在多个地震勘探船之间具有变化的相对距离的地震数据获取

摘要

本发明一般地涉及海洋地震勘探，并且特别地涉及使用多个船的地震勘探。在地震数据的获取期间，可根据预定义函数来调整第一地震勘探船[110]与第二地震勘探船[120]之间的距离[D]，使得以多种偏移收集数据。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年12月11日提交的美国临时申请号61/914,836、SEISMIC DATAACQUISITION WITH VARYING RELATIVE DISTANCE BETWEEN MULTIPLE SEISMIC VESSELS的优先权，其在此被整体地且出于一切目的通过引用结合到本文中。

背景。

技术领域

本发明一般地涉及海洋地震勘探，并且特别地涉及使用多个船的地震勘探方法。

背景技术

诸如石油和天然气之类的石油化学产品在社会中是无所不在的，并且能够在从汽油到儿童玩具的所有东西中发现。因此，对石油和天然气的需求仍然是高的。为了满足此高需求，对地球中的石油和天然气储量进行定位是重要的。除其它事物之外，科学家和工程师利用地震及其它波勘探技术来进行“勘测”以发现地球内的石油和天然气储藏。这些地震勘探技术常常包括用地震的能源（例如，炸药、气枪、振动器等）来控制地震能量到地球中的发射，并用一个或多个接收机来监视地球对地震源的响应以便创建地球的表面下的图像。

每个接收机可包括例如相互接近的压力传感器和/或质点运动传感器。压力传感器可以是例如水听器，其记录地震波场的标量压力测量结果。质点运动传感器可以是例如三分量地震检波器，其记录地震波场的矢量速度测量结果。通过观察在勘测期间由（多个）接收机检测的反射地震波场，可获取关于反射信号的地球物理数据，并且可使用这些信号来形成指示接近于勘测位置的地球的组成的图像。

海洋地震勘测一般地涉及用地震勘探船（seismic vessel）拖曳一个或多个等浮电缆（streamer cable），其包括多个接收机。被放置在拖缆（streamer）中的接收机的数目和接收机之间的相对距离一般地确定记录的地震数据的质量。改善地震数据收集传统上已经涉及到增加等浮电缆的长度和包括在其中的接收机的密度。然而，等浮电缆越长，变得越难以保持等浮电缆分离并处于期望的构造，例如当使地震勘探船转弯或者在冰冷或有障碍物的水中操纵地震勘探船时。

发明内容

本发明一般地涉及海洋地震勘探，并且特别地涉及使用多个船的地震勘探。在地震数据的获取期间，可根据预定义函数来调整第一地震勘探船与第二地震勘探船之间的距离，使得以多种偏移和/或方位角收集数据。

附图说明

为了获得并能够详细地理解本发明的上面记载的特征、优点和目的所采用的方式，通过参考在附图中图示出的本发明的实施例，可具有上文简要地概述的本发明的更特定描述。

图1A—C图示出根据本发明的实施例的示例性地震勘测。

图2A—C图示出根据本发明的实施例的示例性距离函数。

图3图示出根据本发明的实施例来动态地调整距离函数。

图4A—C图示出根据本发明的实施例的地震勘探船之间的示例性相对定位。

图5A图示出根据本发明的实施例的在航行线路上的多次通过期间的已调整距离函数。

图5B图示出根据本发明的实施例的在航行线路上的多次通过期间的感兴趣区域上的示例性地震接收机覆盖。

图6图示出根据本发明的实施例的示例性控制系统。

图7是根据本发明的实施例的在地震勘测期间执行的示例性操作的流程图。

具体实施方式

下面，参考本发明的实施例。然而，应理解的是本发明不限于特定的所述实施例。替代地，可设想以下特征和元件的任何组合（无论其是否与不同的实施例相关）以实现和实施本发明。此外，在各种实施例中，本发明提供了相比于现有技术而言的许多优点。然而，虽然本发明的实施例可实现相比于其它可能解决方案和/或相比于现有技术的优点，但是是否由给定实施例来实现特定优点并不限制本发明。因此，以下方面、特征、实施例和优点仅仅是说明性的，并且不应被视为所附权利要求的元素或限制，除非在（多个）权利要求中明确地记载的情况下。同样地，不应将对“本发明”的提及解释为在本文中公开的任何发明主题的一般化，并且不应将其视为是所附权利要求的元素或限制，除非在（多个）权利要求中明确地记载的情况下。

