[其他]宽频带互耦水中震源阵列及其实施方法

说明书

概括地说，本发明与地震勘探有关。更具体地说，本发明涉及一种由彼此相隔一临界距离的若干单个震源组成的水中震源阵列，还涉及利用彼此相隔这样一个临界距离的若干水中震源产生地震脉冲的方法。

在水中地震勘探时，将一个或几个震源放置在水体中并引爆，使之向水中释放声能，从而产生地震脉冲，或者说振动波。它们向水体下面的地下地质岩层中传播。这些脉冲经过水体向水体下面的地质岩层中传播并以声波形式反射回来。一个由检波器、水听器或其他类似设备组成的阵列，检测这些反射声波并将它们转换成电信号。把这些电信号记录下来供以后分析解释之用。通过对这些记录信号的分析能够得出地下地质岩层的结构以及在这些岩层中的储油体。

在这里及在权利要求中使用的“水”字的含义包括沼择水、泥浆、低、湿地中的水，以及含有足够的水从而能在其中操作本发明所用的水中震源的任何其他液体。

在一种陆地地震勘探方法中，将一个水中震源放置在平时钻井作业中使用的浅水池或泥浆池中。由放在地面上的检波器检测水中震源产生的反射声波脉冲。也可以把检波器放在附近的井孔内。在这项技术的一个变体中，由放在水池或泥浆池中的水听器来检测反射声波脉冲。

有许多用于在水体中产生声波脉冲的传统的水中震源。例如，可利用炸药（如黄色炸药）来产生进入水体下岩层的强脉冲。另一种传统的水中震源是利用通过一个水面下的电极的一组电容器放电，来产生一个迅即消失的爆发性气泡。当希望从近地表地质岩层得到高分辨力的响应时通常使用这种产生声波脉冲的方法。

使用爆炸性气体（例如丙烷与空气的混合物或丙烷与氧气的混合物）在引燃时产生声波脉冲的水中震源已经得到广泛的承认。爆炸性气枪的主要类型包括：（1）其工作方式是在一柔性隔板的后面引爆混合气，而该隔板又与水接触，从而产生声波脉冲。US-3800907给出了一种在地震振动传输中用的可换置的振动膜结构，具体地说，一种用于传输地震源产生的强能量脉冲的金属或合成的振动膜;（2）其工作方法是让气体爆炸产生的气泡直接传入水中。前一种气枪的一个实例的描述见1972年4月25日颁发给Neal等人的美国3，658，149号专利，而后一种气枪的一个实例的描述见1980年3月18日颁发给Kirby的美国专利4，193，472。

利用高压气体代替爆炸性混合气体的各种声波能源也在工业界得到广泛的承认。开口排气式压缩气枪的典型设计可见1972年4月2日发给Chelminski的美国3，653，460号专利和1979年2月27日发给Baird的美国4，141，431号专利。一个用于水中地震勘探的典型压缩气枪包括一个外罩，它含有一个气室，用于在高压下封闭住一定量的压缩气体。气室装有一个阀门，当气室内的压强增大时，该阀门是关闭的。一旦气枪被“引爆”，阀门即迅速打开，于是使压缩气体从气室向外扩张，经过外罩上的排气孔进入周围介质，从而产生一个声波脉冲。

一种特殊的压缩气枪-空气枪-已作为水中地震能源被广泛使用。典型的空气枪具有上面描述的压缩气枪结构，只是使用的压缩高压气体是空气。在典型情况下，这种空气枪中的压缩空气在释放到水中产生所需声波脉冲之前保持其压强在2000至6000磅/平方英寸的水平。

惯用的空气枪通常包括一个圆柱状套筒，上面有若干排气孔，当气枪中的阀门打开时，压缩气体便通过这些排气孔释放出去。这些水下压缩空气枪的排气孔结构可以是多种多样的。在一种通用的结构中，把4个排气孔对称地排列在压缩气枪圆柱状套筒的表面上。可以从伯尔特技术公司（BoltTechnolgyInc.，设在康涅狄格州的Norwalk）买到的PAR空气枪是装有4个对称分布排气孔的空气枪的一个实例。在另一种结构中，通过一个围绕压缩气枪周边延伸360度的排气孔释放压缩空气。装有这种360度排气孔的空气枪的一个实例是由地球物理服务公司（GeophysicalServicesInc.，设在德克隆斯州的Dallas）设计的外罩式空气枪。在外罩式空气枪中，一个与气枪套筒同轴的往复式阀门沿套筒外表面滑动，用以打开和关闭这个360度排气孔。