CN1058101A - 海上地震数据获得方法 - Google Patents

Abstract

在由一个要勘探的区域获得地震数据，特别是由 一个海上区域获得地震数据期间，采用至少两个地震 能源(S)和至少两个地震接收器(C)。地震能源(S) 和可以是地震浮缆拖缆(C)的接收器设备(C)以一些 组的形式安置，以获得一些记录线的一个最佳覆盖。

Description

本发明涉及一种由一个区域获得地震数据的方法，该区域将通过至少两个地震能源和至少两个地震接收器来勘探;本发明特别涉及由一海上区域获得地震数据的一种方法，在该区域中，几个地震能源与一个或多个接收器拖缆（也就是所谓的浮缆）被一起拖曳穿过此区域。

地震勘探所依据的原理是：由一地震能源发出地震信号，此信号被地层反射，该反射由一接收器记录，此接收器最好距上述发射器一定距离。在对称反射情况下，反射点将位于上述源和接收器中间，而该点称作CDP（共深度点）。

在海上地震勘探中，勘探是在一特定海上区域中进行的，在这种勘探中，地震船只在它后面拖曳一组地震能源，以及放在一条所谓的浮缆拖缆中的接收器设备。原则上，由几个地震能源发射一些脉冲，这些脉冲被海床反射，那些反射信号由装在上述浮缆中的、为此目的而设计的设备记录，由此，这些信号被传送到上述船只上进行储存和处理。所述船只通过沿着一些路线来回航行来勘探所述区域，直到获得该区域地球物理情况的完整图象。附图1中说明了这种性质的勘探原理。陆地区域的勘探也能按同样原理进行，但下述说明仅涉及海上勘探，这样能极容易地说明本发明原理。

为使在一个区域的这样一种地震勘探合理化，而且也为保证该勘探尽可能快且有效率地进行，以便获得该区域的一个正确图象，已经发展了大量的不同方法。为此目的已经采用了一种在一条船后拖曳一个阵列的方法，在此方法中，组合使用了几个地震源及几条浮缆。装有一些接收器元件的各个拖缆将彼此相隔一定距离放置，以使每个拖缆沿一条路线经过时，能覆盖尽可能宽的区域。为了进一步合理化并增加获得地震数据的效率，还使用了一种方法，如附图2所示，此法是两条船彼此并排航行。使用这样一些源和记录设备（即一些浮缆）的一个构象（constellation），所述那些地震能源已原则上置于该阵列内部，而上述各浮缆置于外边。由此，已可能接收来自浮缆C₁、C₂、C₃及C₄的每一个中的源S₁、S₂、S₃及S₄的一些信号，这样的就得到了由多至12条用于地震记录的CDP线构成的记录图。因此，采用一次航行就获得覆盖一条相对较宽的直线区域的地震数据。

如图2所示，上述已采用的阵列获得了一个相对较宽的CDP线覆盖区域，但并未获得最佳覆盖，这是由于出现了图2所示的一些重迭，或是由于所述那些CDP线以不同间距放置，当处理所获得的数据时，这在一定程度上引起一些问题。

若在记录期间一些地震能源或上述浮缆拖缆之一出了故障，在所画出的直线图形中会出现一些空隙，也就是说，缺少一条或多条所述的那些CDP线，致使所需区域的图象不完整。这将导致不得不再次覆盖同一区域，以使线密度合乎要求。这项工作既耗时又费钱。

由于这两种因素，需要找到一种解决方法，使那些源和浮缆拖缆以彼此相关的方式放置，使得上述那些CDP线提供一个最佳覆盖区域或宽度，这样使得覆盖要被记录的区域能够尽可能快地进行。若在勘探期间，上述设备中因增加覆盖宽度而出现故障，本方法与从前所用各方法相比仍有一些优点。这是由于本方法以一个更大的覆盖宽度为基础，通常仅需在先前所述区域的一部分中重复上述记录。