本发明的一个实施例被实现为供计算机化系统使用的程序产品。程序产品的（多个）程序定义实施例的功能（包括本文所述的方法），并且可以被包含在多种计算机可读介质上。说明性计算机可读介质包括但不限于：（i）永久性地存储在不可写存储介质（例如，计算机内的只读存储器设备，诸如CD-ROM驱动器可读的CD-ROM磁盘）上的信息；（ii）存储在可写存储介质（例如，磁盘驱动器或硬盘驱动内的软盘）上的可改变信息；以及（iii）由通信介质诸如通过无线网络传送到计算机的信息。后面的实施例具体地包括从因特网及其它网络下载的信息。此类计算机可读介质在载送指引本发明的功能的计算机可读指令时表示本发明的实施例。

一般地，被执行以实现本发明的实施例的例程可以是操作系统或特定应用程序、部件、程序、模块、对象或指令序列的一部分。本发明的计算机程序通常由将被本地计算机翻译成机器可读格式且因此的可执行指令的大量指令构成。并且，程序由本地地驻留到程序或者在存储器中或存储设备上找到的变量和数据结构构成。另外，可基于对于其而言在本发明的特定实施例中实现程序的应用程序来识别下文描述的各种程序。然而，应认识到的是随后的任何特定程序命名法仅仅是为了方便起见而使用的，并且因此本发明不应局限于仅仅在此类命名法所识别和/或暗示的任何特定应用中使用。

图1A图示出根据本发明的实施例的示例性地震测量。如图1A中所示，第一地震勘探船110和第二地震勘探船120可合作地执行地震勘测。在一个实施例中，第一地震勘探船110可被配置成拖曳一个或多个地震源111和一个或多个等浮电缆112。还可将第二地震勘探船120配置成拖曳一个或多个地震源121和/或一个或多个等浮电缆122，如图1A中所示的实施例中所示。

虽然图1A示出了每个拖曳相应的源和等浮电缆的第一勘探船110和第二勘探船120，但是在替换实施例中，可在第一和第二船之间不同地布置源和拖缆。例如，在一个实施例中，第一船110和第二地震勘探船120中的一个可拖曳一个或多个源和一个或多个等浮电缆，而第一地震勘探船110和第二船120中的另一个可仅拖曳一个或多个等浮电缆。在另一实施例中，第一地震勘探船110和第二地震勘探船120中的一个可拖曳一个或多个源和一个或多个等浮电缆，而第一地震勘探船110和第二地震勘探船120中的另一个可仅拖曳一个或多个源。在又一实施例中，第一地震勘探船110和第二地震勘探船120中的一个可仅拖曳一个或多个源，而第一地震勘探船110和第二地震勘探船120中的另一个可仅拖曳一个或多个等浮电缆。

在一个实施例中，第一地震勘探船110和第二地震勘探船120可被配置成每个仅拖曳一个或多个源。在此类实施例中，还可在勘测中包括另外的地震勘探船以在第一和第二地震勘探船附近拖曳一个或多个等浮电缆。在另一实施例中，第一地震勘探船110和第二地震勘探船可被配置成仅拖曳一个或多个拖缆。在此类实施例中，可在勘测中包括另外的地震勘探船以在第一地震勘探船和第二地震勘探船附近拖曳一个或多个源。

返回参考图1A，地震源111和121每个可以是气枪阵列，其被配置成向朝向海床130的水柱中释放一阵压缩空气。来自气枪111和/或121的一阵压缩空气产生地震波，其可朝着海床130向下行进，并且穿透海床下表面和/或从海床下表面反射。来自表面下的反射可被地震传感器113记录为地震数据。示例性地震传感器包括水听器、地震检波器、诸如加速度计之类的质点运动传感器等中的任何一个或组合。经由地震传感器113获取的地震数据可被处理以产生表面下的层的图像。这些图像可被地质学家分析以识别可能包括碳氢化合物或感兴趣的其它物质的区域。

在本发明的一个实施例中，地震源111和121可被配置成同时地或基本上同时地操作。同时的源操作一般地涉及以预定义时间延迟以重叠方式启动（fire）两个源。还可以通过在源之间的预定义间隔开的位置处同时地启动源来产生源之间的干扰。被从不同位置同时地（或接近同时地）启动的多个源可例如在有障碍物区域中提供更好的覆盖，并且可为勘测提供更大的方位角多样性。

