一种用于在沿着拖曳声学直线式天线布置的声学节点的网络中估计水下声速的方法，且在所述网络中在节点间传输多个声学信号，所述方法包含以下步骤：获得两个预定的距离，所述距离各自为沿着同一第一声学直线式天线(31)放置的一对节点((A，B)，(B，C))的间距；对于每对第一和第二节点((A，B)，(B，C))，获得在所述第一节点和沿着第二声学直线式天线(32)放置的第三节点(D)之间传输的声学信号的第一传播持续时间及在所述第二节点和所述第三节点(D)之间传输的声学信号的第二传播持续时间；以及估计所述水下声速，所述水下声速是对于每对节点获得的所述两个预定的距离及所述第一和第二传播持续时间的函数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地球物理数据采集领域。更具体地说，本专利技术涉及用于分析海床之下的地质层的设备。本专利技术特别涉及使用地震法的石油勘测エ业，但可应用于任何使用用于采集海洋环境中的地球物理学数据的系统的领域。更具体地说，本专利技术关于一种技术，所述技术用于在沿着拖曳声学直线式天线布置的声学节点的网络中估计水下声速。2.
技术介绍
在本文件的下文中更特别地设法描述在石油勘测エ业的地震数据采集领域中存在的问题。当然，本专利技术不限于此特定应用领域，而是有关于必须应付紧密相关或类似的事项和问题的任何技术。 按照惯例，使用地震传感器(如加速计、地震检波器或水听器)网络来实地进行采集地震数据的操作。当在海洋环境中进行地震数据采集时，这些传感器沿着电缆分布，以便形成直线式声学天线，其通常称为“等浮电缆”或“地震等浮电缆”。地震等浮电缆网络由地震勘测船拖曳。所述地震法基于对反射地震波的分析。因此，为了在海洋环境中收集地球物理学数据，启动一或多个水下震源以便传播地震波列。由震源产生的压カ波穿过水柱且声穿透海床的不同层。反射的地震波(即，声学信号)的一部分随后由沿地震等浮电缆的长度分布的传感器(例如，水听器)检测到。通过遥测技术处理这些声学信号并将其从地震等浮电缆转发至位于地震勘测船上的操作员站，这些信号存储于所述操作员站中。此背景中的一个众所周知的问题是地震等浮电缆的定位。实际上，尤其为了以下目的，准确定位等浮电缆十分重要-监视传感器(水听器)的位置，以便获得具有令人满意精度的勘测区域海床图像；以及-检测等浮电缆相对于彼此的运动(等浮电缆经常遭受各种各样可变大小的外部自然约束的作用，例如风、波浪、水流)；以及-监视等浮电缆的航行。实际上，目的在于使勘测船在有关区域内的通过次数最少地实行海床分析。为此目的，在所述声学网络中实施的等浮电缆数量显著增加。因此，尤其在考虑到等浮电缆的长度(例如，可在6千米和15千米之间变化)时，这ー定位等浮电缆的问题特别显著。控制等浮电缆位置的本质在于实施航行控制装置(通常称为“压敏浮筒”)，其以固定间隔(例如，每隔300米)沿着地震等浮电缆安装。现有技术的压敏浮筒只用于控制浸没状态的等浮电缆的深度。现在，压敏浮筒用于控制等浮电缆的深度以及横向位置。图I展示等浮电缆13的一部分的配置，其包含一系列传感器(水听器)16，电声转换器14(在下文中更详细描述)以及沿着等浮电缆13长度分布的压敏浮筒10。完整的等浮电缆13 (沿着其长度)包含图I中描述的许多部分，因而包含大量的传感器(水听器)16以及一系列电声转换器14。每个压敏浮筒10可与电声转换器14相关联且包含配备至少一个机动枢转翼12的主体11，使得横向操纵等浮电缆13以及控制等浮电缆13的浸没深度成为可能。压敏浮筒的控制是本地实现的或由位于勘测船上的主控制器实现。众所周知，声学节点是转换器14以及其相关联的电子元件。压敏浮筒10可与声学节点17相关联以使此声学节点确保对相关联的等浮电缆13的本地控制功能。为了水平驱动，电声转换器14允许估计沿着两条不同等浮电缆13(相邻或不相邻都可)放置的声学节点之间的距离(下文中称为“节点间距离”)。更准确地说，第一等浮电缆的电声转换器14发送若干第一声学序列且也接收来自第二等浮电缆的第二电声转换器14的若干第二声学序列，所述第二等浮电缆与所述第一等浮电缆相邻或不相邻都可。为了估计节点间距离，声学节点的转换器14接收的数据随后由与转换器14相关联的电子模 块(图I中未示)在本地进行处理，或由勘测船上的主控制器处理。转换器14是声学序列(即，经调制的位形式的声学信号)的传输器和接收器，这些声学序列用于确定位于各个等浮电缆上的相邻节点之间的距离，从而形成节点间距离的网格，以便知道所有等浮电缆的精确横向定位。