用于操控被拖曳的声学线形天线的方法技术

本发明专利技术提供一种用于操控属于被船拖曳的多个声学线形天线中的第一声学线形天线的方法。多个导航控制装置沿所述多个线形天线布置，以便对所述线形天线的位置至少横向地起作用。沿所述第一声学线形天线布置的至少一个导航控制装置执行以下步骤：获得（81，82）羽角的局部测量值或与所述羽角有关的参数的局部测量值，所述局部测量值与沿所述第一声学线形天线（51）布置的所述至少一个导航控制装置相关联；根据所获得的局部测量值来计算（83）横向力；以及施加（84）算得的横向力。

【技术实现步骤摘要】
1.
本专利技术的领域是地球物理数据采集。它涉及的是研究海床及其沉积层特性所需的设备。更确切地说，本专利技术涉及一种用于操控被拖曳的声学线形天线的技术。本专利技术可以有效地应用到使用地震方法的石油勘探行业(海洋石油勘测)，但也可以应用到需要在海洋环境中进行地球物理数据采集的系统的任何其他领域中。2.
技术介绍
在本文档中，下文更加具体地描述了在石油勘探行业的地震数据采集领域中存在的问题。当然，本专利技术并不仅限于此特定应用领域，而是适用于必须处理紧密相关的或类似的问题和难题的任何技术。在现场采集地震数据的操作常规上使用的是传感器(下文中称为“水听器”，与海洋环境中的数据采集有关)的网络。水听器阵列形成了信道。若干信道沿电缆分布从而形成了线形声学天线，其通常被称为“拖缆”或“地震拖缆”。如图1所示，地震勘探船21拖曳着地震拖缆20a至20e的网络。水听器在图2中的标号为16，图2详细说明了图1中标号为C的块(即，标号为20a的拖缆的一部分)。地震方法是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数据，将一个或多个水下震源激活，以传播全向地震波列。由震源生成的压力波穿过水柱并穿透海床的不同层。被反射的部分地震波(即，声信号)随后被分布在地震拖缆的长度上的水听器检测到。这些声信号由遥测技术进行处理并且从地震拖缆转发到位于地震勘探船上的操作站，在操作站处对原始数据进行处理。实际上，这样做的目的是在相关区域中以最少的船航行次数来对海床进行分析。为此，在声学网络中实施的拖缆的数量大幅增加，并且拖缆长度可在(例如)6千米至15千米之间变化。对拖缆位置的控制在于导航控制装置的实施，所述导航控制装置通常被称为“引航鸟”(图1中标号为10的白色方块)。它们沿地震拖缆以规则间隔(例如每隔300米)安装。这些引航鸟的功能是在拖缆之间引导拖缆。换句话说，引航鸟用于控制拖缆的深度以及横向位置。为此，且如图2所示,每个引航鸟10包括配备有电动旋转翼12 (或更一般地是机械移动构件)的主体11，使得可以横向地修改拖缆之间的位置(这被称为水平驱动)并且驱动拖缆浸入水中(这被称为垂直驱动)。为了对地震拖缆进行定位(允许引航鸟对拖缆进行精确的水平驱动)，沿拖缆分布声节点。这些声节点由画阴影线的方块表示，在图1与图2中标号为14。如图1所示，网络中的某些声节点14结合在引航鸟10中(图2的情况)，其他节点则不然。声节点14使用水下声通信构件，以下称为电声换能器，从而允许估计声节点之间的距离(以下称为“节点间距离”)。更确切地说，这些换能器是声信号的发射器与接收器，其可用于根据在两条(相邻或不相邻的)不同拖缆上的两个声节点(分别作为发送节点与接收节点)之间测量的声信号传播持续时间(即，声信号从发送节点到接收节点的传播时间)，来估计这两个声节点之间相隔的节点间距离。在声学网络中，由此形成了节点间距离的网，从而可以了解所有拖缆的精确水平操控。应了解，此处的换能器表示包括声信号收发器(发射器/接收器)的单个电声装置，或者是发送装置(例如，声波发射器)与接收装置(例如，压力粒子传感器(水听器)或运动粒子传感器(加速度计、地震检波器……))的组合。通常，各个声节点都包括能使该节点交替成为发送节点与接收节点(分别用于声信号的发射和接收)的电声换能器。