在本发明的一个实施例中，被地震勘探船拖曳的地震接收机阵列（由电缆112和122形成）的尺寸可以是相同的。然而，在替换实施例中，每个船可拖曳不同尺寸的阵列。确定阵列尺寸的因素的示例包括电缆数目、电缆之间的相对间距、电缆的长度等中的一个或多个。

图1A进一步图示出在地震数据获取期间在第一船110与第二船120之间保持的距离D。在本发明的一个实施例中，距离D可由预定义可变函数确定。该预定义函数可被配置成调整两个或更多地震勘探船的参数，例如速度、速率、加速度等，使得地震勘探船之间的距离被以期望的方式改变。该预定义函数在本文中有时被称为“距离函数”或“预定义距离函数”。

例如，在一个实施例中，可在第一时间段期间将第一船110与第二船120之间的距离从第一距离减小至第二距离。然后，可在第二时间段中将第一船110与第二船120之间的距离从第二距离增加至第一距离。在一个实施例中，可通过重复地将第一船110和第二船120移动得更近且然后更远来连续地改变第一船与第二船之间的距离。

可基于例如地震勘探船110和120、地震电缆或阵列112和122、源111和121等上的任何两个预定义点来确定距离D。在特定实施例中，可基于第一船110和第二船120上的任何合理的预定义点（例如，船头、船尾、船的中心等）来确定该距离。在一个实施例中，可在与地震勘探船或被地震勘探船拖曳的项目相关联的一个或多个位置处提供GPS设备。因此可基于GPS设备之间的相对距离来确定之间的距离。

图1B图示出根据本发明的另一实施例的地震勘测。如图1B中所示，第一地震勘探船150和第二地震勘探船170可拖曳相应的地震传感器阵列151和171。第三地震源船180可拖曳地震源阵列181。在获取期间，船150和170可基于预定义距离函数D而改变其之间的距离。在一个实施例中，源船180可以以与船150和170的平均速度相关联的基本上恒定的速度行进，并且提供用于在传感器阵列151和171中记录地震数据的源脉冲。在替换实施例中，源船180可在保持与船150和170的平均速度相关联的平均速度的同时改变其相应的速度。

图1C图示出根据本发明的另一实施例的地震勘测。如图1C中所示，第一源船191和第二源船192可拖曳相应的地震源阵列193和194。第三地震拖缆船195可拖曳地震传感器阵列196。在获取期间，船191和192可基于预定义距离函数D而改变其之间的距离。在一个实施例中，地震拖缆船195可以以与船191和192的平均速度相关联的基本上恒定的速度行进。在替换实施例中，地震拖缆船195可在保持与船191和192的平均速度相关联的平均速度的同时改变其相应的速度。

图2A和2B图示出根据本发明的实施例的用以改变地震勘探船之间的距离的示例性函数。图2A图示出从距离d1至距离d2的第一船110与第二船120之间的距离D的正弦变化。距离d1和d2可以是任何预选距离。例如，在一个实施例中，距离d1可处于或接近于0（零），或者在操作上尽可能接近以便使一个地震勘探船接近于另一个。图2B图示出替换距离函数，其中，以线性方式改变第一船110与第二船120之间的距离D。可使用偏斜和倾斜的任何合理的斜率，并且此外，倾斜的斜率不需要具有与偏斜的斜率相同的量值。

虽然图2A和2B图示出连续且周期性的距离函数，但本发明的实施例不限于此类函数。一般地，距离函数可以是任何类型的函数，无论是周期性的还是非周期性的。图2C图示出并非周期性的示例性距离函数。可将该函数用于例如在获取预定航行线路上的地震数据的同时建立第一地震勘探船110与第二地震勘探船120之间的距离。

在本发明的一个实施例中，可在进行地震勘测的同时针对不同类型的感兴趣区域定义不同的距离函数。例如，图3图示出接近感兴趣区域310的地震勘探船110和120。图3还图示出可在进行勘测的同时由船110和120实现的相应距离函数。例如，在地震勘探船在与感兴趣区域310相关联的区Z外面时的第一时间段T1中，地震勘探船可基于第一距离函数f1进行操作。在进入区Z时，地震勘探船101和120可开始根据第二距离函数f2进行操作。然后，在离开区Z时，地震勘探船110和120可返回至根据距离函数f1进行操作。

可针对任何数目的不同类型的感兴趣区域定义任何数目的不同函数。一般地，可定义不同的距离函数，使得针对不同类型的感兴趣区域中的炮集（shot gathers）实现期望的传感器密度。例如，在图3中，感兴趣区域310可具有包含碳氢化合物的高概率，并且因此可针对炮集期望更大的密度以产生表面下的更详细且更可靠的图像。因此，如图3中所示，可使地震勘探船110和120彼此相对更接近地操作以改善炮集的密度。