应将本文中的转换器理解为意味由声学信号收发器(发射器/接收器)组成的单ー电声装置，或发送器装置(例如，声波脉冲发射器)和接收器装置(例如，压カ粒子传感器(水听器)或运动粒子传感器(加速计、地震检波器· · ·))的组合。通常，每个节点包含电声转换器，使所述节点能够交替充当发送器节点和接收器节点(分别用于声学信号的传输和接收)。在ー项交替实施例中，第一组节点只充当发送器节点且第二组节点只充当接收器节点。第三组节点也可与第一和第二组节点结合使用。两个同步节点A和B之间的节点间距离典型地可基于以下公式估计(Iab = kX tAB其中CIab指声学信号的发送器节点(A)与接收器节点(B)的节点间距离；指在从发送器节点㈧向接收器节点⑶传输的声学信号的发射瞬间和接收瞬间之间消逝的传播持续时间；k指声速的“测量”值或“估计”值。正如已经说过的，压敏浮筒的控制在本地执行或由位于勘测船上的主控制器执行。现今，一种广为人知的用于获得声学网络中传输的声学信号的水下声速(或简称为声速)的方法是使用声速计。实际上，导航系统中使用的声速測量一般来说是借助各自布置于等浮电缆网络的两个分离末端的两个声速计实行的，因此提供“测量值”(也叫“真值”)。例如，图2展示有十条等浮电缆(称为20a到20j)的网络，其由勘测船21拖曳，包含导航系统和节点管理器系统的集中式系统(未图示)位于所述勘测船21上。两个速度计22、23定位于由勘测船拖曳的此组等浮电缆的最外面的两条等浮电缆20a和20j上，第一速度计22定位于接近勘测船的地方，第二速度计23定位于勘测船的相反侧。随后由导航系统通过观察由速度计提供的实际声速測量结果的历史，同时考虑到勘测船的速度，在对应于声学节点位置的每个点处估计声速。此已知方法的缺点是如果两个速度计中的一个损坏了，必须将等浮电缆(此速度计包含于其中)抬出水面，以便能够更换或修理损坏的速度计。此已知方法的另ー缺点是为 了估计声学信号的声速，导航系统不得不假定在给定的固定点处的声速测量值随时间的推移是恒定的(在等浮电缆的轴线中)。然而，鉴于等浮电缆具有相当长的长度以及勘测船的低速度，在于此给定点处实行的声速測量和声学节点通过同一给定点处之间可有若干小时消逝。一般来说，水中声波的声速是尤其随温度、压カ以及水的盐度快速变化的參数。因此，此估计方法提供的声速值并非总是可靠的。基于海水的平均声速等于1500m. S-1的原理，专利技术人发现对于每个声学节点估计的波速值方面的误差可常常达到几个百分点，因而导致可达到相同百分比的传播持续时间测量的误差，且由此引起节点间距离测量的误差。可以推断，沿着地震等浮电缆分布的传感器(水听器)的定位因此缺乏精确性。此已知方法的另ー缺点是由给定点处的速度计测量的声速被认为在相对于等浮电缆轴线的横向平面中恒定(交叉线测量)。例如，对于有彼此相隔100米的十条等浮电缆的网络来说，假设声速在网络的宽度(即，1000米)上是恒定的。因而在相对于等浮电缆轴线的横向平面中实行由每个速度计测量的声速的近似(例如，通过线性或多项式插入法)，这ー方法也使得声速估计值不可靠。此外，独立于导航系统，沿着等浮电缆放置的压敏浮筒包含用于在本地实施反馈回路的嵌入式电子元件(以便控制声学网络的节点间距离)。正如之前所述，这些节点间距离是作为传输的声学信号的传播持续时间(由网络节点測量)以及声速的估计值(由导航系统或由操作者通过节点管理器系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在沿着拖曳声学直线式天线布置的声学节点网络中估计水下声速的方法，且在所述网络中在所述节点间传输多个声学信号，所述方法的特征在于其包含以下步骤：？获得(62)两个预定的距离，其各自分离沿着相同的第一声学直线式天线(31)放置的一对节点((A，B)，(B，C))；？对于每对第一和第二节点((A，B)，(B，C))，获得(62)：*在所述第一节点和沿着第二声学直线式天线(32)放置的第三节点(D)之间传输的声学信号的第一传播持续时间；*在所述第二节点和所述第三节点(D)之间传输的声学信号的第二传播持续时间；？估计(63)所述水下声速，所述水下声速是对于每对节点获得的所述两个预定的距离和所述第一和第二传播持续时间的函数。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：多米尼克·巴赫博，克里斯托弗·赖何，
申请(专利权)人：瑟塞尔公司，
类型：发明
国别省市：
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