用于地震勘测的磁偏角补偿制造技术

在用于有冰水域中的地震勘测中，拖缆在水表面以下在船舶后面被拖曳以避开冰。GPS读数可能不会一直地被获得，因为冰阻止具有GPS接收机的尾浮标从表面处的拖缆进行拖曳。替代地，设备在水的表面以下在拖缆上拖曳。拖缆的绝对位置通过间歇性地将被拖曳设备朝着表面带出来跟踪，因此GPS读数能够被获得。然后拖缆的绝对位置能够与罗盘读数相结合地使用，并且能够使在勘测期间沿着拖缆获得的各种地震传感器信号相关联。罗盘读数能够使用磁偏计读数针对磁偏角来修正，该磁偏角读数能够针对来自承载磁偏计的船舶或其他设备的铁影响被补偿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于地震勘测的磁偏角补偿相关申请的交叉引用这是2010年3月8日提交的美国专利申请序号12/719，783的部分继续申请，其被通过引用结合到本文中，要求其优先权，并且其要求2009年3月9日提交的美国专利申请号61/158，698 ；2009年9月28日提交的61/246，367 ；以及2009年11月14日提交的61/261，329的优先权。
技术介绍
常规海洋地震勘测使用震源和拖在地震勘测船后面的许多拖缆。这些拖缆具有检测地震能量以便对海底下的地层进行成像的传感器。当在具有适度浪涛等的开放水体中操作时，部署拖缆和源并在勘测期间牵引它们可能是相对简单的。然而，由冰、碎片、大浪或其他障碍物覆盖的海洋位置可能使得勘测更加困难、昂贵或者甚至不可能。例如，在有冰的水中，地震勘测船必须破冰并穿过充满浮冰块的水。由冰撞击产生的噪声还可能使产生的地震记录复杂。另外，水面上的浮冰块使得牵引所述源和拖缆更加困难且易于损坏。水面处的系统的任何部件都可能遭遇冰，陷入困境并失去。另外，甚至从滑道离开船的任何线缆或拖绳都可能收集表面上的冰，潜在地损坏线缆或拖绳。同样地，在船体下面被拉动并上升到船的后面的冰可能将这些线缆和绳索剪断。在授予Bjerkoy的美国专利号5，113，376和5，157，636中公开了本领域中已知的用于在冰覆盖区中执行地震勘测的某些方案。然而，到目前为止，与有冰或有阻碍的水中的海洋地震勘测相关联的问题尚未被显著地解决。除在北极和冰覆盖区中的勘测中涉及到的某些物理挑战之外,例如,地球中的任何给定区域中的地球磁场的变化都可能引起基于陆地或基于海洋的地震勘测中的问题。如已知的，地球的磁场能够用七个参数来描述，包括磁偏角(D)、倾角(I)、水平强度(H)、水平强度的北(X)和东(Y)分量、垂直强度(Z)以及以纳诺特斯拉为单位测量的总强度(F)。大多数地磁场(即，主磁场)来自地球的外核。各种数学模型、诸如国际参考地磁场(IGRF)和世界磁模型(WMM)能够描述此主磁场及其如何随着时间推移而慢慢改变。虽然场的变化可能是略微可预测的，但地磁场也由于磁圈和电离层内的电流且由于不那么可预测的其他变化而改变。地磁场的变化和改变能够影响北极地区以及其他位置上的地震勘测。此外，来自地震勘测设备的罗盘读数可能受到北极纬度处的磁偏角的差的影响。如已知的，磁偏角表示磁北与实际地理北之间的角。磁偏角的变化取决于纬度和经度且随时间而变，并且方位角的变化性在北极纬度处增加。如将认识到的，能够基于用于罗盘的位置的磁偏角(真北与磁场的水平迹线之间的角)来修正罗盘读数。为了修正罗盘方位，通过将磁偏角与罗盘的磁方位相加来计算真方位。遗憾的是，北和南磁极周围的区域可能产生不稳定或不可用的罗盘读数，并且地球上的某些区域可能具有磁偏角方面的广泛差异。已公布的地球的磁模型总是具有误差，并且并未完全准确到有时需要的详细水平。常规的基于海洋的地震勘测能够通过使用其中一直由拖缆上的尾浮标来获得GPS读数的闭合经过(closed traverse)来避免问题。然而，在北极勘探中，系统通常由于浮冰块而不能使用尾浮标，使得系统不能可靠地获得GPS读数。这使得对于有冰或有阻碍的水而言跟踪地震勘测设备和数据并进行定位更加有问题。本公开的主题针对克服或至少减少上文所阐述的问题中的一个或多个的影响。