因此，本发明的一个目的就是提供一种方法，在此法中，各地震能源及地震接收器设备以彼此相关的方式来安置，使得在记录期间能获得最大覆盖宽度。

一个进一步的附带目的是为海上勘探设计各地震能源及浮缆的定位构象，所采取的方式是，出现一个故障时，能以简单省时的方式进行重新勘探，这样使得能保持对较窄的区域完全覆盖，或对要留下来的那些所缺少的CDP线在一次返回航行中得到完全覆盖，且同时保持最大探测宽度。

任何情况下，本发明的一个主要基本目的都是：除了最大可能的探测覆盖宽度，应该在各CDP线中得到记录数据，这些CDP线彼此间的间距相同且密度适当。

采用上述介绍中所说明的方法可达到这些目的，此方法由所附的权利要求书中的特征来表征，这些特征是：

地震能源和接收器装置或接收器拖缆按下列步骤中的一个或多个进行安置：

Ⅰ、以间隔（X）配置一些能源（S）或一些浮缆拖缆（C）形式的两组或多组元件来构成第一组（A），采用两组或多组与第一组中所用的相反种类的元件，即或者是一些拖缆或者是一些源，来构成第二组（B），组（B）中的各元件间间距等于X乘以组（A）中元件数，

Ⅱ、组（C）由两个或多个元件构成，这些元件由组（A）类型的一些单元组成，而组（C）中各元件间间距等于组（B）中两元件间距离乘以组（B）中元件/单元数，所述距离参照一组的中点，

Ⅲ、组（D）由两个或更多个组（B）类型的元件构成，而组（D）中各元件间间距等于组（C）中两元件间距离乘以组（D）中亚组（C）中的元件数，而所述距离由所述那些组的中点来计算，

Ⅳ、等等，直到得到所需要的CDP线，而且仅仅通过按照步骤Ⅰ来配置一些源/拖缆，而没有与来自其它步骤中的那些组组合，每个组中至少采用3个元件。

其中，一种组合可由两个或多个连续组构成，如（A和B）、（B和C）、（C和D）、等等。这些组中的元件可以对称安置，或者被组合的那些组彼此并排非对称安置。所有源都定位于标出拖缆的位置处，反之亦然。

还可以在整个地震阵列的外边拖曳所有的源，该地震阵列是由拖曳在一些船后的地震设备形成的，而且，上述那些浮缆在所述地震阵列中间以平行轨迹被拖曳，而在上述那些拖缆之间保持等间距。

在每一边最靠近上述那些浮缆的地震能源距最近的浮缆的距离为上述那些浮缆拖缆间间距的1/4。

若在上述阵列的一边或另一边有几个能源，则后面一些源被拖曳出来到最里面源的那边，这是以一平行轨迹来拖曳或如果是有几个能源的以一些轨迹来拖曳，而且到最近的源的距离保持为等于上述那些浮缆拖缆间间距的一半。

对于用三条船的情况，中间一条船只拖曳浮缆，在外边的那些船的每一条拖曳一些源的一个阵列或一些源和一些浮缆的一个阵列，对于还拖曳一些浮缆的情况，这些以平行轨迹置于上述船后那侧，此船最靠近只拖曳那些浮缆的船，使得在整个阵列中，上述那些源将被定位于最外边，并以平行轨迹定位。

在上述浮缆阵列两边最靠近上述浮缆的源保持距最近的浮缆的距离为这些浮缆间间距的1/4，对于在每一边有几个源时的这样一些情况，保持距离为上述那些拖缆至所述最近的源的距离的1/2。