在一个替代性实施例中，第一组节点仅作为发送节点，而第二组节点仅作为接收节点。第三组节点(每个节点交替作为发送节点与接收节点)也可与第一和第二组节点组合使用。两个节点A与B之间的节点间距离dAB通常可根据以下公式估计=CIab=C.tAB，其中:作为发送节点 的节点A将声信号S传输到作为接收节点的节点B(见图1中实例，其中声信号S表示为标号为A与B的节点之间的箭头)；tAB为将声信号从发送节点A传输到接收节点B (假设接收节点与发送节点是同步的)的过程中，发射时刻与接收时刻之间经过的传播持续时间(传播时间)；并且c为声信号的声速(也称为声音速度)的“测量值”或“估计值”。Si所示为面元覆盖。考虑震源的两次连续射出:第一次射出如图3上部所示，第二次射出如图3的下部所示(B卩，在此实例中源与拖缆被从右向左拖曳)。在每一次射出震源时，有一个处理步骤是将各个信道分配给面元。面元表示地表上的局部区域(例如，8米X8米)，在地震勘测中某些信道已经探测过这些区域，即，源发出的某些射线碰撞到这些区域，并且信道接收了其反射的射线。当若干轨迹可被分配到同一面元时，则可使用被称为地震数据“堆叠”的处理来提升信噪比。在同一面元上反射的不同射线的数量被称为“覆盖”。地震勘测的一个目的是获得统一的面元网格覆盖。然而，不同事件可影响到面元网格的覆盖，如由横向海流41引起的在拖缆SI至S4 (由地震勘探船21通过前桅索具43拖曳)上的羽角α (如图4所示)、船的尾流导致拖缆网络呈V形，或更一般地，拖缆的变形。羽角α是由拖缆(例如，SI)相对于船21移动方向上的轴线42所成的角。实际上，在地震勘测中，按线扫掠所要覆盖的区域。如果连同各个面元的覆盖来观察面元网格，能看到相邻的线之间的一些间隙，这主要是由于羽角对网络的影响。当勘测的相邻线之间的覆盖不佳时，就需要被称为“填充线”的额外的线，这样做既耗时又耗财。近十年来，勘探者为拖缆配备了允许对它们进行横向控制的仪器。如上所述，这些仪器是允许拖缆之间保持横向距离的导航控制装置(“引航鸟”)，它们的作用是抑制V形以及任何个别拖缆的变形。有时，这些仪器也用于保证稳定的V形，这样也有利于覆盖。此外，由船上声学多普勒流速剖面分析(ADCP)添加的一些水流模型，包括气象数据与卫星观测，允许根据水流预测信息对拖缆的变形进行预测并控制导航控制装置(“引航鸟”)。这样一来能使“填充线”减到最少并且将四维(4D)重复性最大化。四维地震勘测是在选定的时间对同一地下区域进行的三维勘测。然而，尽管结合了导航控制装置(“引航鸟”，即，拖缆横向控制构件)，有时仍会出现地震区域覆盖不佳和/或重复性不足的情况，这主要是由于拖缆的羽角可在一段时间之内和从一段时间到另一段时间之间变化，或者是在两个相邻的线之间变化，从而在覆盖中产生了间隙。此外，在某些系统上，所有的横向控制都参照一个参考拖缆，参考拖缆也称为“主拖缆”。在这种情况下，由于横向力的局部控制，所有的相邻拖缆都参照主拖缆，因此主拖缆的羽角倾向于对于所有范围(即，所有相邻拖缆)产生相同的羽角。例如，在图4中，如果SI是主拖缆，那么从拖缆S2、S3和S4都具有与SI相同的羽角α。这些系统的另一个缺点是，如果不进行导航控制装置的全局控制(以便操作主拖缆的横向控制)，那么主拖缆的形状与方向会随水流改变，引起各拖缆上出现由横向海流导致的羽角。如果导航系统(在地震勘探船上)进行了全局控制，那么在以下情况中，这也并非保持稳定网络的最佳解决方案:.拖缆断开或被切断，其中各拖缆连接到船上的地震数据采集系统；.导航控制装置(“引航鸟”)与导航控制装置的船上控制系统之间的遥测线的断裂；.导航系统与导航控制装置的控制系统之间的连接丢失。还必须指出，在地震勘测的每条线之间，船实现了大约为3° /mn的转向。稳定拖缆网络所需的时间很重要，而且该时间主要取决于船速，因为网络大体上不具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操控属于被船拖曳的多个声学线形天线中的第一声学线形天线的方法，多个导航控制装置沿所述多个线形天线布置以便对所述线形天线的位置至少横向地起作用，所述方法的特征在于沿所述第一声学线形天线布置的所述多个导航控制装置的至少一个给定导航控制装置?执行以下步骤：计算羽角或与所述羽角有关的参数的局部测量值，所述局部测量值是与所述给定导航控制装置相关联；根据所述计算的局部测量值来计算横向力；以及施加所述算得的横向力。

