[发明专利]一种基于拖缆搭载的海洋地震探测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于拖缆搭载的海洋地震探测系统及方法。系统包括母船、震源和自容式水听器阵列；所述的母船分别连接一条导缆和拖缆；震源由导缆拖拽；自容式水听器阵列利用固定装置固定在拖缆上；所述的自容式水听器阵列位于震源下方。相比较于常规的信号采集电缆，基于拖缆搭载的采集方式有效地实现了近海底观测的目的，提高地震资料的横向和纵向分辨率。自容式水听器的自主供电和存储功能极大地提高了采集方式的灵活性，可针对于不同探测目标有针对性的进行设计，且兼具成本低、操作方便等特点。

技术领域

本发明属于海洋地震勘探领域，具体涉及一种基于拖缆搭载的海洋地震探测系统及方法。

背景技术

目前的海洋地震勘探中，震源(如气枪)和采集系统(如水听器)一般布设于水下几米到几十米，震源信号传输到海底再经反射后到达采集系统，双程的水中传播，导致所记录的信号微弱，同时由于水听器距离探测目标较远，横向分辨率降低，而且近海面采集容易受到涌浪等的影响，信噪比偏低。此外，常规的采集方式，震源和水听器无法实现零偏移距采集，造成了海底浅层信号的缺失。

偏移距的存在导致信号到达不同水听器时间不同，通常会采用动校正来消除这种差异，不同偏移距对应的动校正量可表示为：

其中，x为偏移距，c为水中声速，t₀为自激自收时间。由于海底浅层速度相对偏小，相同偏移距x造成的动校拉伸也会更加严重，因此，近偏移距数据对于海底浅层尤其是浅水区域至关重要。

地震资料横向分辨率通常由第一菲涅尔带决定，其半径d表达式为：

其中，h表示激发点和接收平面的最小距离，λ为子波波长。对于同样的震源信号，h越小，则可以识别的横向目标半径越小，分辨率越高。

而纵向分辨率与信号频率有关，频率越高对于薄层的识别能力越强。地震勘探可以识别的最小尺度Δh与频率的关系可以表示如下：

Δh＝λ/4, (3)

由于随着传播距离的增加以及传播介质的吸收作用，高频能量被迅速衰减，可识别的地层厚度增加，相应纵向分辨率也会下降。如何通过缩减信号传播距离降低能量衰减对于分辨率的提高有很重要的意义。

综上所述，无论是横向还是纵向分辨率都由于受到水层以及传播距离的影响而降低。开展基于拖缆搭载的数据采集可明显降低水层的影响，从而有效改善地震资料的分辨率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于拖缆搭载的海洋地震探测系统及方法。

本发明基于拖缆搭载的海洋地震探测系统包括母船、震源和自容式水听器阵列；所述的母船分别连接一条导缆和拖缆；震源由导缆拖拽；自容式水听器阵列利用固定装置固定在拖缆上；所述的自容式水听器阵列位于震源下方，且自容式水听器阵列距离海底5-120m；自容式水听器阵列包括若干容式水听器；所述的固定装置包括第一喉箍、第二喉箍和连接两喉箍的连接杆；自容式水听器穿过第一喉箍并由其紧固，拖缆穿过第二喉箍；通过第二喉箍的紧固固定自容式水听器与拖缆的位置，并可通过松开和移动第二喉箍，调节自容式水听器在拖缆上的位置。

优选的，所述的拖缆的末端连接有辅助设备；所述的辅助设备为AUV、ROV或者摄像拖体，根据海底地形特征调整深度。不同的辅助设备可保证最深处水听器距离海底深度维持在5m-120m之间，这样就极大地缩短了信号到达采集系统的距离，横向分辨率得到提升，高频能量衰减减少，纵向分辨率也得到改善，此外受到涌浪的影响也变小，信噪比会得到很大程度的改善。

优选的，所述的自容式水听器通过至少两个固定装置与拖缆相连，以保证自容式水听器的平稳。

优选的，所述的连接杆采用减震材质。减少航行过程中拖缆振动对于反射信号的影响，降低振动的影响。