根据下述本发明的方法，安置一个具有一些浮缆和能源的阵列，该阵列提供了具有一些平行CDP线的绝对均匀的一个直线图形，这里，这些由各个源和接收器之间的相互作用产生的线是具有最佳数量的。因此，借助本发明方法，使用先前所用的同样技术设备，将能得到明显增强的探测能力，而且如采用更大或更多的拖曳船只，勘探中，宽度能得到相当大的增加。作为一个例子，可参考图2所说明的已有技术的构象。采用那里所示的设备，按照本发明的程序，将能记录彼此并排的16条数据线，而至今只能记录最多12条这样的线。这使装置的探测能力明显增强。在上述设备出现故障时，对于一些特定的组合，特别是对于权利要求6所述的设备，在该设备出现故障时，将能借助一种简单的变动，即各个源之间的距离或各个源与各个浮缆之间的距离，或各个浮缆之间距离的反复变换，来得到一种分布，该分布能使记录继续下去，即使线的数目较少，但由于间距更密，这样就避免了以后在同一区域作一次精确、重复航行的必要。对通常出现的故障，即一条浮缆或一个能源坏了时，将还能得到直至12条记录线，也就是说所获得的结果至少与先前所用技术所得结果一样好。

可以说一下，先前也作出一些努力使这样的测量更有效。如在美国专利4868793中说明了一种方法，在该方法中，那些地震记录元件或单个源在每个区域（阵列）/点源中，被用作相邻那些源中的那些元件，这样使得对于所述源的几何点可以顺序变化。然而，这是一个比较复杂的方法，而且并不能提供与本发明同样宽度的覆盖。英国专利1193507，说明了一些接收器的铅直定位，但在设备出现故障情况下，这里也产生同样的一些问题。英国专利1285769说明了一种获得技术，在此技术中，使用了两条或更多条船。然而，在这种情况下，在一条船上进行那些地震能源的操作，而在另一条船上进行一些浮缆和记录的操作。采用这种构象，不可能获得本发明的那些优点。在美国专利3921124中，说明了一种两个源和一条浮缆的组合，但这里也没有试图解决哪些构成本发明基础的问题。在英国专利1580835中，说明了采用几个源和几个接收器。这里采用了一个相关程序，以区分需要对哪些数据采样记录道进行比较。然而，这里没有说明组合几个能源和接收器的几何布局，即没有象本发明所作的那样。

下面这部分将借助附图中所示的那些实施例，更详细地说明本发明。附图说明：

图1是地震数据获得原理，该原理构成所考虑过的技术及本发明的基础。

图2说明了地震勘探中所考虑过的技术，该技术采用两条船，且一次通过一个海上区域就记录12条地震数据线。

图3a和图3b是两个说明本发明方法原理的实施例，该实施例具有两个能源和两个接收器拖缆，且各自对称和非对称定位。

图4a示出了利用本发明方法使源/接收器定位的一些可能情况，而该图下部为源和拖缆互换位置后的情况。

图4b是利用本发明方法所得到的一个实施例。

图4c到4j是基于图4a的说明，显示了一些组的定位的各种例子。

图5示出了本发明的一个实施例。

图6示出了图3的实施例，但有一个浮缆不工作。

图7显示了图3的实施例，但有一个地震能源不工作，此图还显示了向两个方向通过上述海上区域。

如上所述，图1显示了由海床获得地震数据的基本原理，并显示了波的传播路线。为简单起见，这里仅示出了所述海床及与平坦海床在一起的反射。一条船拖曳一地震能源K，该源被显示为一个点源，此点源在给定点准时发射一地震脉冲，该脉冲在点M1′至M4′反射。那些信号从这些点被反射至上述地震浮缆，此浮缆以四个接收器通道M1至M4记录那些反射。图2说明了迄今所用的方法，这里两条船彼此并排航行，而且这里由四个能源S1至S4所发射的那些信号由4条浮缆C1至C4中的水听器记录。由于相互定位，这些数据将沿着12条线被记录下来，这里，例如来自源S1的数据被记录在浮缆C1至C4中，进一步，由源S2发射的那些信号和由上述海床反射的信号也被记录在C1等浮缆中，这使得形成如该图底部所示的一个直线图形。

可以看出，在中央区域，四条记录线将有一个重迭，这样，这四条记录线将两两覆盖同一条线。这并非这一昂贵的技术的最佳利用，而仅仅是当上述任何一个源坏了时，使在上述中央区域所记录的数据更加可靠。

