一种用于海上地震勘探的双源地震采集方法及采集系统

摘要

本发明公开了一种用于海上地震勘探的双源地震采集方法及采集系统，其中，采集方法包括如下步骤：A、检测当前位置，若当前位置与前次采集开始位置的距离达到预定的第一距离值，则进行以下步骤：B、记录当前位置为采集开始位置，并在从当前位置开始向前方行驶的第二距离范围内至少错开预定的最小间隔时间，分别激发第一震源和第二震源；C、感测第一震源和第二震源引发的地震波并产生相应的第一地震数据和第二地震数据；D、接收第一地震数据和第二地震数据，并将第一地震数据和第二地震数据记录在一个记录道中。本发明不改变地震采集作业船常规拖带方式，在增加少量作业成本的情况下获得成倍的地震资料，以满足深层地震勘探的需要。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋地球物理勘探领域，特别涉及一种用于海上地震勘探的 双源地震采集方法及采集系统。

背景技术

海洋地球物理勘探系统用于从湖或海洋的水体底部以下的地层采集地球 物理数据。诸如海洋地震数据采集系统，通常包括具有船载导航、地震能源 控制和地球物理数据记录设备的地震勘探船。地震勘探船通常在船后拖拽一 条或多条传感器拖缆。地震能源控制设备在选定时间上激发一个或多个地震 能源。最终将传感器拖缆上的各个传感器响应于检测到的地震能量生成的信 号传导至记录设备。在记录系统中相对于时间记录由每一传感器生成的信号。 后续即可对所记录的信号进行解释以推断水体底部以下的地层的结构和组 成。

随着石油能源消费量的不断提高，越来越多的石油资源将被勘探出来。 在全球海洋油气探明储量中，目前浅海仍占主导地位，但随着石油勘探技术 的进步，已经逐渐进军深海，勘探目的层也已经由浅层向深层逐步发展。

常规海上地震采集方式由于受作业船舶拖力、电缆长度和资料记录长度 等因素限制，三维地震资料的覆盖次数达到80次基本上已经是极限。目前， 国际流行的高覆盖次数海上地震勘探，基本局限于多方位角和宽方位角勘探 技术，但由于这些技术的作业成本非常高，生产中很难大面积推广应用。

现有技术中，运用海上地震采集技术进行海上石油资源勘探时，有一种 作业方式是这样的：勘探船在船后拖带左右两个空气枪震源和多条数字电缆， 每隔S米左右震源交替激发。其中，S为根据地质需求设计的炮间距。同时， 仪器记录地震数据时，每个记录道记录单震源的一炮数据。此种常规方案， 地震资料覆盖次数少，仅可满足中浅层勘探需求，不能满足深层地震成像， 尤其是复杂构造精确成像的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有海上地震采集作业技术中存在 的地震资料覆盖次数少，无法满足深层地震勘探需要的缺陷，提供一种改进 的用于海上地震勘探的双源地震采集方法及采集系统。

本发明解决其技术问题所采用的改进的用于海上地震勘探的双源地震采 集方法的技术方案是：一种用于海上地震勘探的双源地震采集方法，包括如 下步骤：

A、检测当前位置，若当前位置与前次采集开始位置的距离达到预定的第 一距离值S，则进行以下步骤：

B、记录所述当前位置为采集开始位置，并在从所述当前位置开始向前方 行驶的第二距离ΔS范围内至少错开预定的最小间隔时间，分别激发第一震源 和第二震源；

C、感测所述第一震源和第二震源引发的地震波并产生相应的第一地震数 据和第二地震数据；

D、接收所述第一地震数据和第二地震数据，并将所述第一地震数据和所 述第二地震数据记录在一个记录道中。

优选地，在所述步骤B中，在激发震源的时刻，同时记录被激发震源的 标识和激发时间，用以后续对所述记录道中记录的第一地震数据和第二地震 数据进行处理。

优选地，在所述步骤B中，所述第一震源和所述第二震源的激发顺序为 随机顺序。

优选地，所述第一距离值（S）、第二距离（ΔS）以及最小间隔时间是基 于勘探区目的层地质情况而确定。

优选地，所述第一距离值S为25米，所述第二距离ΔS为2米。

优选地，所述第一距离值S为18.75米，所述第二距离ΔS为1.5米。

本发明还提供一种用于海上地震勘探的双源地震采集系统，包括：

在勘探船后面在水中拖曳的横向隔开的第一震源和第二震源；

在勘探船后面在水中拖曳的多条横向隔开的传感器拖缆；

还包括：

位置检测装置，用以检测勘探船或者检测第一震源或者第二震源当前位 置；

激发控制装置，其包括：

距离计算模块，用以计算当前位置与前次采集开始位置的距离；

采集开始位置记录模块，用以当所述距离达到预定的第一距离值S时， 记录当前位置为采集开始位置；及

激发信号产生模块，用以当所述距离达到预定的第一距离值S时，从当 前位置开始向前方行驶的第二距离ΔS范围内至少错开预定的最小间隔时间， 分别发出激发第一震源和第二震源的激发信号；