【技术特征摘要】
2012.07.25 EP 12305910.71.一种用于操控属于被船拖曳的多个声学线形天线中的第一声学线形天线的方法，多个导航控制装置沿所述多个线形天线布置以便对所述线形天线的位置至少横向地起作用，所述方法的特征在于沿所述第一声学线形天线布置的所述多个导航控制装置的至少一个给定导航控制装置-执行以下步骤: 计算羽角或与所述羽角有关的参数的局部测量值，所述局部测量值是与所述给定导航控制装置相关联； 根据所述计算的局部测量值来计算横向力；以及 施加所述算得的横向力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于沿所述第一声学线形天线布置的各个所述导航控制装置执行所述计算步骤和施加步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一线形天线是主线形天线，属于所述多个声学线形天线中的至少一个从线形天线是参照所述主线形天线。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于与所述羽角有关的所述参数是以下各者之间相隔的距离: 参考声节点，其沿在所述多个声学线形天线中的另一线形天线布置；与 一点，其为所述给定导航控制装置在所述另一声学线形天线上的正交投影。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于计算(83)所述横向力的所述步骤包括实施控制环路的步骤，所述控制环路将所述计算的局部测量值约束在设定点上。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述设定点是预定值。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于计算所述横向力的所述步骤包括动态地计算所述设定点的步骤，所述设定点取全局羽角或与所述全局羽角有关的全局参数的值，所述全局羽角是所述第一线形天线上的平均羽角。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于根据声信号、大地位置和罗盘方位来计算所述全局羽角。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于计算所述局部测量值的所述步骤包括以下步骤: 获得在沿一对线形天线布置的声节点之间传输的声信号，所述线形天线对包括所述第一线形天线与在所述多个声学线形天线中的另一个线形天线，所述声信号预期被所述声节点用来估计所述声节点之间的距离； 根据所述获得的声信号来计算所述局部测量值。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述另一个线形天线与所述第一线形天线相邻。11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于计算所述局部测量值的所述步骤包括以下步骤: 获得沿所述线形天线对中的一个天线放置的一对第一与第二声节点X，Y之间相隔的预定距离dXY ； 获得在所述第一声节点X与第三声节点D之间传输的声信号的第一传播持续时间tXD，所述第三声节点沿所述线形天线对...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂埃里·罗杰，盖坦·梅利耶，克里斯朵夫·莱何，
申请(专利权)人：瑟塞尔公司，
类型：发明
国别省市：