CN109116427A - 一种海上地震探测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上地震探测系统。所述探测系统包括：母船、无人艇以及无线通讯模块；所述母船内设有主机、震源控制器以及母船定位模块；主机分别与震源控制器以及母船定位模块相连接，震源控制器通过炮缆与水下发射头相连接；水下发射头设于水中且位于母船的船尾；无人艇内设有动力控制装置、信号采集存储装置以及无人艇定位模块；动力控制装置、信号采集存储装置以及无人艇定位模块通过无线通讯模块与主机进行信息交互；信号采集存储装置通过信号传输缆与信号采集缆线连接；信号采集缆设于水中且位于无人艇的艇尾。采用本发明所提供的探测系统能够实时对震源与信号采集缆进行空间位置的相对调整，提高探测精度。

Description

一种海上地震探测系统

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，特别是涉及一种海上地震探测系统。

背景技术

常规海洋地震探测通常是将震源与信号采集缆固定在同一条船船尾并牵引于海水中，以震源激发地震波，通过信号采集缆接收经海底地层反射的地震声波信号，通过对所获取的数据进行计算、成图来分析并判断海底目标地层情况的一种方法。

然而，常规海洋地震探测的方式受限于单船物理平台，不能实时有效地对震源与信号采集缆进行空间位置的相对调整，使接收的声学数据质量偏低，导致对目标地层的探测分辨率不高和成像不清晰；且只能通过增加船只的方式扩大探测范围，由于这种探测船只造价极高，这样大大增加了探测成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种海上地震探测系统，以解决传统的海上地震探测方式震源与信号采集缆空间位置无法调整以及探测精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种海上地震探测系统，包括：母船、无人艇以及无线通讯模块；

所述母船内设有主机、震源控制器以及母船定位模块；所述主机分别与所述震源控制器以及所述母船定位模块相连接，所述震源控制器通过炮缆与水下发射头相连接；所述水下发射头设于水中且位于所述母船的船尾；

所述无人艇内设有动力控制装置、信号采集存储装置以及无人艇定位模块；所述动力控制装置、所述信号采集存储装置以及所述无人艇定位模块通过所述无线通讯模块与所述主机进行信息交互；所述信号采集存储装置通过信号传输缆与信号采集缆线连接；所述信号采集缆设于水中且位于所述无人艇的艇尾。

可选的，所述水下发射头包括一个或多个；

一个或多个所述水下发射头由一条所述母船牵引。

可选的，当所述水下发射头具有多个时，多个所述水下发射头同时激发或选择随机延时激发方式激发。

可选的，所述无人艇包括一条或多条；

一条或多条所述无人艇对应一条所述母船；

当所述无人艇存在多条时，多条所述无人艇均匀分布在所述母船的两侧且与所述母船平行行驶。

可选的，一条所述无人艇仅连接一条所述信号采集缆。

可选的，多个所述无人艇连接多条所述信号采集缆；每条所述信号采集缆的近艇端保持平齐。

可选的，多条所述无人艇分别牵引所对应的一条所述信号采集缆组成任意纵向比的信号采集阵。

可选的，所述信号采集缆与所述水下发射头保持平齐。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种海上地震探测系统，包括母船、无人艇以及无线通讯模块，所述母船通过所述无线通讯模块与所述无人艇进行信息交互，在母船上设置震源控制器，由无人艇牵引信号采集缆，通过母船定位模块以及无人艇定位模块控制母船与无人艇之间的空间位置，实时有效地对震源与信号采集缆进行空间位置的相对调整，实现大范围探测，提高探测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一条母船携带一条无人艇的海上地震探测系统结构图；

图2为本发明所提供的一条母船携带多条无人艇的海上地震探测系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种海上地震探测系统，能够实时对震源与信号采集缆进行空间位置的相对调整，提高探测精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明所提供的一条母船携带一条无人艇的海上地震探测系统结构图，如图1所示，一种海上地震探测系统，包括：母船、无人艇以及无线通讯模块；所述母船内设有主机、震源控制器以及母船定位模块；所述主机分别与所述震源控制器以及所述母船定位模块相连接，所述震源控制器通过炮缆与水下发射头相连接；所述水下发射头设于水中且位于所述母船的船尾；所述无人艇内设有动力控制装置、信号采集存储装置以及无人艇定位模块；所述动力控制装置、所述信号采集存储装置以及所述无人艇定位模块通过所述无线通讯模块与所述主机进行信息交互；所述信号采集存储装置通过信号传输缆与信号采集缆线连接；所述信号采集缆设于水中且位于所述无人艇的艇尾。

所述母船内设有一个主机、两个震源控制器，主机分别与两个震源控制器连接，震源控制器分别通过炮缆与两个水下发射头连接，水下发射头分别通过炮缆拖曳于母船船尾的水中，主机用于生成所述两个震源控制器的控制参数和信号采集缆的采集参数；所述控制参数包括震源控制器的炮点的触发时间间隔及时间间隔、被激发炮点的能量以及触发方式等，所述采集参数包括无人艇艇尾的信号采集缆的信号采样率、信号增益以及采样延时时间等。