因此，已发现通过重新设置上述那些浮缆及地震能源，可以得到获取效率方面的显著改进。

图3a说明了本发明方法所采用的原理。在一条船后（未画出）拖曳了两个能源，这两个能源可以是单个源或是安置在所谓“阵列”中的一些浮缆组，这两个源由S1和S2表示（S＝源）。以X的相对距离安置这两个源。除了这些源S1和S2外，在该船后面还拖曳了两条浮缆拖缆C1和C2，这两条浮缆拖缆彼此间的相对距离为2X。上述两源的中心与上述那些拖缆中心间的距离以Y表示。在对称安置时，在这个源中心和这个拖缆中心间的距离将为零。上面说明了每个组中有两个元件时的原理，但每个组中也可以有3个4个等等元件。

按照本发明方法原理，一些源和拖缆也可如图3b所示那样彼此并排安置。这里还用了图3a中所说明的同样的间距条件。一些源或拖缆的组对应于能用于这些组中的最少元件数，这些组由权利要求书中的A和B表示。在图中，那些源由＊表示，而那些拖缆由一个圈表示。交换一些拖缆和一些源也完全属于本发明范围。然而，本发明并不包括图3所示的实施例，因为此图只是想说明原理。若图3中的那些源/拖缆数增加到3个或更多，这将也是本发明范围内的一个实施例。

图4说明了借助本发明方法如何应用图3所图示的原理，来形成一个更宽范围的或较宽的地震数据获得系统。不同的那些组以和专利权利要求书中同样的方式由A、B、C、D表示，而且说明了源于最小可能组合的一个组成，该组合由图4a中的两个源（见该图上部）和两条拖缆（该图下部所示）组成。组B显示了两个这样的拖缆（图4a上部）和两个源（图4b下部），B中这些元件之间的距离是组A中的两倍（这里组A中有两个元件）。若组A中有三个元件，组B中的上述距离将是组A中上述距离的三倍。这个系统在组C得到进一步发展，组A被作为一些单元来用，将被作为两组元件来配置，由于现在用了四个元件，使得在那些组之间的距离现在将是组A中上述那些元件间的距离的四倍。该距离是在各中线或各中心线之间测量的。

由组B到组D以同样方式作了进一步发展，如果组A中上述各元件间的距离是X，上述距离理所当然是8X。这个原理对任意长度都适用。由此，可以去掉上述那些组中的一些组而不会背离本发明的范围。作为本发明方法的一个实际实施例，那些源和拖缆可按图4b中组C和组D组合那样配置。

由于那些源和拖缆是对称安置的，那些记录下来的CDP线也将是关于上述拖曳/构象（tow/cowstellation）对称的。

图4C显示了一些源和一些拖缆的非对称定位，这里采用了如上所述的组C和D的同样组合，但在这种情况下，这些组被彼此侧向安置定位。这将如在对称安置情况完全一样，精确给出同样的那些CDP线图形。这些线，即CDP线，将相对于上述源的配置和上述拖缆配置各中心线之间距离中点对称安置。若上述拖曳构象中出现一个位移，这将意味着上述线定位的一个位移，虽然上述CDP的中心线将被位移，但那些测量过程将不会改变。

在这种情况下，重要的是保证维持各源之间的间距和各拖缆之间的间距，即上述距离X和距离X的各个倍数必须保持恒定，也就是说，这些值不能改变。

图4d说明了用四个源方法的一个实施例，这四个源如组A一样间距为X，并与组B中的四条拖缆组合在一起，这样，组B中元件的间距为4X。图4e示出了相应结构，这里那些源和拖缆相对于图4d已改变了位置。另一方面，如上述那些图的底部所示，对于上述CDP覆盖，这两种情况下能得到同样图形。图4f示出了类似于前面两图的一种布局，但上述那些组彼此之间有一相对位移，尽管移动量并未达到整个间距。在这个实施例中，上述那些CDP线还如前所述放置，即相对于上述各个组的中心线之间的距离对称放置。