多个地震传感器，纵向隔开地设置于所述传感器拖缆上，用以感测所述 第一震源和第二震源引发的地震波并产生相应的第一地震数据和第二地震数 据；及

记录装置，用以接收所述第一地震数据和第二地震数据，并将所述第一 地震数据和所述第二地震数据记录在一个记录道中。

优选地，所述记录装置包括：激发记录模块，用以在激发震源的时刻， 同时记录被激发震源的标识和激发时间，以便对所述记录道中记录的第一地 震数据和第二地震数据进行处理。

优选地，所述第一距离值S、第二距离ΔS以及最小间隔时间是基于勘探 区目的层地质情况而确定。

优选地，所述第一距离值（S）为25米，所述第二距离（ΔS）为2米； 或者所述第一距离值（S）为18.75米，所述第二距离（ΔS）为1.5米。

本发明的海上地震采集方式，在不改变地震采集作业船常规拖带方式及 设备的情况下，通过改变震源激发顺序和时间，增大了激发密度，在增加少 量作业成本的情况下获得成倍的地震资料，使地震资料的覆盖次数成倍增加， 从而提高地震资料信噪比，以满足深层地震勘探的需要。有很好的经济效益 和实用性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例中的勘探船作业拖带方式示意图；

图2是本发明一实施例中的用于海上地震勘探的双源地震采集系统的示 意图；

图3是本发明一实施例中的用于海上地震勘探的双源地震采集方法中地 震能源激发规则示意图；

图4是本发明一实施例中的用于海上地震勘探的双源地震采集方法的流 程图；

图5是本发明一实施例中的用于海上地震勘探的双源地震采集方法中仪 器记录地震信号数据示意图。

具体实施方式

海上地震采集技术主要分为激发技术和接收技术两大部分。当震源（激 发技术）激发的时候，能量通过海水，经过海底向地层深部传播，一部分能 量透过地层向下传播，一部分能量被地层界面反射向上传播，被沉放于海水 中一定深度的电缆装载的检波器（接收技术）所接收。

本发明构思通过改变枪控系统，即激发控制装置，来改变震源激发顺序 和时间，同时配合改变仪器记录方式，来增加地震资料的覆盖次数。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图 详细说明本发明的具体实施方式。

图1示出了本发明一实施例中的勘探船1地震作业水下设备拖带方式， 当激发震源2、3，能量通过海水，经过海底向地层深部传播，一部分能量透 过地层向下传播，一部分能量被地层界面反射向上传播，被沉放于海水中一 定深度的传感器拖缆4装载的多个纵向隔开的地震传感器所接收，并记录下 来。

该勘探船1在船尾拖带左右两个横向隔开的空气枪震源，即第一震源2 和第二震源3，以及多条横向隔开的传感器拖缆4，其与现有技术相同。多个 地震传感器纵向隔开地设置于传感器拖缆4上，用以感测第一震源2和第二 震源3引发的地震波并产生相应的第一地震数据和第二地震数据。

可以理解地，当左边震源设定为第一震源2时，则右边震源为第二震源3； 当右边震源设定为第一震源2时，则左边震源为第二震源3。

可以理解地，地震传感器可以是任何类型的本领域已知的地球物理传感 器。可以包括地震检波器和加速度计的粒子运动响应地震传感器、压力响应 地震传感器、压力时间梯度响应地震传感器以及上述内容的组合等。

图2为本发明一些实施例中的地震数据采集系统示意图。由图2可见， 勘探船1采用的用于海上地震勘探的双源地震采集系统，包括位置检测装置、 激发控制装置、震源(包括第一震源2和第二震源3)、地震传感器和记录装置。 其中，位置检测装置用以检测勘探船1或者震源的当前位置。

激发控制装置包括距离计算模块、采集开始位置记录模块及激发信号产 生模块。其中，距离计算模块用以计算当前位置与前次采集开始位置的距离。 采集开始位置记录模块用以当该距离达到预定的第一距离值S时，记录当前 位置为采集开始位置。激发信号产生模块用以当该距离达到预定的第一距离 值S时，从当前位置开始向前方行驶的第二距离ΔS范围内至少错开预定的最 小间隔时间，分别发出激发第一震源2和第二震源3的激发信号。

