拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统技术方案

一种拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统，包括搭载有激发系统的工作船以及拖曳式海洋地震勘探垂直缆，垂直缆包括辅助钢缆和电缆部分，电缆部分自上而下依次为前连接段、首工作段、尾工作段和尾连接段，在前连接段、首工作段之间设有测斜仪和压力传感器组，首、尾工作段沿长度方向依次设置8道水听器组合，首工作段与尾工作段间设有可扩展式8道数字包，尾工作段和尾连接段之间设有测斜仪和压力传感器组。本发明专利技术垂直缆上实现数模转换，真正实现了缆的数字化；工作水深大，在水深1000m时，垂直缆缆仍可正常工作；时间采样率高，外部设有辅助钢缆，实现了功能的合理分离；探测深度深，通过调节前连接段、尾连接段，可以实时控制垂直缆的沉放深度。

Vertical cable data acquisition system for towed ocean seismic exploration

A towed marine seismic vertical cable data acquisition system, including the work of excitation system equipped with towed ship and marine seismic vertical cable, including cable and cable cable vertical auxiliary cable part part, which are arranged from top to bottom before the connecting section, the first working section and tail section and the rear work connecting section with inclinometer in the former group and the pressure sensor is connected between the first section and the working section, the head and tail section sequentially along the length direction of the arrangement of the 8 hydrophone combination, extensible type 8 digital package is provided with first working section and the tail section work, inclinometer and pressure sensor group is arranged between the tail section and tail connecting section. The invention realize the digital analog conversion vertical cable, the real implementation of the digital cable; work in depth, 1000m depth, vertical cable can still work normally; the time sampling rate is high, the exterior is provided with auxiliary cables, to achieve a reasonable separation function; detection depth, by adjusting the connecting section of the connecting section, the tail. Real time control of the vertical cable sinking depth.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地球物理勘探时使用的数据采集系统，特别涉及一种拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统。
技术介绍
海洋地震勘探数据采集系统是海洋地震勘探的重要组成部分。目前，国内海洋地震勘探系统采用的都是水平缆(HorizonCable)或海底电缆(OceanBottomCable)。近年来，随着技术的进步，国内研制了一些高分辨率的多道水平电缆，但是由于其距离海平面较近，获得的数据精度较低，且其分辨率只能满足中深层或浅层工程地震勘探的需要，达不到高精度地震勘探的要求。目前国内的水平缆或者海底电缆的工作水深大多在30m以内，超过30m的工作水深时，电缆就无法正常工作，给海洋地震勘探带来极大的限制。目前，在开展更接近海底的高精度探测方面国内还没有很好的先例。拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统是解决这一问题的很好的途径。另外，国外的垂直缆系统都是与海地地震仪(OceanBottomSeismometer)进行连接使用的，没有单独进行工作的垂直缆,也没有由工作船进行拖曳勘探的直读式垂直缆，一定程度上提高了工作成本。且由于其技术垄断，使施工成本大大提高，无法满足国内的实际需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统，以弥补现有技术的不足。本专利技术是在现有激发系统和差分GPS导航的基础上，对采集系统尤其是其垂直缆部分的创新。