技术实现思路
地震勘测系统在其中磁偏角的变化可能产生在勘测期间获取的地磁场测量结果中的误差的各区域或者时间操作。例如，地球的北极地区可能具有在地震勘测区域中改变的磁偏角的变化，并且罗盘读数的误差在此类区域中的海洋地震勘测中可能是有问题的。当该区域具有限制使用尾浮标来获得GPS读数的有冰的水时，该问题可能进一步加剧。例如，在基于海洋的系统中船在勘测期间拖曳拖缆。罗盘在海洋地震勘测期间收集用于计算拖缆的位置的信息。如已知的，罗盘给定磁方位，并且必须在地理坐标系中计算其位置。由于罗盘对局部磁场的磁偏角敏感，所以任何局部的差异都能够降低根据罗盘读数来重构拖缆的位置的准确度。因此，勘测系统随着勘测的进行而实时地测量磁偏角，并且实时地或稍后在处理中修正地磁场测量结果(例如，罗盘读数)。用于磁偏角的修正能够在任何形式的海洋地震勘测中且甚至在基于陆地的地震勘测中有用。当特别地在北极地区中执行海洋勘测时，用于磁偏角的修正可能特别有用，因为系统不能始终使用来自拖缆上的尾浮标等的GPS读数以确定传感器的位置。替代地，拖缆具有许多线缆罗盘或被用于在勘测期间监视拖缆的位置的其他磁航向设备。在没有来自尾浮标的一直的GPS读数的情况下，勘测系统必须确定由地壳、大气等的变化引起的当前磁偏角的变形，因此能够修正罗盘读数。如上所述，由于浮冰块或其他障碍物，北极地区中的勘测系统通常使用尾浮标来获得用于地震拖缆的绝对位置(例如，GPS读数)。因此，该勘测必须使用开放经过。为此，系统需要严格地处理沿着拖缆的各种罗盘读数中的误差。作为一个解决方案，当没有浮冰块或其他障碍物时，能够间歇地将拖缆上的可控载运器带出表面，使得能够获得绝对位置(例如，GPS读数)并传送至勘测系统。此类可控载运器能够位于拖缆的尾端或其他地方。在获得间歇性GPS读数之后，可控载运器然后能够回到表面下面漂浮以避免遭遇冰并保持拖缆在水的表面以下受到保护。惯性导航系统(INS)设备、集成导航系统或其他类似系统始终能够用相对位置信息来补充间歇性GPS读数，因此即使当表面处的显著浮冰块阻止可控载运器获得新的GPS读数时，也能够确定拖缆的位置。此相对位置信息包括拖缆在水的表面以下被拖曳的同时的惯性测量结果。同时，该勘测系统能够获得磁偏角测量结果，并相应地修正拖缆上的各种线缆罗盘或其他传感器读数。为此，能够在船舶后面部署具有磁力计的磁偏计以便获得磁偏角测量结果。例如，能够在拖缆线缆的末端上拖曳磁偏计或在船舶的船尾拖走。通常，此类磁偏计通常在拖船后面船舶的两个或更多长度被拖曳。对于某些磁偏计而言，磁偏计在被拖曳时所遭遇的运动的问题可能使磁偏计获得的测量结果的处理过于复杂。例如，可能需要相对于被拖曳时的磁力计空间取向来连续地修正磁力计读数。这能够增加计算复杂性。为了避免此类复杂化，能够直接在拖船上使用用于磁偏计的部件，即使船舶对磁偏角读数产生某些磁性影响。当执行各种校准步骤以补偿由船舶对磁偏计引起的软和硬铁影响时，可实现在船舶上的使用。供在船舶上使用的磁偏计使用磁力计来获得三轴地磁场读数，诸如航空24位Honeywell捷联式磁力计。磁偏计还使用三罗盘惯性测量单元(MU)设备以及与此类设备相关联的计算和运动补偿计算。