[发明专利]近底拖曳式随机接收电缆地震数据采集系统与方法

说明书

本发明公开了一种近底拖曳式随机接收电缆地震数据采集系统与方法，该系统包括实验室控制台、拖曳框架和拖曳电缆；采集方法，包括系统配置、系统布放、数据采集、系统回收和数据处理等5个步骤。本发明采用在随机位置上排列接收道上的水听器的技术方案，具有减小有效道间距、提高横向分辨率以及高效采集的功能；采用多个子段组合连接设计，方便、灵活地完成系统的组合与扩展，对观测目标具有较强的适应能力。

技术领域

本发明涉及海洋地球物理探测领域，具体是一种近底拖曳式随机接收电缆地震数据采集系统与方法。

背景技术

海洋地质与矿产资源调查是一项基础性与战略性的调查活动，其中地震探测方法在海底构造与矿产资源调查中发挥着重要作用。常规海面拖曳地震距离海底距离较远、数据信噪比较低、横向分辨率不足诸多问题，一般很难应用于高分辨率地震勘查(如天然气水合物、硫化物等资源勘查等)中。

近年来，国内外研制出了多种近底拖曳式地震采集系统，如美国海军研究实验室的DTAGS、法国海洋开发研究院的SYSIF等，在高分辨率地震勘查中发挥了重要作用。这些系统最大的特点是将接收电缆置于近海底的位置接收地震信号，大大缩小了第一菲涅尔带半径，提高了地震资料的横向分辨率。尤其是与深拖震源(如亥姆霍兹共振器声源，200～1000Hz)配合使用的时候，探测效果更好。

深海拖曳对地震电缆的耐压性能、整体作业方式都具有较高的要求，深海水听器(特别是能用于3000～6000m作业深度的)技术要求高、需求量大、成本昂贵，进而带来电缆的造价十分昂贵，地震作业成本也较高。鉴于近海底拖曳电缆作业的巨大难度，如何降低深海拖曳电缆的研制成本(即使用一定数量的水听器尽可能提高电缆长度)，提高数据接收能力(即在一定电缆长度的前提下进一步提高数据的分辨率)和作业灵活性(即针对不同的目标调整电缆拖曳位置)是当前深海拖曳地震设备存在的一个重要挑战。

由此可知，近底拖曳式地震采集系统是一种有着重要发展前途的地震数据采集方案。如何降低设备和作业成本、提高作业灵活性是该方法现阶段需要解决的重要技术问题。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种近底拖曳式随机接收电缆地震数据采集系统与方法。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种近底拖曳式随机接收电缆地震数据采集系统，该系统由实验室控制台、拖曳框架和拖曳电缆组成；

所述实验室控制台包括采集控制器、采集工作站、导航模块、不间断电源。采集控制器通过光电复合缆与拖曳框架中的采集控制仓连接，主要完成信号的搜集整理、光电信号转换、信号解译与控制；采集工作站用于系统参数设置、数据显示与数据存储，并通过导航模块接入高精度导航信号，通过采集控制器传输至水下采集控制仓；不间断电源为其他设备提供稳定的电源接入服务。

所述拖曳框架为连接实验室与接收电缆的中间环节，提供各种信号转换与控制等功能；包括电源模块和水下控制仓、超短基线声学信标以及姿态仪和深度计模块。电源模块提供拖曳电缆所需的电源。水下控制仓包括功放模块、采集控制模块和推进控制模块；其中，功放实现传输信号的放大功能；采集控制模块连接拖曳电缆，并提供数据的传输与深度调节模块的控制；推进控制模块与深度计、姿态仪和螺旋桨连接，根据获得的姿态和深度计的数据控制螺旋桨的转动，实现拖曳方向上的位置控制，进而实现震源和电缆的相对位置的控制。超短基线信标接收来自采集船声学基阵的信号，提供水下拖曳框架的高精度声学定位功能。