一种拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统，包括工作船，该工作船上设有PC控制主机、垂直缆控制单元、差分GPS，并搭载有激发系统，激发系统包括位于甲板上的震源主机和位于水里的电极，以及用于接受地震数据的拖曳式海洋地震勘探垂直缆，其特征在于所述电极和拖曳式海洋地震勘探垂直缆由工作船拖曳进行工作，所述PC控制主机通过垂直缆控制单元来接收和分析由拖曳式海洋地震勘探垂直缆采集的数据；所述的拖曳式海洋地震勘探垂直缆包括辅助钢缆和通过卡环固定在所述辅助钢缆上的电缆部分，且辅助钢缆与电缆部分均垂直设置，所述的电缆部分自上而下依次为前连接段、首工作段、尾工作段和尾连接段，并在前连接段上端部设有水密接头，在前连接段、首工作段之间设有测斜仪和压力传感器组，且首、尾工作段内部设有多组电缆，首、尾工作段沿长度方向依次设置道水听器组合，在首工作段与尾工作段之间设有可扩展式8道数字包(该8道数字包用于处理前、后工作段中各四道接收的模拟信号)，所述的电缆和水听器组合之间填充聚氨酯固体材料，在尾工作段和尾连接段7之间设有测斜仪和压力传感器组，在尾连接段末端有钛合金金属接头连接，所述辅助钢缆上还设有多个用于悬挂重物的卡扣。以上所述的拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统，其特征在于首、尾工作段内的每道水听器组合采用由16个水听器构成的等距不等权组合，水听器的组内距为0.3m，采用权数的设计为：1，2，3，4，3，2，1。以上所述的拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统，其特征在于在首、尾工作段之间还增加有一个或多个工作段，所述的工作段与首、尾工作段结构相同；首工作段与相邻的工作段之间设有一个8道数字包，尾工作段与相邻的工作段之间设有一个8道数字包，当增加有多个工作段时，相邻两个工作段之间也设有一个8道数字包；该8道数字包通过56针电缆接头分别与位于其上方的8道水听器组合的下四道、位于其下方的8道水听器组合的上四道相连接，从而将连续的模拟信号转化为离散的数字信号，实现了缆的数字化，并以实现了对垂直缆的扩展。以上所述的所述的拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统，其特征在于所述的8道数字包与工作段相互独立，8道数字包包括柱状的钛合金金属保护套，保护套内部设有多个电路板，8道数字包通过保护套内部的56针电缆接头分别与位于其上下两端的工作段相连接，8道数字包内部的电路板包括：数字板A，数字板B、地震数据采集板，信号增益控制板，倾角数据采集板，压力数据采集板，电流数据采集板；其中，数字板B19用于收集地震数据的采集板的输出数据，并控制信号增益控制板对数据进行信号增益；数字板A用于收集倾角数据采集板、压力数据采集板及电流数据采集板的输出数据，数字板A，数字板B之间无电路连接，而是采用并行分布组合，分别进行垂直缆传输过程中的电源转换和获取实时状态信息；地震数据采集板与其上端的4道水听器组合以及其下端的4道的水听器组合相连，负责对每道水听器组合传输的模拟信号进行采样和数模转换，输出到电子板B。上述拖曳式海洋地震勘探垂直缆首工作段顶端与尾工作段下端各有一个测斜仪和压力传感器组，可以实时记录缆在工作时所处的深度位置和姿态等信息，最大可沉放到水深1000米；并且采用高性能深水水听器，采用垂直观测方式，通过调整具有弹性的前连接段的长度，能够保证在水深1000米处仍可正常工作，可用于军事目标追踪。上述的拖曳式海洋地震勘探垂直缆采用了辅助钢缆，使电缆部分不必采用刚性结构而可以采用弹性结构，将电缆部分悬挂于辅助钢缆时，可以通过将电缆部分弯曲悬挂的方式调整水听器组合之间的距离，从而可以采用非固定道距排列，便于实现不同目标的灵活调整，便于分离波场。它可以分离上行波(如反射波)和下行波(如直达波)，还便于识别出散射波、多次波。上述的拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统，结合测斜仪和压力传感器的数值，可以通过调节船速和连接段长度，可以实时控制垂直缆的倾角和深度等信息。本专利技术的优点：a.垂直缆上实现数模转换，真正实现了缆的数字化，从而使缆在对应采样率下可达到最大道数的扩展；b.工作水深大，在水深1000m时，垂直缆缆仍可正常工作；c.采用非固定道距排列，便于实现不同目标的灵活调整；d.时间采样率高，可达1/8ms，且可选择采样率多：1/8ms,1/4ms,1/2ms,1ms,2ms,4ms；e.垂直缆外部设有辅助钢缆，实现了功能的合理分离；f.接收信号的频带宽：10Hz-8kHz；g.探测深度深，配合6000J电火花震源，满足在水深大于1000米对海底沉积地层大于1000米地层的探测；h.通过调节前连接段、尾连接段，可以实时控制垂直缆的沉放深度。附图说明图1是本专利技术的总体结构示意图。图2是本专利技术的施工结构示意图。图3是本专利技术的拖曳式海洋地震勘探垂直缆总体结构示意图。图4是本专利技术的拖曳式海洋地震勘探垂直缆扩展示意图。图5本专利技术的拖曳式海洋地震勘探垂直缆水听器组合结构示意图。图6是本专利技术的数字包内部结构示意图。其中，1水密接头，2前连接段，3压力传感器和测斜仪组，4首本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统，包括工作船(23)，该工作船(23)上设有PC控制主机(24)、垂直缆控制单元(25)、差分GPS(26)，并搭载有激发系统，激发系统包括位于甲板上的震源主机(27)和位于水里的电极(28)，以及用于接受地震数据的拖曳式海洋地震勘探垂直缆(29)，其特征在于所述电极(28)和拖曳式海洋地震勘探垂直缆(29)由工作船拖曳进行工作，所述PC控制主机(24)通过垂直缆控制单元(25)来接收和分析由拖曳式海洋地震勘探垂直缆(29)采集的数据；所述的拖曳式海洋地震勘探垂直缆包括辅助钢缆(8)和通过卡环(9)固定在所述辅助钢缆(8)上的电缆部分，且辅助钢缆(8)与电缆部分均垂直设置，所述的电缆部分自上而下依次为前连接段(2)、首工作段(4)、尾工作段(6)和尾连接段(7)，并在前连接段(2)上端部设有水密接头(1)，在前连接段(2)、首工作段(4)之间设有测斜仪和压力传感器组(3)，且首、尾工作段(4、6)内部设有多组电缆，首、尾工作段(4、6)沿长度方向依次设置8道水听器组合(11)，在首工作段(4)与尾工作段(6)之间设有可扩展式8道数字包(5)，所述的电缆和水听器组合之间填充聚氨酯固体材料，在尾工作段(6)和尾连接段(7)之间设有测斜仪和压力传感器组(3)，在尾连接段(7)末端有钛合金金属接头连接，所述辅助钢缆(8)上还设有多个用于悬挂重物的卡扣(10)。...

