封装和部署海洋振动器的方法技术

提供了封装和部署用于和海洋地震勘测相关的海洋振动器的方法。海洋振动器提供了用于控制海洋振动器的浸没深度的相应技术的多种浮力配置。一种示例性的海洋振动器包括正浮力水动力拖曳主体，所述正浮力水动力拖曳主体包括：低频电声发射器；电力电子系统；控制监测电子系统；以及压力补偿系统，其中所述水动力拖曳主体包括一个或更多个主动控制表面以调整所述水动力拖曳主体的浸没深度及其滚转姿态。另外的实施例采用具有正浮力或负浮力的自由浸水的承重框架。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】封装和部署海洋振动器的方法相关申请的交叉引用本申请要求2015年9月8日提交的序列号为62/215,463、名称为“封装和部署海洋振动器的方法”的美国临时专利申请的优先权，其通过引用合并于此。本申请涉及2015年2月11日提交的序列号为14/421,006的美国专利申请以及2015年4月30日提交的序列号为14/700,879的美国专利申请，其各自的名称均为“用于海洋地震勘测的相干声源”，并且各自通过引用合并于此。
本专利技术总体而言涉及一种封装和部署用于和海洋地震勘测相关联的低频水下声音发射器的方法。
技术介绍
声波是用于搜索储备在地球岩层下的石油和天然气的主要工具。声波的方便之处在于它们可以长距离地传播并穿透复杂的层状介质，以获得关于储备的存在、组成和物理范围的重要信息。对陆地和海洋两者进行的勘测就是这种情况。虽然在海洋中已经使用多种方法来产生声波，但过去三十年来的主要技术是使用空气枪，因为空气枪可以排出高压空气的短爆发而构成声能的脉冲(即，非相干)源。声波穿透地层并差异性地反射回到表面，在表面由接收器阵列(即，水听器)记录。一般来说，海洋地震勘测是在大约1至10米的深度下，通过在勘测船后300至500米处拖曳多个子阵列的形式的12至48个空气枪来进行的。一系列水面浮体用于在规定深度处悬挂空气枪(即，每个子阵列配备一个浮体)。使用包含强度构件、电源电缆、双工数据传输介质(即，铜或光纤链路)和高压空气软管的脐带缆来拖曳勘测船的水面浮体。所述脐带缆的第二目的是将高压空气引导至空气枪阵列，以及传送电力来控制阵列的各个方面，并且提供命令所述阵列并从各种工程传感器中获得监测数据以确保明显的满意操作的手段。典型的拖曳速度范围为1.5至2.5m/s，其可促成大约10km2/天的勘测速率。有关海洋地震勘测的更多信息，请参阅“MarineGeophysicalOperations:AnOverview(海洋地球物理业务：概述)”，国际地球物理承包商协会(2009年6月)，或“AnOverviewofMarineSeismicOperations(海洋地震操作概述)”，国际石油和天然气生产商协会，报告编号448(2011年4月)，各自通过引用并入本文。近年来，石油和天然气工业已经考虑了空气枪的替代品，特别是使用能够提供声能的相干(即，非脉冲)源的海洋振动器。典型地，使用海洋振动器代替气枪的应用和/或动机源于在某些深水作业环境中需要更好的地震特征，在环境敏感区域执行海洋地震勘测以及具有对浅水(即，过渡区)应用的改善源，在那里气枪阵列次优执行。此外，基于海洋振动器的地震勘测的有吸引力的属性包括：(1)具有命令致动的深度控制以减轻在低频率和重影下的信噪比相关问题，以及(2)考虑到地球的石油和天然气储备的40％都位于北极，在那里有危险的浮冰，因此几乎没有水面显示(即，没有浮体)。
技术实现思路
本专利技术的说明性实施例提供了封装和部署海洋振动器的方法。在一个示例性实施例中，海洋振动器包括正浮力水动力拖曳主体，其包括：低频电声发射器；电力电子系统；控制监测电子系统；以及压力补偿系统，其中，水动力拖曳主体包括一个或更多个主动控制表面以调整所述水动力拖曳主体的浸没深度和滚转姿态。在至少一个示例性实施例中，海洋振动器包括包含内部部件的自由浸水的承重框架，该内部部件包括：低频电声发射器；电力电子系统；控制监测电子系统；以及压力补偿系统，其中所述框架和所述内部部件使用位于框架内的浮力泡沫而呈现正浮力，使得框架和内部部件的浮力中心在垂直高度上比所述框架和所述内部部件的重心更高。在一个或更多个实施例中，海洋振动器包括自由浸水的承重框架，所述框架包括：低频电声发射器；电力电子系统；控制监测电子系统；以及压力补偿系统，其中海洋振动器是负浮力的，并且其中海洋振动器的浸没深度使用一个或多个绞车控制，所述一个或多个绞车定位于悬挂在海洋振动器上的水面浮体中。在至少一个实施例中，海洋振动器的拖曳点来自水面浮体的前端，而在另一个示例性实施例中，所述拖曳点来自框架的前端。如上所述，本专利技术描述的说明性实施例通过采用为了控制海洋振动器的浸没深度的相应技术的各种浮力配置，提供了相对于常规海洋振动器的显著改进。本专利技术的上述和其它特征和优点将通过附图和以下的详细描述变得更加清楚。附图说明图1A至图1C示出了针对海洋振动器的三种不同示例性封装实施例的正面图；和图2A至图2D示出了针对海洋振动器的子阵列的四种不同示例性部署实施例的正面图。