图4g示出了采用组A中两个元件组B的四个元件/单元的一种方法，其中构成组A的两个元件作为组C，在此之后将所形成的组B和C组合起来。图4h示出了同一个例子，只是交换了那些源和拖缆的位置，而且此图还示出了得到16条线的CDP线覆盖。

图4i和图4j示出了在上述那些组中具有非偶数个源/接收器时所用的方法。图4i中方法基于采用组A中的三个源和组B中的五个接收器单元，这些将以彼此3X的距离放置。当将这些组A和组B组合时，就获得该图所示的15条CDP线。图4j中，组A用了两个元件、组B中有三个元件（距离2X），组C中有三个元件（距离2X·3＝6X）。CDP线数将是18。

由这些图中显而易见，能够逐渐获得一些潜在的宽度，实际中该宽度可以利用海上一些拖曳船的方案来实现，或者在该宽度，那些限度由计算机所能处理的那些数据来确定。如前所述，在所有已说明过的实施例中，以及其它那些可由本方法得到的可能组合中，可进行一些源及一些拖缆的位置交换，关键的因素在于这应整体进行，即交换所有的源和拖缆的位置，且反之亦然。尽管对于船只更容易通过的那些所要的路线进行地震勘探时那些主要优点特别显著，这些原理也可用于干燥陆地上，在下面这些图中，说明了一个实施例，该例显示了如何改变拖曳位形，以补偿任何可能出现的故障。

这样，图5也如图2所示的那样，示出了具有两条彼此并排的船的阵列，只是将上述那些阵源置于该阵列外边，而将上述那些浮缆置于中心，即按照本发明那样（也如图4b所示）。这种重新安排意味着不再有任何如图2所示实施例那样的记录线的重迭，而且得到一个覆盖16条线的记录。若上述设备在勘探期间出现任何故障，这将能得到补偿，如下面各图所示。

图6示出了与图5同样的安置，但这时在叫作C3的上述浮缆已发生一个故障，以致不再起作用。然后，将该浮缆拿到船上修理或用另一条浮缆替换。同时可继续项该勘探，由于所有要做的只是将剩下的浮缆C4从拖曳船中的一条上与上述两个能源联为一体，使得它们如图6所示那样定位。这样，浮缆C4已被转移到浮缆C3所占据的位置。已将能源S3和S4移动，使得它们之间的距离保持为X，而2X对应于两条浮缆拖缆间的间隔，如所说明的那样，为浮缆C2和浮缆C4之间的间隔。在最靠近上述浮缆的源S3和浮缆C4之间的距离定为X/2。若现在与图3同样的方式在底部画一线条图，将能画12条线，这相应于先前所用的技术，但这12条线彼此间距离相等或为某一间距的偶数倍，使得得到这条带的一个完整图象。换句话说，甚至在产生故障后，还能得到一个比较宽的区域的的一个完整覆盖。当所述船返回并勘探上述海上区域的下一个线宽度，还可以以12条线驶进这个区域，这样最大限度地使用了这条船。

图7示出了上述那些地震能源之一失效时的情况。如该图上部所示，还是这种情况下，也将能记录12条线，但这些线中的3条的间隔为所要求的间隔的两倍。如果能源S3坏了的话，这种图形是通过例如将能源S4移至能源S3的位置来获得的。在这种情况下，所造成的结果是使勘探的覆盖区域缩小到较低程度，因此，当使上述船以该图下部所示方式航行，从而在相反方向作记录时，容易作这种较大宽度的补偿。可以看出，以这种方式能够覆盖上述那些记录线间的那些“缝隙”，这样得到一个在整个线路上具有稠密均匀覆盖的完整图象，由此，避免了第二次作一遍严格同样的航行的必要。若相对于上述勘探方向，在所述船的相反的那边出现故障，上述那些船能够改变位置或重新配置上述那些源。如此，可看出，根据本发明通过给上述能源/浮缆特别定位，当与先前所用方法相比时，那些优点就可明显看出，而且对所需要的海上区域能获得合理、有效且完整的地震数据。

