[发明专利]混合地震数据采集设备及相应方法

说明书

提出一种地震数据采集设备(400)，其用于放置在海底，该地震数据采集设备(400)包括：聚合物壳体(412)，该聚合物壳体(412)限定了容纳数据采集系统(440，444，445)的至少一部分的腔室；以及金属装置(414)，聚合物壳体(412)被捕获在该金属装置(414)中，金属装置(414)包括两个金属梁(4141，4142)，这两个金属梁(4141，4142)在聚合物壳体(412)的相反两侧面上延伸。还提出一种用于组装这种设备的方法以及一种用于海床地震数据采集的相应方法。

技术领域

本文公开的主题的实施例总体涉及用于海床地震采集的方法和设备，并且更具体地涉及海底节点(ocean bottom node)。

背景技术

地震数据采集和处理可以用于生成地面下方(地下)的地球物理结构的剖面图(profile)(图像)。虽然该剖面图不能提供油气储层的精确位置，但是它向本领域受过训练的人员建议这种储层的存在或不存在。因此，例如对于需要确定油气储层在哪里的那些人来说，提供地下的高分辨率图像是重要的。

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样的高分辨率图像。如图1所示，地震采集系统100包括多个海底节点102，该多个海底节点102通过各种手段分布在海底101上。每个海底节点102例如包括用于检测压力波的水听器104、用于处理检测到的波的处理器106、用于存储地震数据的存储器108、以及用于向这些部件提供电力的电源110。船舶120拖曳一个或多个地震源122，该一个或多个地震源122相对于海面121位于水中特定深度处。地震源122被构造成生成地震波124。地震波124传播到地下126中，并且在地下的各种界面128处被反射和/或折射。反射波130然后被水听器104检测到，并被记录在海底节点102的存储器108中。

传统的海底节点是基于它们操作的水深和所需的自主性(autonomy)来设计的。一般而言，对于部署方法使用例如美国专利No.6,024,344中描述的绳上节点技术(Node-On-ARope technique)的浅海水深，需要较低的自主性。然而，对于节点通常由远程操作车辆部署和定位的深水应用，则需要长的自主节点，因此需要更多的电池容量。为了解决这两个不同的要求，大多数现有节点被设计成具有两种不同的构造，一种用于浅水，一种用于深水，这涉及不同的电池容量、尺寸和体积。

浅海海底节点除了包括水听器之外还包括用于检测地震波的地震检波器(geophone)。在小于300米深度的水中使用的节点被认为是浅海海底节点。地震检波器传感器是质点运动传感器(particle motion sensor)，并且该质点运动传感器检测水质点的速度(如果被实施为地震检波器)或加速度(如果被实施为MEMS)，并且可以是全向的或单向的。根据节点构造，浅海海底节点可以集成有一个或多个质点运动传感器和一个水听器。由于万向节安装的地震检波器的固有限制，优选地集成有3C质点运动传感器。

对于深水地震采集(最常见的是从700米到3,000米)，需要高电池自主性，因为节点需要在很长一段时间内被放置在海底。用于这种节点的壳体还需要是重的且坚固的，通常由钛材料制成以避免由于高流体静压(hydrostatic pressure)而引起的腐蚀和壳体变形。通过使用用于抵抗高压的增强元件，也会使节点设计的尺寸过大。因此，这样的节点非常昂贵。

对于浅海水深，钛材料的使用以及尺寸过大的形状不是必要的。因此，由于用于浅海水深的OBN被部署在较浅深度处并且用于较短时间的操作，所以可以将较便宜的材料用于壳体，例如，聚合物材料。然而，观察到即使用于小于100米的部署深度，对于浅海OBN，聚合物壳体也会变形并且水会渗入壳体内，从而损害了所容纳的电子装置。另外，在一些情况下，聚合物壳体的重量太轻，并且浅海OBN可能无法实现与海床的良好接触。

因此，需要设计一种用于浅水操作的改进的OBN，其在重量、成本、紧凑性和可靠性之间具有更好的折衷。

发明内容