所述无人艇的动力控制装置与无人艇采集存储装置均位于无人艇的防水密封舱内，主机通过无线通讯模块与动力控制装置、无人艇信号采集存储装置建立实时通信，所述无人艇信号采集存储装置与信号传输缆连接，所述的信号采集缆通过信号传输缆牵引于无人艇船尾的水中，主机通过无线通讯模块发送采集参数指令至无人艇信号采集存储装置来设置地震数据采集参数并实时监控采集数据的质量，所述无人艇信号采集存储装置将主机的采集指令通过信号传输缆发送至信号采集缆，所述的信号采集缆接收经地层反射的地震声波信号并转换成数字信号，所述的信号采集缆通过信号传输缆将数字信号传输至无人艇信号采集储存装置，所述无人艇信号采集存储装置接收并存储经信号传输缆传输的地震声波数据。

所述的主机通过多道地震软件监控窗口实时监控采集波形的质量，通过将采集波形的地震声波能量幅值、时间、噪声、声衰减、波形的形态等数据与理论波形进行对比分析，同时结合母船与无人艇的GPS定位信号、母船的航向及航速、无人艇航向及航速以此调整母船与无人艇之间的间距；所述的主机通过无线通讯模块发送航行指令至无人艇动力控制装置来实时控制无人艇的航速、航向，同时实时监控无人艇的航行轨迹，并根据无线通讯模块反馈的无人艇的定位信号来对无人艇航速、航向进行精准的调整，以此调整母船与无人艇之间的间距，达到改变地震系统偏移距的目的，使信号采集系统成为一种可变偏移距的地震探测系统。

图2为本发明所提供的一条母船携带多条无人艇的海上地震探测系统结构图，如图2所示，采取多条无人艇分别牵引一条信号采集缆并形成采集阵的地震探测方式，所述母船内设有一个主机、两个震源控制器，主机分别与两个震源控制器连接，震源控制器分别通过炮缆与两个水下发射头连接，水下发射头分别通过炮缆拖曳于母船船尾的水中，主机用于生成所述两个震源控制器的控制参数和信号采集缆的采集参数。

所述无人艇的所述的动力控制装置与所述的无人艇采集存储装置均位于无人艇的防水密封舱内，主机通过无线通信系统与多个动力控制装置和多个无人艇信号采集存储装置建立实时通信，所述无人艇信号采集存储装置与的信号传输缆连接，所述信号采集缆通过信号传输缆牵引于无人艇船尾的水中，主机通过无线通信系统分别发送采集参数指令至每个无人艇信号采集存储装置来设置地震数据采集参数并实时监控采集数据的质量，所述无人艇信号采集存储装置将主机的采集指令通过信号传输缆发送至信号采集缆，所述的信号采集缆接收无人艇信号采集存储装置的采集指令，所述的信号采集缆接收经地层反射的声波信号并转换成数字信号，所述的信号采集缆通过信号传输缆将数字信号传输给无人艇信号采集储存装置，所述无人艇信号采集存储装置接收并存储经信号传输缆传输的地震声波数据。

所述的主机通过多道地震软件监控窗口实时监控采集波形的质量，通过将采集波形的地震声波能量幅值、时间、噪声、声衰减、波形的形态等数据与理论波形进行对比分析，同时结合母船与无人艇的GPS定位信号、母船的航向及航速、无人艇航向及航速以此调整母船与无人艇之间的间距、无人艇之间的间距，所述的主机实时通过无线通信系统分别发送航行指令至每个无人艇动力控制装置来控制每条无人艇的航速、航向，同时实时监控每条无人艇的航行轨迹，并根据无线通信系统反馈的每条无人艇GPS定位信号来对每条无人艇航速、航向进行精准的调整，以此调整无人艇之间的间距从而改变信号采集阵的横纵比，达到改变信号采集系统方位角的目的，也可通过调整母船与无人艇之间的间距，达到改变地震系统偏移距的目的，从而使信号采集系统成为一种可变偏移距、可变方位角的地震探测系统。

一条无人艇拖曳牵引一条信号采集缆和多条无人艇分别牵引一条信号采集缆并组合成信号采集阵的海上地震探测的方式，但也不排除每无人艇分别牵引多条信号采集缆并组合成多个信号采集阵进行更高精度的海上地震探测的方式的情况，同时由于无人艇的动力可控性，故信号采集阵也可以采取更加灵活的空间布局。

在实际应用中，所述的母船及所述的无人艇均采用实时高精度GPS定位；一条所述的无人艇可以选择在艇尾连接1条或多条所述的信号采集缆；一艘所述的母船可以选择携带1条或多条所述的无人艇；一艘所述的母船可以选择牵引1个或多个所述的水下发射头；多个水下发射头可选择同时激发，也可选择随机延时激发等多种激发方式。

