[发明专利]组合的脉冲和非脉冲震波源

说明书

相关申请的交叉引用

不适用

联邦资助研究或开发相关的声明

不适用。

技术领域

本发明通常涉及海洋震波勘探领域。更具体地，本发明涉及加强了低频能量输出的海洋勘探的震波能量源。

背景技术

海洋震波勘探包括配置水体中的震波能量源，致动所述源并检测从水底以下的岩层中的声阻抗边界反射的震波能量。海洋震波勘探中使用的典型震波能量源是气枪阵列。气枪阵列包括多个个体气枪，每个气枪连接到压缩空气源或压缩气体源。每个气枪包括以选择的压力存储压缩空气或压缩气体的室以及在预定时间释放压缩空气或压缩气体的远程可操作阀。通过释放压缩空气或压缩气体在水中产生的震波能量的频率尤其与室的体积相关。在授予给Chelminski的专利号为4,472,794的美国专利中公开了示例气枪。

本领域已知，气枪阵列的最低频率是最大气枪的气泡振荡周期的倒数。经修改的Rayleigh-Willis公式准确地预测了单个气枪的气泡振荡周期，如下：

其中，是气泡周期，是气枪的空气或气体充气压力，是气枪室的体积，是大气压力，是水密度，是地球的重力加速度，是气枪在水中的深度，是基于上述所有参数的测量单位的常数。

对于具体深度和具体气枪室压力，可以通过增加最大气枪的室体积在低频端扩展气枪阵列的带宽。根据等式(1)，明显的是，气泡周期与阵列中最大气枪的室体积的立方根成比例。实际中，本领域已知的气枪阵列不产生低于8 Hz的实际震波能量。尽管可以产生能够产生低于8 Hz的实际震波能量的气枪阵列，但是能够产生这种低频震波能量的气枪的室体积将大到在其他实际限制中尤其需要大大增加压缩空气或压缩气体源的尺寸。气泡周期等式显示了通过增加充气压力使用相同室体积同样可以增加气泡周期。具有这种可能性的问题在于：在较高的充气操作压力下气枪变得更加不可靠。因此，需要一种在不需要增加压缩空气或压缩气体的体积或压力的情况下在低于大约8 Hz的频率发出更多能量的海洋震波能量源。

发明内容

一种根据本发明的一方面用于地下岩层的震波勘探的方法，包括：致动接近岩层的脉冲震波能量源。在经选择的时间延迟后，致动非脉冲震波能量源。检测脉冲和非脉冲震波能量源中的每一个的近场波形。从近场波形确定脉冲和非脉冲震波能量源的组合输出的远场波形。通过对检测到的震波信号与远场波形去卷积来确定地下岩层的脉冲响应。

根据下面的描述和随附的权利要求，本发明的其他方面和优点将是明显的。

附图说明

图1是包括气枪阵列和海洋震波振动器的震波数据获取系统。

图2是根据本发明的示例方法的流程图。

具体实施方式

以最一般的术语，根据本发明的方法包括使用与非脉冲震波能量源（其中，每个致动的能量分散在相对长的时间间隔而不是在单个短持续时间事件中）组合的脉冲震波能量源（在单个短持续时间事件中将其所有能量基本传递到地下的源）。所组合的脉冲和非脉冲源被组合使用，从而通过来自非脉冲源的低频震波能量来补充由脉冲源发出的低频例如低于大约8 Hz的相对低幅值震波能量。

图1示出包括脉冲震波能量源（在当前示例中是气枪阵列14）和非脉冲震波能量源（在当前示例中是海洋震波振动器26）的震波获取系统。在诸如湖泊或海洋的水体11中配置该系统。震波勘探船10可以被配置为在水11中牵引某些或全部系统组件。在其他示例中，单独的船（未示出）可以牵引某些系统组件。勘探船10通常包括以12所示并且为了方便被称为“记录系统”的设备，其具有组件（为了清楚示出而没有单独示出这些组件）以便执行下述功能：确定勘探船10和所牵引系统的各种组件的大地位置；在选择的时间致动气枪阵列14和振动器26；响应于气枪阵列14和振动器26发出的震波能量记录由多个震波传感器28（下面将进一步解释）中每一个所检测到的信号。从水底30以下的岩层中的声阻抗边界32, 34反射所检测到的震波能量。

震波气枪阵列14可以包括漂浮设备16以向阵列14提供浮力，从而使阵列14在水11中所选择的深度移动。漂浮设备16可以被连接到框架18。框架18可以是图1所示的U形。多个个体气枪20可以从框架18的底部悬浮或附连到框架18的底部。如本领域所知，气枪20可以具有不同的充气室尺寸，从而当各个气枪20被致动时由阵列14发出的震波能量将具有相对宽的频率范围。授予给Pramik并且与本发明共同拥有的专利号为7,457,193的美国专利中描述了配置在如图1所示的U形框架上的典型地震气枪阵列。