在根据本发明基本的专门构象的基础上，对于那些源和浮缆彼此间的定位，可以作许多修改。

Claims (10)

1、一种采用至少两个地震能源和至少两个地震接收器来勘探一个区域，以获得该区域地震数据，特别是获得一海上区域地震数据的方法，在该区域多个地震能源与一个或多个浮缆的接收器拖缆一起被拖曳并穿过该区域，其特征在于，一些地震能源和接收器装置或接收器拖缆按下列步骤中的一个或多个进行安置：

Ⅰ、以间隔(X)配置一些能源(S)或一些浮缆拖缆(C)形式的两组或多组元件来构成第一组(A)，采用两组或多组与第一组中所用的相反种类的元件，即或者是一些拖缆或者是一些源，来构成第二组(B)，组(B)中的各元件间间距等于X乘以组(A)中元件数，

Ⅱ、组(C)由两个或多个元件构成，这些元件由组(A)类型的一些单元组成，而组(C)中各元件间间距等于组(B)中两元件间距离乘以组(B)中元件/单元数，所述距离参照一组的中点，

Ⅲ、组(D)由两个或更多个组(B)类型的元件构成，而组(D)中各元件间间距等于组(C)中两元件间距离乘以组(D)中亚组(C)中的元件数，而所述距离由所述那些组的中点来计算，

Ⅳ、等等，直到得到所需要的CDP线，而且仅仅通过按照步骤Ⅰ来配置一些源/拖缆，而没有与来自其它步骤中的那些组组合，每个组中至少采用3个元件。

2、如权利要求1所述的一种方法，其特征在于，一种组合是由两个或多个连续组构成，如（A和B）、（B和C）、（C和D）、等等。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，上述那些组中的所述那些元件对称安置。

4、如权利要求1所述的一种方法，其特征在于，上述所组合的那些组彼此并排非对称安置。

5、一种采用至少两个地震能源和至少两个地震接收器来勘探一个区域，以获得该区域地震数据，特别是获得一海上区域地震数据的方法，在该区域多个地震能源与一个或多个所谓浮缆的接收器拖缆一起被拖曳并穿过该区域，其特征在于，在整个地震阵列的外边拖曳所有的源，该地震阵列是由拖曳在一些船后的地震设备形成的，而且，上述那些浮缆在所述地震阵列中间以平行轨迹被拖曳，而在上述那些拖缆之间保持等间距。

6、一种如权利要求5所述的方法，其特征在于，在每一边最靠近上述那些浮缆的地震能源距最近的浮缆的距离为上述那些浮缆拖缆间间距的1/4。

7、一种如权利要求5所述的方法，其特征在于，若在上述阵列的一边或另一边有几个能源，则后面一些源被拖曳出来到最里面源的那边，这是以一平行轨迹来拖曳或如果是有几个能源的以一些轨迹来拖曳，而且到最近的源的距离保持为等于上述那些浮缆拖缆间间距的一半。

8、如权利要求5所述的一种方法，其特征在于，用三条船，中间一条船只拖曳浮缆，在外边的那些船的每一条拖曳一些源的一个阵列或一些源和一些浮缆的一个阵列，对于还拖曳一些浮缆的情况，这些以平行轨迹置于上述船后那侧，此船最靠近只拖曳那些浮缆的船，使得在整个阵列中，上述那些源将被定位于最外边，并以平行轨迹定位。

9、如权利要求8所述的一种方法，其特征在于，在上述浮缆阵列两边最靠近上述浮缆的源保持距最近的浮缆的距离为这些浮缆间间距的1/4，对于在每一边有几个源时的这样一些情况，保持距离为上述那些拖缆至所述最近的源的距离的1/2。

10、如权利要求1至4之一所述的一种方法，其特征在于，所有源都定位于标出拖缆的位置处，反之亦然。

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