所述的母船与所述的无人艇实时通过无线通信系统进行时间精准同步；所述无人艇的动力控制装置与无人艇采集存储装置均位于防水密封舱内，增加设备的安全性；一条所述的无人艇连接一条所述的信号采集缆，防止多缆相互缠绕，提高所述的无人艇航行时的机动性和安全性；一艘所述的母船分别牵引2个水下发射头于母船船尾的两舷，防止相互碰撞并提高探测分辨率和成像精度；所述的2个水下发射头采取随机延迟激发的方式，所述的2个水下发射头的发射间隔≥1次/秒，以改善地震数据的采集效率与质量；无人艇信号采集阵的每条信号采集缆的近艇端应保持对齐；母船的水下发射头与无人艇信号采集缆或信号采集阵的近艇段尽量保持对齐；一条及多条所述的无人艇与母船的间距可根据实时反馈的GPS定位信号进行调整，达到改变地震系统偏移距的目的，并使所述的无人艇进入理论最优偏移距范围，提高对目标地层的探测分辨率和成像精度；多条所述的无人艇分别牵引一条所述的信号采集缆可自由组合成任意横纵比的信号采集阵，所述的无人艇可根据GPS定位信号调整所述的无人艇之间的间距从而改变信号采集阵的横纵比，以此优化采集系统的方位角，提高对目标地层的探测分辨率和成像精度。

本发明实际提供了一种结合可牵引信号采集缆的无人可控动力艇进行海上地震探测系统，主要克服了常规地震勘探过程中受限于单船物理平台的障碍，利用可控动力无人艇与母船使信号采集缆与水下发射头进行物理平台分离，并可以选择一条无人艇牵引一条信号采集缆或者多条无人艇分别牵引一条信号采集缆并组合成信号采集阵的海上地震探测方式，根据采集的地震数据的质量调整母船与无人艇之间、无人艇与无人艇之间的间距，实时的优化采集系统的偏移距和信号采集阵的方位角，提高对目标地层的探测分辨率和成像精度，形成了一种结合无人艇进行可变偏移距、可变方位角的地震探测系统。

采用本发明所提供的海上地震探测系统，利用母船上的主机控制所述震源控制器通过所述水下发射头发射声信号，基于所述声信号，所述信号采集缆采集地震数据存储于所述采集存储装置并传输至所述主机；所述地震数据包括经海底地层反射的地震声波能量以及地震炮号；通过母船定位模块获取所述母船的母船当前位置，通过无人艇定位模块获取所述无人艇的无人艇当前位置；根据所述地震数据、母船当前位置以及无人艇当前位置通过控制所述母船的航速、所述无人艇的航向以及航速实时调整所述母船以及所述无人艇之间的空间位置，以达到最优偏移距以及最优方位角。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种海上地震探测系统，其特征在于，包括：母船、无人艇以及无线通讯模块；

所述母船内设有主机、震源控制器以及母船定位模块；所述主机分别与所述震源控制器以及所述母船定位模块相连接，所述震源控制器通过炮缆与水下发射头相连接；所述水下发射头设于水中且位于所述母船的船尾；

所述无人艇内设有动力控制装置、信号采集存储装置以及无人艇定位模块；所述动力控制装置、所述信号采集存储装置以及所述无人艇定位模块通过所述无线通讯模块与所述主机进行信息交互；所述信号采集存储装置通过信号传输缆与信号采集缆线连接；所述信号采集缆设于水中且位于所述无人艇的艇尾。

2.根据权利要求1所述的海上地震探测系统，其特征在于，所述水下发射头包括一个或多个；

一个或多个所述水下发射头由一条所述母船牵引。

3.根据权利要求2所述的海上地震探测系统，其特征在于，当所述水下发射头具有多个时，多个所述水下发射头同时激发或选择随机延时激发方式激发。

4.根据权利要求1所述的海上地震探测系统，其特征在于，所述无人艇包括一条或多条；

一条或多条所述无人艇对应一条所述母船；

当所述无人艇存在多条时，多条所述无人艇均匀分布在所述母船的两侧且与所述母船平行行驶。

5.根据权利要求4所述的海上地震探测系统，其特征在于，一条所述无人艇仅连接一条所述信号采集缆。

6.根据权利要求5所述的海上地震探测系统，其特征在于，多个所述无人艇连接多条所述信号采集缆；每条所述信号采集缆的近艇端保持平齐。

7.根据权利要求6所述的海上地震探测系统，其特征在于，多条所述无人艇分别牵引所对应的一条所述信号采集缆组成任意纵向比的信号采集阵。

8.根据权利要求7所述的海上地震探测系统，其特征在于，所述信号采集缆与所述水下发射头保持平齐。