[其他]分布式海洋地震源控制系统和方法

说明书

本发明涉及控制和监视一组海洋地震源（以下称为一个“组合源”）的方法与仪器，具体地说，本发明涉及通过从船体到置于海洋地震组合源附近水中的电子部件的传输通讯线路来传送数字式源控制信号的方法和仪器。电子部件产生源触发信号并传给该组合源中选定的各个地震源。放置在组合源的各个源内或源附近的传感器所产生的数据传送给电子部件进行处理，转换为数字形式，再传输给船体。

在海底和其它水下区域的传统勘探技术中，一条船拖着一个或多个能够在水中产生声能的地震源。通常用空气枪作为地震源，虽然还有许多其它类型的市场上可买到的合适的海洋地震源，诸如水枪或套筒式爆炸装置。由空气枪产生的冲击波穿过水和海底，进入水下的地质结构中。每个地质结构反射每一冲击波的一部分能量，它们被拖在船后面的长条状物体上的声接受器（称为“水中地震检波器”）所感受。在船上录下由水中地震检波器所产生的信号。然后分析所记录的数据来提供关于该地质结构的构造以及在那些结构中石油贮藏的信息。

本文中所用术语“水”的含义包括沼泽地的水，泥浆和含有足够水份使本发明可以实施的任何其它流体。

在地震勘探船后面拖着的组合源中可以有多至50个以上的空气枪。一个典型的组合源可以有4至12个空气枪。这些空气枪充以压缩空气，一般每隔几秒钟点一次火。为了改进由这样的空气枪产生的冲击波的质量，每个组合源中的空气枪可以有不同的气室，其大小由40立方英寸到400立方英寸以上。对每个组合源所选的气室大小，由地质结构中的岩石类型以及所要求的穿透深度和分辨率决定。

为了给空气枪提供电子控制信号和压缩空气，一种常用的技术是用一根单独的空气管道和一根单独的电缆从勘探船连到每一个空气枪。例如，切尔明斯基（Chelminski）的美国专利U.S.4，038，630（1977年7月26日）公开了由勘探船上拖下来的一个空气枪组合源和通过捆成一捆的单独的空气管道和单独的控制电线给空气枪供应空气和电子控制信号。由于一个组合源一般包含至少四个空气枪，并且可能包含12个或12个以上的空气枪，所以通向该组合源的这一捆空气管道和电线一般非常笨重，非常不方便。为了在空气枪组合源和拖该组合源的勘探船之间提供牢固的机械连接，切尔明斯基提出在这捆空气管道和电线之外再使用一根单独的牵引缆索。同时使用一根牵引缆索和一捆空气管道和电线是极其不方便的。

另一种常用技术是用一根大直径的输送空气的软管把压缩空气从地震勘探船上的储气箱输送到组合源上的一个多分支管路，再由小的分布式管道输送给组合源中的每一个空气枪。每个空气枪的控制电线、加强拖船与拖着的空气枪组合源之间机械连接的缆索与该输送空气的软管捆在一起，组成一根连接该组合源与该勘探船的脐带式缆索（本文中也称之为“脐带”）。图1是一根普通的这种脐带式缆索的横截面图，所取的截面垂直于脐带的纵轴。图1的脐带1包括输送空气的软管3、与金属导线5相同的16根电线，用加强抗拉强度的部件6、7、8包起来的钢骨架2，以及电绝缘的保护封套9、10和11。钢骨架2包住供气管12。形如图1所示的普通脐带操纵不方便，并且由于含有许多单独的电线也难于和终端设备相连。

一般情况下，海洋地震源（或若干组合源）以某种方式靠近水面放置。通常，这些组合源由长的链条或类似的设备悬挂在一般是园形的、梨形的、或者园柱形的浮标上。例如，吉尔斯（Giles）的美国专利U.S.3，491，848（1970年1月27日）公开了由一条船拖着一根第一缆索，沿着该缆索放置了许多漂浮部件，同时拖着一根第二缆索，沿着该缆索放置了同样个数的海洋地震源。每个地震源用一根单独的绳索悬挂在相应的漂浮部件下面。

通常，将一个海洋地震源（或组合源）放在偏离拖船航路的侧边某一向后距离的位置上，所用的方法是由该船拖一个适用的扫雷器（可以从市场商品中选择），并且在该扫雷器下面悬挂一个或多个地震源（或者在该扫雷器后面拖一个或多个地震源）。例如，伊特里阿（Itria）等的美国专利U.S.4，087，780（1978年5月2日）公开了在一只地震勘探船后面用一根拖绳拖着一个可操纵的扫雷器，并且在该扫雷器下面悬挂一个或多个空气枪。