[发明专利]海洋地震学测量中船舶移动影响的校正方法及装置

说明书

本发明总地涉及海洋地震等，其中移动的船舶产生地震波并检测其反射。更具体地，本发明涉及用于船舶移动的检测地震波的校正。

地震学领域集中致力于使用人工产生的弹性波来定位矿层，如碳氢化合物、矿石、水及地热储藏。地震学亦用于考古之目的并用来获得工程的地质信息。勘探地震学可提供数据，当它与另外可得到的地球物理、钻孔及地质数据相结合时可提供关于岩型的结构及分布和它们内含的信息。

许多石油公司依靠地震学测量数据的分析选择将投资营建石油勘探钻井的地点。尽管地震学数据用于描绘地质结构而非直接地发现石油，但地震学数据的收集已成为选择勘探及开发矿井地点的不可缺少部分。经验表明，使用地震学数据大大地改善了成功投资的几率。

地震学数据的采集将在陆地上及海上按程序进行。在海上，地震学船舶当其向前移动时使用船后方的飘带或缆绳。该飘带包括总地如图1中所示构型的多个接收器。飘带110跟在船100后面移动，船沿箭头101方向移动。如图1中所示，源112也拖在船100的后面。源112及接收器114通常展开在海平面70以下。飘带110也包括电缆或光导纤维缆，用于使接收器114及船100上的地震学设备相连接。飘带通常由25至100米长度的绳段构成，及包括多至35或更多均匀间隔的接收器组。飘带可为数英里长并且通常一个地震学船后面跟随多个飘带以增加地震学数据的采集量。数据在接收器114附近被数字化并通过电缆以每秒7(或更高)百万数据位的速率发送给船100。船上的处理设备控制尾随源及接收器的工作并处理收集数据。

地震学技术可估算海表面70及海表面下层结构、如低于海床63的结构层60之间的距离。通过估算到海下结构层的距离，可以确定出该结构层的几何或地形状况。一定的地形特征将指示石油和/或天然气的储藏。

为了确定到达海下结构层60的距离，源112发射地震波115，它被海下结构60反射。反射波被接收器114检测到。通过确定地震波115从源112进行到海下结构60并到接收器114的时间间隔，可以获得对到达海下结构60的距离的评估。

在海洋地震学中使用的接收器被通称为水听器(hydrophones)或海压听收器，并通常使用压电传感器构成。合成压电材料，如硅酸钡，钛酸钡或铌酸铅(leadmataniobate)通常被使用。压电材料片当遭受到机械弯曲时将在两对立面上发生电压差。这些表面上的薄电镀层允许对该器件形成电连接，由此可以测量这些电压。该电压正比于作为通过水传播的地震波能量结果的、由接收器受到的机械弯曲或压力变化的量。可以获得各种类型的水听器，如盘式水听器及圆柱型水听器。

对于地震学测量使用了两种类型的地震波源来产生地震波。第一类型的源包括脉冲源，它产生高能短时间宽度的脉冲。由源发射脉冲到由接收器检测反射脉冲之间的时间用于在勘测中确定到达海下结构层的距离。脉冲源及相应的数据采集及处理系统是相对简单的。但是，在某些情况下，地震学技术使用脉冲源所需的能量幅值可能对源112紧邻的海洋生物有害。

与脉冲源有关的环境保护导致使用另一类型的地震波源，它产生低幅值的振动能量。使用这种源的测量技术被称为高保真度震动地震波(“HFVS”)技术。不是将高幅值压力脉冲在很短时间周期中压入海洋，振动源是在典型为5及7秒之间的时间周期上发射低幅值压力波。此外，振动源的频率可从5至150HZ地变化，尽管具体的低及高频？系统而异。源的频率可相对时间线性地或非线性地变化。频率的变化通常称为“扫频”。因此，扫频在5从150HZ之间及其周期为5至7秒。地震波振荡的幅度是可变的或保持为恒定幅度。但该振荡的幅值远低于脉冲源的幅值，使用HFVS地震波技术几乎没有环境保护问题。

地震学测量船必须前进，因为地震波的测量将对于许多原由作出记录。参照图1，设在飘带上的水听器114、连接导线及应力件被放置在一个直径为4-5英寸的氯丁橡胶管(未在图1中示出)的内部。然后使该管注入足够的比水轻的液体以使飘带自然飘浮。约为300英尺长的飘带110的导入部分及各约50米长的多段部分跟随在船尾及包括接收器的飘带部分116之间。一个偏置器113将飘带部分116拖到适合的工作宽度上。深度控制器(未示器)被固定在沿飘带长度各处的飘带上。这些装置检测流体静态压力并使鸟翅倾斜，以便使其上的水流能升高或降低飘带至所需深度。控制器企图保持的深度可通过由飘带电缆传送的信号的控制，因此其深度可根据需要改变。为使飘带深度控制系统有效地工作，船100必须以接收四节的速度通过海水前进。