【技术特征摘要】
1.一种拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统，包括工作船(23)，该工作船(23)
上设有PC控制主机(24)、垂直缆控制单元(25)、差分GPS(26)，并搭载有激发系统，
激发系统包括位于甲板上的震源主机(27)和位于水里的电极(28)，以及用于接受地震数
据的拖曳式海洋地震勘探垂直缆(29)，
其特征在于所述电极(28)和拖曳式海洋地震勘探垂直缆(29)由工作船拖曳进行工
作，所述PC控制主机(24)通过垂直缆控制单元(25)来接收和分析由拖曳式海洋地震勘
探垂直缆(29)采集的数据；
所述的拖曳式海洋地震勘探垂直缆包括辅助钢缆(8)和通过卡环(9)固定在所述辅
助钢缆(8)上的电缆部分，且辅助钢缆(8)与电缆部分均垂直设置，所述的电缆部分自上
而下依次为前连接段(2)、首工作段(4)、尾工作段(6)和尾连接段(7)，并在前连接段
(2)上端部设有水密接头(1)，在前连接段(2)、首工作段(4)之间设有测斜仪和压力传
感器组(3)，且首、尾工作段(4、6)内部设有多组电缆，首、尾工作段(4、6)沿长度方
向依次设置8道水听器组合(11)，在首工作段(4)与尾工作段(6)之间设有可扩展式8
道数字包(5)，所述的电缆和水听器组合之间填充聚氨酯固体材料，在尾工作段(6)和尾
连接段(7)之间设有测斜仪和压力传感器组(3)，在尾连接段(7)末端有钛合金金属接头
连接，所述辅助钢缆(8)上还设有多个用于悬挂重物的卡扣(10)。
2.如权利要求1所述的拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统，其特征在于首、尾
工作段(4、6)内的每道水听器组合(11))采用由16个水听器(12)构成的等距不等权组
合，水听器(12的组内距为0.3m，采用权数的设计为：1，2，3，4，3，2，1。
3.如权利要求1所述的拖曳式海洋地震勘探垂直缆数据采集系统，其特征在于在首、

【专利技术属性】
技术研发人员：邢磊，刘怀山，刘雪芹，刘洪卫，徐秀刚，高翔，李伟林，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37