最后，系统将GPS读数和来自IMU设备的惯性测量结果(SP，绝对位置和惯性位置)组合在一起，并且然后将测量结果与来自磁力计的三轴地磁场读数相比较以计算磁偏角修正。随后，能够用此计算的磁偏角来修正各种线缆罗盘或沿着拖缆的其他传感器读数。对在拖船处确定的磁偏角的修正能够应用于有冰或有障碍物的水中的海洋地震勘测以及其他应用。一般地，能够在其中不能使用尾浮标来获得GPS读数或者只能偶尔地获得此类读数的海洋勘测中使用本文公开的技术。例如，使用在表面以下很深的深度处或在从拖船倾斜处拖曳的拖缆、使得不能完成获得用于拖缆的GPS读数的任何形式的海洋地震勘测可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震勘测方法，包括：在勘测区域中用一个或多个地震传感器来获得一个或多个地震信号；获得相对于一个或多个地震传感器的一个或多个局部地磁场测量结果；测量时间和空间磁偏角参数；基于磁偏角参数来修正一个或多个局部地磁场测量结果；以及使一个或多个已修正地磁场测量结果与一个或多个地震信号相关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.23 US 13/113,2161.一种地震勘测方法，包括: 在勘测区域中用一个或多个地震传感器来获得一个或多个地震信号； 获得相对于一个或多个地震传感器的一个或多个局部地磁场测量结果； 测量时间和空间磁偏角参数； 基于磁偏角参数来修正一个或多个局部地磁场测量结果；以及 使一个或多个已修正地磁场测量结果与一个或多个地震信号相关联。2.如权利要求1的方法，其中，所述地震勘测是基于陆地或基于海洋的地震勘测。3.如权利要求1的方法，其中，测量时间和空间磁偏角参数包括:从一个或多个基础地位置获得一个或多个基础地磁场测量结果，并基于该结果对时间和空间磁偏角参数进行内插。4.如权利要求3的方法,其中，所述一个或多个基础地位置与一个或多个局部地磁场测量结果在空间上分离，并且其中，所述一个或多个基础地磁场测量结果是随时间推移而获得的。5.如权利要求1的方法，其中，用一个或多个地震传感器来获得一个或多个地震信号包括:在船舶后面拖曳具有一个或多个地震传感器的至少一个拖缆。6.如权利要求5的方法，其中，测量时间和空间磁偏角参数包括:获得船舶的全球定位系统测量结果并由此确定船舶的大地测量方位。7.如权利要求5的方法,其中，获得相对于一个或多个地震传感器的一个或多个地磁场测量结果包括:获得至少一个拖缆上的一个或多个罗盘读数。8.如权利要求5的方法，其中，测量时间和空间磁偏角参数包括:在地震勘测期间随时间推移而测量船舶处的磁偏角。9.如权利要求8的方法，其中，测量船舶处的磁偏角包括:通过在勘测区域中用磁偏计经过校准图案来对船舶上的磁偏计进行校准。10.如权利要求9的方法，其中，对船舶上的磁偏计进行校准包括:用从一个或多个基站内插的勘测区域的一个或多个预测磁偏角来补充校准。11.如权利要求8的方法，其中，测量船舶处的磁偏角包括:补偿船舶对一个或多个局部地磁场测量结果的至少一个铁影响。12.如权利要求11的方法，其中，补偿包括针对地磁场中的垂直和水平平面来补偿船舶的软和硬铁参数。13.如权利要求12的方法，其中，针对地磁场中的垂直和水平...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·罗伯特斯，R·菲斯彻，N·津恩，C·施奈德，J·R·盖利亚迪，S·赖斯，T·A·达德利，J·格兰特，K·辛普森，
申请(专利权)人：离子地球物理公司，
类型：
国别省市：