图4A和4B图示出地震勘探船110和120的示例性相对定位。在一个实施例中，地震勘探船110和120可被配置成沿着同一航行线路L1移动，如图4A中所示。因此，距离函数D可促使第一船110和第二船120沿着该同一线路L1更紧密地在一起和/或更加远离地移动。在替换实施例中，第一地震勘探船110可被配置成在第一线路L2上行进，并且第二地震勘探船120可被配置成在从第一线路L2偏离的第二线路L3上行进，如图4B中所示。偏移O可以是任何合理距离。在一个实施例中，该偏移可由被第一地震勘探船和/或第二地震勘探船所拖曳的地震等浮电缆的数目、等浮电缆之间的相对距离等确定。

在一个实施例中，改变第一地震勘探船110与第二地震勘探船120之间的距离可涉及改变图4B中所示的距离O，从而便于多种方位角下的地震数据获取。可使用任何类型的距离函数（例如，图2A—C中所示的距离函数）来改变偏移O。虽然在本文中公开了沿着偏移O方向和纵线方向（in-line direction）改变距离，但在替换实施例中，可在任何方向上改变地震勘探船之间的距离，例如图4B中的地震勘探船之间的对角线距离。在某些实施例中，可沿着两个或更多方向改变地震勘探船之间的距离。例如，可沿着纵线方向以及偏移方向改变地震勘探船之间的距离。

图4C图示出根据本发明的实施例的用于进行地震勘测的又一方法。如所示，第一地震勘探船110可沿着基本上笔直的航行线路L4行进。第二地震勘探船120可随着第一地震勘探船110沿着曲折的路径L5行进，如图4C中所示。可选择和/或调整船110和120的速度，使得根据预定义距离函数来改变船110和120之间的距离。此外，因为第二地震勘探船120在曲折的路径上行进，所以沿着多种方位角收集地震数据。例如，当第二地震勘探船120在第一位置P1处时，可在第一方位角A1处收集地震数据，而在第二位置P2处，可在第二方位角A2处收集地震数据。虽然图4C图示出沿着笔直的航行线路行进的第一地震勘探船110和沿着曲折的路径行进的第二地震勘探船120，但在替换实施例中，地震勘探船110和120两者可遵循曲折的路径。

实现距离函数D可以以多个方式来被完成。例如，在一个实施例中，地震勘探船110和120中的一个可保持恒定速度，而地震勘探船110和120中的另一个可改变其相应的速度以实现距离函数。替换地，两个地震勘探船可协调其相应速度的调整以实现该距离函数。根据一个实施例，在其中两个或更多地震勘探船改变其相应的速度的实施例中，每个地震勘探船可在保持预定义平均速度的同时改变其速度。在一个实施例中，船中每个的平均速度可以是基本上相等的，但是在其它实施例中，可针对每个船定义不同的平均速度。

虽然参考两个地震勘探船110和120描述了本发明的实施例，但在替换实施例中，可在进行勘测的同时利用任何数目的地震勘探船。此外，当利用多于两个的地震勘探船时，可针对地震勘探船的任何一对或多对来定义距离函数。

在本发明的一个实施例中，多个地震勘探船可在特定航海线上重复获取两次或更多次。在每次重复期间，可将距离函数移位，使得获取在多种不同接收机位置处发生。图5A图示出根据本发明的实施例的在特定航海/航行线路上可以实现的三个不同移位距离函数。第一距离函数510可在特定航海线上的第一次通过期间实现，第二距离函数520可在同一航海线上的第二次通过期间实现，并且第三距离函数530可在同一航海线上的第三次通过期间实现。

图5B图示出根据本发明的实施例的两个船操作期间的感兴趣区域550中的地震接收机阵列的示例性位置。例如，区域561可表示在实现第一距离函数（例如，图5A的距离函数510）的同时的在给定航海线上的第一次通过期间的与第一地震勘探船相关联的第一地震接收机阵列的位置。区域562可表示在实现第一距离函数的同时的在航海线上的第一次通过期间的与第二地震勘探船相关联的第二地震接收机阵列的位置。如图5B中所示，第一次通过期间的第一和第二地震接收机阵列之间的距离可以是dx。