具体实施方式本专利技术的各方面提供了封装和部署用于海洋地震勘测相关的海洋振动器的方法。通过多种不同的示例性实施例描述了所述海洋振动器是如何被封装和部署的。在第一示例性实施例中，如下面结合图1A和图2A进一步讨论的，海洋振动器的相关部件(例如，低频电声发射器、电力电子装置、控制监测电子装置和压力补偿装置)被封装在包含主动控制表面的正浮力水动力拖曳主体中以调整浸没深度并保持适当的滚转姿态。这种设计的多个海洋振动器可选地被布置成由勘测船通过脐带缆拖曳的线阵列。这种类型的多个线阵列可以被配置为平面阵列或立体阵列。在第二示例性实施例中，如下面结合图1B和图2B进一步讨论的，前述的海洋振动器部件被封装在使用浮力泡沫或一些等同装置的自由浸水的承重框架(或桁架)中以使其具有正浮力。浮力泡沫在框架内的位置被设计为，凭借浮力中心在垂直高度上高于重心来促进被动辊的控制/稳定性。这种设计的多个海洋振动器可选地被布置成由勘测船通过脐带缆拖曳的线阵列。阵列的浸没深度和直线度通过使用由水面浮体、脐带缆、抑制器和浮锚所产生的在垂直和水平方向上的静态力来控制。这种类型的多个线阵列能够可选地被配置为平面阵列或立体阵列。在第三示例性实施例中，如下面结合图1C和图2C进一步讨论的，前述的部件在不使用浮力泡沫的情况下被封装在自由浸水的承重框架(或桁架)内，因此使海洋振动器具有负浮力。这种设计的多个海洋振动器可选地被布置成线阵列，该线阵列悬挂在水面浮体上，该浮体依次通过脐带缆被勘测船拖曳。阵列的浸没深度通过一系列位于水面浮体中的绞车来控制。这种类型的多个线阵列能够被配置为平面阵列或立体阵列。在第四示例性实施例中，如下面结合图1C和图2D进一步讨论的，前述的部件在不使用浮力泡沫的情况下被封装在自由浸水的承重框架(或桁架)内，因此使海洋振动器具有负浮力。这种设计的多个海洋振动器可选地被布置成悬挂于水面浮体上的线阵列。线阵列中最前面的元件作为与用于从勘测船拖曳所述阵列的脐带缆的连接点。所述阵列的浸没深度通过一系列位于水面浮体中的绞车来控制。这种类型的多个线阵列能够可选地被配置为平面阵列或立体阵列。图1A呈现了用于所公开的海洋振动器的第一示例性封装实施例100a的正面图。从外部的角度观察海洋振动器100a，可以看到，海洋振动器100a包括安置电声水下声音发射器120a的水动力拖曳主体110a。该发射器采用柔性悬挂式活塞122a，所述活塞122a使用存在于拖曳主体110a内部的换能器以低频使水振动。有关柔性悬挂式活塞的更详细的讨论，请参阅，例如C.H.Sherman和J.L.Butler，TransducersandArraysforUnderwaterSound(水下声音换能器和阵列)，第5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋振动器，包括：正浮力水动力拖曳主体，其包括：低频电声发射器；电力电子系统；控制监测电子系统；以及压力补偿系统，其中，所述水动力拖曳主体包括一个或多个主动控制表面以调整所述水动力拖曳主体的浸没深度和滚转姿态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.08 US 62/215,4631.一种海洋振动器，包括：正浮力水动力拖曳主体，其包括：低频电声发射器；电力电子系统；控制监测电子系统；以及压力补偿系统，其中，所述水动力拖曳主体包括一个或多个主动控制表面以调整所述水动力拖曳主体的浸没深度和滚转姿态。2.根据权利要求1所述的海洋振动器，其中，多个所述海洋振动器被布置成线阵列并且被勘测船经由承重的柔性脐带缆在水面下拖曳，所述柔性脐带缆包括将电力、数据和压缩气体中的一种或多种传输到所述线阵列并从所述线阵列接收数据的功能。3.根据权利要求2所述的海洋振动器，其中，多个所述线阵列被定位成形成被勘测船在水面下拖曳的平面阵列或立体阵列。4.根据权利要求1所述的海洋振动器，其中，所述水动力拖曳主体进一步包括本地电源和高压气体源。5.一种海洋振动器，包括：自由浸水的承重框架，其包括内部部件，所述内部部件包括：低频电声发射器；电力电子系统；控制监测电子系统；以及压力补偿系统，其中，所述框架和所述内部部件使用定位在框架内的浮力泡沫而呈现正浮力，使得所述框架和所述内部部件的浮力中心在垂直高度上比所述框架和所述内部部件的重心高。6.根据权利要求5所述的海洋振动器，其中，多个所述海洋振动器被布置成线阵列并且被勘测船经由承重的柔性脐带缆在水面下拖曳，所述柔性脐带缆包括将电力、数据和压缩气体中的一种或多种传输到所述线阵列并从所述线阵列接收数据的功能。7.根据权利要求6所述的海洋振动器，其中，所述线阵列的...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯·M·亚伯拉罕，詹姆斯·A·麦康奈尔，威廉姆·M·米莱夫斯基，布兰登·C·沃尔里奇，拉塞尔·R·瑞克斯，
申请(专利权)人：应用物理技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US