[发明专利]基于单向水声测距的海洋地震拖缆位置测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋地震拖缆位置测量方法，尤其是一种基于单向水声测距的海洋地震拖缆位置测量方法，属于海洋地震勘探技术领域。

背景技术

海洋地震勘探系统通常由海洋地震勘探船、地震源、海洋地震拖缆和拖缆控制装置组成。海洋地震勘探船通常为一艘或数艘水面船舶。地震源通常为气枪或阵列气枪。海洋地震拖缆，简称拖缆，通常为一根或数根长约数千米的水下电缆，其内部安装有水听器阵列，用于接收地震反射波。拖缆控制装置用于控制海洋地震拖缆的位置，按照安装位置，其可以划分为缆首导向器、拖缆控制器和缆尾浮标，分别用于对拖缆首部、中部和尾部位置的控制。

在海洋地震勘探过程中，地震源和海洋地震拖缆由海洋地震勘探船拖曳，以3-5节的航速航行。地震源以一定时间间隔发射，产生的地震波通过海水传播至海底地质构造中，在两种地层的分界面上发生反射，地震反射波由安装在拖缆中的水听器阵列接收，形成地震数据。将上述地震数据连同拖缆的位置数据输入海洋地震数据解释系统中，便可以得到目标海域的海底地质构造。

海洋地震拖缆的位置数据由海洋地震拖缆位置测量系统测得。但是，海洋地震拖缆长约数千米，任何拖缆位置测量系统和方法都不可能对拖缆上各点实施测量，而只能对拖缆上某些兴趣点实施测量，并使用插值的方法估算海洋地震拖缆各点的位置。

已有技术中，专利号为6839302B2的美国专利公开了一种海洋地震拖缆位置测量系统，并公开了一种应用在该系统中的海洋地震拖缆位置测量方法。该专利设计了一种水声测距分段。该水声测距分段沿拖缆长度方向，以一定间隔嵌装在拖缆中，每个水声测距分段内部安装有一个声波发射器和一个声波接收器。该专利采用的位置测量方法如下：各水声测距分段中的声波发射器向其它水声测距分段中的声波接收器发射特征声波信号并记录发射时间，各水声测距分段中的声波接收器接收其它水声测距分段中的声波发射器发射的特征声波信号，识别后分别记录各特征声波信号的接收时间；根据各特征声波信号的发射、接收时间差和水中声速，可以得出各水声测距分段之间的距离；将上述各水声测距分段之间的距离进行综合计算，可以得出各水声测距分段之间的相对位置；若已知任意一个或数个水声测距分段的绝对位置，则可以得出各水声测距分段的绝对位置，并由此算出拖缆各点的位置。这种拖缆位置测量方法需要拖缆位置测量系统在各水声测距分段中安装声波发射器，但水声测距分段嵌装在拖缆中，其内部的空间有限，无法安装大功率声波发射器，导致水声测距作用距离较短，需要安装很多水声测距分段；需要拖缆位置测量系统在各水声测距分段中安装声波发射器，声波发射器在工作时会干扰临近的水听器阵列。

专利号为03811783.5的中国专利公开了一种海洋地震拖缆位置测量系统，并公开了一种应用在该系统中的海洋地震拖缆位置测量方法。该专利设计了一种表面装置。该表面装置由海洋地震勘探船拖曳航行，其内部安装有一个GPS接收机和一个声波发射器。该专利还设计了一种声波接收设备。该声波接收设备沿拖缆长度方向，以一定间隔固定安装在拖缆外部，其内部安装有一个声波接收器。该专利采用的位置测量方法如下：各表面装置接收GPS信号以确定自身的位置，并通过声波信息信号将其自身的位置信息向水中发射，各声波接收设备接收各表面装置发射的声波信息信号；每个声波接收设备仅需接收到三个不同的表面装置发射的声波信息信号，通过解码、计算便可以得出其自身的位置，并由此算出拖缆各点的位置。这种拖缆位置测量方法需要拖缆位置测量系统使用声波信息信号，在提高测量精度的同时，极大地增加了测量系统、测量方法复杂程度，使设备成本急剧升高；需要拖缆位置测量系统在拖缆外部安装声波接收设备，声波接收设备会导致水流流动噪声，干扰临近的水听器阵列。

发明内容

为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明提供一种基于单向水声测距的海洋地震拖缆位置测量方法。该测量方法选取以一定间隔安装在海洋地震拖缆中部的各拖缆控制器作为兴趣点实施测量，并使用插值的方法算出海洋地震拖缆各点的位置。