[发明专利]一种随机接收的垂直电缆地震数据采集系统与方法

说明书

本发明公开了一种随机接收的垂直电缆地震数据采集系统与方法，该系统包括由下至上依次连接的固定与释放段、动力与工作段、拉直与定位段；该方法包括系统配置、系统布放、数据采集、系统回收和数据处理五个步骤。本发明采用在随机位置上安装接收道上的水听器的技术方案，一定的水听器数量可以获得更长的垂直电缆长度，提高了可观测范围，降低了研发成本；相同长度、相同数量的水听器，随机位置接收可以实现小道间距地震探测效果；深海小型推进器可以调整电缆在水下的姿态，更有利于获取不同目标地质体的反射地震信号。本发明系统工作稳定、灵活性高，可以根据不同的勘查目标连接多个电缆接收段，满足不同类型和尺度的深海地质与矿产资源勘查需求。

技术领域

本发明涉及海洋调查领域，具体是一种随机接收的垂直电缆地震数据采集系统及方法。

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、信噪比较低等原因，分辨率一般只能满足浅海工程勘查的需求，无法满足深海大洋高分辨率探测的需要。

近年来，国内外垂直电缆地震(Vertical Cable Seismic,VCS)提供了一种深海和大洋高分辨率、高信噪比探测的一种手段。但国外的垂直电缆一般与海底地震(OceanBottom Seismometer,OBS)连接使用，也有用于硫化物调查的固定于海底的垂直缆，最大工作水深为2000m。国内的垂直电缆主要有两类，可独立使用或拖曳使用，但主要用于近海工程勘查和军事目标监测中。当前垂直电缆都是采用其长度和道间距固定的一体化电缆设计方式，造成设备的灵活性不足，对不同大小和尺度的探测目标适应性收到限制，且发生故障容易造成整条电缆无法工作。另外，深海大洋地震探测是一项十分昂贵的科研与调查活动，作业区域一般较远(目前如我国主要集中于西南印度洋、大西洋、太平洋等海域)，且深海探测对装备的耐压性和整体集成都具有较高要求，加上其技术垄断，设备研制难度较大，造价十分昂贵。多条电缆探测的作业模式更加剧了探测活动的成本。

由此可知，垂直缆虽有高分辨率、高信噪比探测的优点，但设备的灵活性和造价成本使得垂直缆在深海大洋地质构造和矿产资源调查为目的的地震探测中仍然受到极大的限制。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种随机接收的垂直电缆地震数据采集系统及方法。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种随机接收的垂直电缆地震数据采集系统，该系统包括由下至上依次连接的固定与释放段、动力与工作段、拉直与定位段；

所述固定与释放段包括通过凯夫拉绳依次连接的重锚、带测距功能的声学释放器、压力传感器和第一浮球组；所述重锚用于将系统固定于海底表面，所述声学释放器用于完成系统回收，所述压力传感器用于记录压力数据，所述第一浮球组用于拉直系统避免下方设备触底；

所述动力与工作段包括供电与控制平台、数据接收电缆和第二浮球组；所述数据接收电缆中安装有负责记录震动信号的水听器和负责记录所在位置姿态的姿态仪，水听器在数据接收电缆中的位置是随机分布的；所述供电与控制平台用于完成系统供电和系统控制工作，在供电与控制平台上方安装第二浮球组；

所述拉直与定位段包括使用凯夫拉绳连接起来的用来确定所在点位置的声学应答器和用于拉直整套系统的第三浮球组，所述第三浮球组位于整套系统的最顶端。

进一步地，所述固定与释放段中，所述带测距功能的声学释放器使用两套设备组合工作，提高系统释放的可靠性，两个释放器的释放钩之间通过钢链相连，且钢链穿过钢环，钢环通过凯夫拉绳连接重锚。

进一步地，所述动力与工作段中，所述水听器的分布利用分段随机采样策略进行设计；数据接收电缆是分段连接起来的，实际组缆中使用多个子段进行连接；设水听器个数为n，密集的等间隔网格点数为N，所述水听器随机分布于N个等间隔网格位置中的n个随机位置上，水听器布置方案如下：