地震传感器用以感测第一震源2和第二震源3引发的地震波并产生相应 的第一地震数据和第二地震数据。

记录装置用以接收第一地震数据和第二地震数据，并将第一地震数据和 第二地震数据记录在一个记录道中。记录装置中还设置有激发记录模块，用 于在激发震源的时刻，同时记录被激发震源的标识和激发时间，以便对所述 记录道中记录的第一地震数据和第二地震数据进行后续处理。

其中，记录装置与激发控制装置始终保持时钟同步。以保证记录装置所 记录的各项数据能够与第一震源2和第二震源3激发时的时间和地点准确对 应。

如图3所示，是本发明一实施例中的震源激发规则示意图，勘探船1的 数据采集方向如图2中箭头所示，W为采集开始位置。勘探船1在勘探区域 沿箭头方向，每行驶S±ΔS/2米，随机且错时激发第一震源2和第二震源3。 其中S为根据地质需求预设的两次激发作业之间相隔的距离(称为预定的第一 距离值)，相当于本次采集开始位置与前次采集开始位置之间的距离；第二距 离ΔS为根据目的层地质情况确定的区间，第一震源2和第二震源3在此区间 完成一次作业。例如，若第一距离值S=25米时，可以取第二距离ΔS=2米； 若第一距离值S=18.75米时，可以取第二距离ΔS=1.5米。其具体数据要根据 勘探区域的地质需求来设计。

进一步地，勘探船1在从采集开始位置向前行驶的第二距离ΔS范围内至 少错开预定的最小间隔时间，分别激发第一震源2和第二震源3，且勘探船1 在勘探区域行驶过第二距离ΔS的时间大于该预定的最小间隔时间。使得在第 二距离ΔS范围内激发其中一个震源后，再间隔预定的最小间隔时间，仍然有 充足时间激发另一震源。其中预定的最小间隔时间为根据勘探区域的地质需 求而确定。此时，检测到的地震信号可以更好地被记录下来。

进一步地，分别激发第一震源2和第二震源3时，同时记录被激发震源 的标识和激发时间。即在激发震源的时候，不仅记录激发时刻，还记录激发 的是第一震源2还是第二震源3。以方便后续对记录道中记录的第一地震数据 和第二地震数据资料的处理。

在一个优选实施例中，勘探船1在勘探区域沿箭头方向，在第二距离ΔS 范围内随机激发震源时，震源激发顺序可以随机选择。例如，勘探船1在上 一个第二距离ΔS范围内先激发的震源可以是第一震源2，也可以是第二震源 3；在下一个第二距离ΔS范围内先激发的震源可以是第二震源3，也可以是 第一震源2。

可以理解地，勘探船1在勘探区域沿箭头方向，在第二距离ΔS范围内随 机激发震源时，也可以固定震源激发顺序，即在每个第二距离ΔS范围内总是 先激发第一震源2，再激发第二震源3。

图4示出了本发明一些实施例中的地震数据采集方法。由步骤A开始， 对当前位置进行检测。在其所包含的步骤A'中进行判断：当前位置与前次采 集位置的距离是否达到第一距离值S。判断结果若为否，则返回步骤A；若为 是，则进入步骤B。在步骤B，记录当前位置为此次采集开始位置，并在第二 距离ΔS内随机且错时激发第一震源2和第二震源3。随后进入步骤C，检测 每个地震传感器处的地震信号。然后进入步骤D，记录检测到的地震信号。 至此一轮地震数据采集完成，重新返回步骤A，进行下一轮地震数据采集。

图5示出了本发明一些实施例中的仪器记录地震信号数据示意图，该记 录包含了第一震源2和第二震源3激发的原始地震信号数据。

对于使用了本发明所述的用于海上地震勘探的双源地震采集方法的海上 地震数据采集系统，由图3可看出，本发明方案使得勘探船1在相同作业时 间内，采集数据量增加一倍，目的层数据覆盖次数增加一倍，结果深层资料 信噪比提高，成像效果变好。

本发明的用于海上地震勘探的双源地震采集方法，不改变现有野外地震 作业船水下设备拖带方式，水下拖带设备也相同。通过控制气枪震源激发时 间实现高效的双源随机激发，作业施工成本比常规增加较小，只增加气枪充 气耗油费用。勘探船1在相同作业时间内，能获取两倍的地震资料。同时目 的层资料覆盖次数增加一倍，可提高地震资料的信噪比，使成像效果变好， 满足深层勘探的需求。