在同一航海线上的第二次通过期间，可实现不同的距离函数，例如图5A的距离函数520。因此，在处于区域550中的同时第一地震接收机阵列与第二地震接收机阵列之间的距离可以是dy，因此在区域571和572中对相应的阵列进行定位。在同一航海线上的第三次通过期间，地震接收机阵列可实现不同的距离函数，例如图5A的函数530，其可在区域581和582中对阵列进行定位。如果在第三次通过期间当接收机阵列在区域561、562、571、572、581和582中时记录地震数据，则可针对整个区域550收集地震数据。

因此，本发明的实施例通过提供一种用于在航海线上的连续通过期间改变多个地震阵列之间的相对位置的方法而消除了可能难以操纵和管理的过于大且长的地震阵列的必要性，从而提供了用于给定感兴趣区域上的地震数据获取的接收机位置的必需覆盖。

图6图示出根据本发明的实施例的示例性控制系统600。控制系统可被配置成实现如上文所述的两个地震勘探船之间的距离函数。如图6中所示，控制系统600可包括一个或多个处理器611、存储器612、全球定位卫星（GPS）设备613、输入/输出设备614、储存器615以及通信接口616。

输入/输出设备614可包括输入设备（诸如鼠标、键盘、触摸屏等）以及输出设备（诸如CRT监视器、LCD显示器、平板计算机等）。存储设备615存储应用程序和数据以供控制系统600使用。典型的存储设备包括硬盘驱动器、闪存设备、光学介质、网络和虚拟存储设备等。通信接口616可将控制系统600连接到任何种类的数据通信网络，包括有线网、无线网或其组合。

存储器612优选地是大到足以保持本发明的必要的编程和数据结构的随机存取存储器。虽然存储器612被示为单个实体，但是应理解的是存储器612实际上可包括多个模块，并且存储器612可在多个水平下存在，从高速寄存器和高速缓存器至较低速度但较大的DRAM芯片。

说明性地，存储器612包含操作系统617。操作系统的众所周知的示例包括Windows^®操作系统、Linux^®操作系统的分发以及IBM的AIX和OS/2^®操作系统等。更一般地，可使用支持在本文中公开的功能的任何操作系统。

存储器612还被示为包含导航程序618，其在被处理器611执行时提供用于在地震勘测期间实现距离函数的支持。例如，在一个实施例中，导航软件可确定进行勘测的一个或多个地震勘探船的位置（经由例如来自GPS设备613的GPS数据），并且基于所确定位置，并且调整地震勘探船中的一个或多个的速度以实现期望的距离函数。

存储器612还可包含距离函数619和勘测数据620。该距离函数可定义在地震勘测期间可使用的一个或多个不同距离函数，例如图3中所示的距离函数。勘测数据620可包括关于例如特定感兴趣区域的数据。在一个实施例中，导航软件可使用来自GPS设备613的GPS数据来确定一个或多个勘测船是否正在接近感兴趣区域（例如，图3中所示的区域310），并且响应于确定一个或多个船正在接近感兴趣区域来调整所使用的距离函数，如上文所述。

在本发明的一个实施例中，可在被包括在进行勘测的一个或多个地震勘探船中的计算机系统中实现控制系统600。例如，在每个船中操作的导航软件系统可经由通信接口616相互通信以调整一个或多个船之间的距离，从而实现期望的距离函数。在多个船中操作的导航软件可使用任何合理的通信模型，例如主从配置，其中，一个主船中的导航软件控制其它船中的导航软件。

在另一实施例中，控制系统600可不位于地震勘探船上。例如，地震勘探船可被配置成与可位于例如陆地上的中央计算机系统通信，并且从中央计算机系统接收用以调整速度的指令以实现期望的距离函数。

图7是根据本发明的实施例的可在地震勘测期间执行的示例性操作的流程图。该操作一般地包括操作第一地震勘探船，其被配置成拖曳一个或多个第一地震源和包括多个地震接收机的一个或多个第一拖缆中的至少一个，如步骤710中所示。该操作还包括操作第二地震勘探船，其被配置成拖曳一个或多个第二地震源和包括多个地震接收机的一个或多个第二拖缆中的至少一个，如步骤720中所示。在步骤730中，可在地震数据获取期间根据预定义距离函数来调整第一地震勘探船与第二地震勘探船之间的距离。

虽然前述内容针对本发明的实施例，但在不脱离本发明的基本范围的情况下可设计本发明的其它和更多实施例，并且由下面的权利要求来确定本发明的范围。