[发明专利]具有可移除声学声波发射器的海底节点

说明书

一种收集地震数据的海底节点(200)，该海底节点包括：包括电子器件壳体(402)以及声波发射器壳体(408)的复合壳体(202)、位于电子器件壳体(402)内部的电子器件以及构造成向电子器件供应电力的电池组(420)。声波发射器壳体(408)向环境水永久敞开，而电子器件壳体(402)相对于环境水密封，并且声波发射器壳体(408)构造成选择性地并且直接附接至电子器件壳体(402)。

技术领域

本文公开的主题的实施例总体涉及海底地震采集的方法和系统，并且更具体涉及这样的海底节点：该海底节点构造成收集地震数据并且具有放置在海底节点的复合壳体内部的可移除声学声波发射器。

背景技术

地震数据采集和处理可以用于产生地下(地下层)的地球物理结构的剖面(图像)。虽然该剖面无法提供油气储层的精确位置，但是能向本领域受训人员表明这种储层是否存在。因此，向例如需要确定油气储层的所在位置的人员提供地下层的高分辨率图像是十分重要的。

对于海洋采集，可以利用现在讨论的地震采集系统来获得这种高分辨率图像。如图1所示，地震采集系统100包括通过各种方式分布在海底101上的多个海底节点102。每个海底节点102包括例如对压力波进行检测的水听器104、对检测到的波进行处理的处理器106、对地震数据进行存储的存储器108以及向这些部件提供电力的电源110。船只120在相对于海洋表面121的水中的特定深度处拖曳一个或多个地震源122。地震源122构造成产生地震波124。地震波124传播至地下层126中并且在地下层的各种界面128处被反射和/或折射。然后，反射波130由水听器104检测，并且被记录在海底节点102的存储器108中。

出于各种原因，节点的可靠自主定位可能是必要的，并且通常的解决方案是在每个节点(参见图1中的节点102')中存在声学声波发射器112，该声学声波发射器构造成发送用于例如通过三角测量来定位节点的声学信号。声波发射器112连同其它电子器件当前或者完全并入节点的壳体内部(例如参见图1中的节点102')，或者声波发射器112利用线缆114附接至节点102”(同样如图1所示)。注意的是线缆114可以在两个节点之间延伸，并且声波发射器112可以附接至该线缆。

这两种方法(即，完全部署在节点壳体内部的声波发射器，以及利用线缆附接至节点的声波发射器)中的每一种都有其自身的缺点。第一种方法不灵活并且昂贵，这是因为每个节点都具有永久锁定在壳体内部的声波发射器。然而，存在只需要某些节点具有声波发射器而不是每个节点都需要具有声波发射器的情况。对于这种情况，不存在容易的方法将声波发射器从不需要声波发射器的节点102'移除。因此，即使当地震勘测应该具有一些没有声波发射器的节点时，所有节点都具有内部的相应声波发射器。另外，由声波发射器产生的声学信号受到节点的壳体的负面影响，该壳体由厚实并且耐用的材料制成，以便抵抗存在于海底的巨大压力。

第二种方法面临不同问题，由于声波发射器与节点之间的连接为柔软的(即，缆线或线缆)，因此当节点着陆于海底时，声波发射器可以自由采取各种姿态(注意的是，声波发射器通常附接至连接两个节点的线缆)。对于该方法，声波发射器可能以发射头部着陆至海底处的沙中，或者不期望的着陆于节点下方。另外，在地震勘测之前，需要将声波发射器手动附接至母船上的期望节点，这一操作耗时并且容易出错。

此外，现有节点基于现有节点操作的水深和所需的续航时间(autonomy)来设计。一般而言，如果在使用例如美国专利No.6,024,344中所述的绳上节点技术(Node-On-ARope)的部署方法的情况下，则浅水深度的续航时间要求较低。该部署方法需要对节点进行声学定位，因此需要使用专用的声波发射器。然而，通常由ROV来部署和定位节点的深水应用需要长续航时间节点，使得这些节点需要更多的电池容量，但不需要声学定位。为了解决这两个不同要求，大多数现有节点设计成具有两种不同构造，一种用于浅水并且一种用于深水，这一构造涉及不同的电池容量、尺寸和体积。