具有一實質上為零的浮力。 ❹八、圖式： (如次頁） 31