[发明专利]结冰和有障碍水域中的海上地震勘测

说明书

相关申请的交叉引用

这是以下美国临时申请的正式申请：2009年3月9日提交的标题为“Marine Seismic Surveying in Icy Waters”的61/158,698号、2009年9月28日提交的标题为“Floatation Device for Marine Seismic Surveying in Icy Waters”的61/246,367号和2009年11月14日提交的标题为“Marine Seismic Surveying in Icy or Obstructed Waters”的61/261,329号，其全部内容在此引用作为参考，并要求其优先权。

背景技术

常规的海上地震勘测使用地震勘测船舶后拖曳的震源和许多拖缆。这些拖缆具有若干传感器，它们检测地震能量，用于对海底以下的地层成像。在勘测期间采用拖缆和震源并拖曳它们在波浪等适中的开阔水域作业时可能是相对直接了当的。

由冰、垃圾、大波浪或其他障碍物覆盖的海上位置可能使勘测更加困难、昂贵甚至不可能。例如在结冰水域中，地震勘测船必须破冰并穿过充满浮冰的水域。由冰冲击产生的噪音可能使产生的地震记录变复杂。

另外，水面上的浮冰使拖曳震源和拖缆更加困难并容易受损。例如，系统在水面的任何组件都可能遇到冰、陷入困境和丢失。此外，离开船舶甚至滑台的任何缆索或拖索都可能在水面收集冰。同样，被拖在船体之下并在船后升起的冰可能切断这些缆索或拖索。

在授予Bjerkoy的5,113,376号和5,157,636号美国专利中公开了本领域公知的在结冰区域进行地震勘测的某些方法。不过，与结冰或障碍水域中海上地震勘测相关联的问题至今尚未效果显著地解决。本公开的主题针对克服以上阐述的一个或多个问题，或至少减少其后果。

发明内容

海上地震勘测装置具有艉鳍，它安装在船舶上，优选情况下在船舶的尾部即船艉。所述艉鳍的末端延伸到所述船舶的水线以下并且甚至能够延伸到所述船舶的龙骨以下几米。地震勘测系统从所述船舶部署，并且具有许多拖缆的缆索和震源(比如气枪阵列)的缆索。为了保护这些缆索，所述艉鳍的后沿中的通道保持所述缆索并且引导它们到所述船舶的水线以下。以这种方式，在所述地震勘测系统正在被拖曳的同时，表面冰无法干扰所述缆索。

所述艉鳍的末端具有若干拖曳点，它们可以配备在底面上。所述系统的拖缆和震源的拖索连接到这些拖曳点。以这种方式，这些拖索部署在水下并且离开可能出现在水面的任何浮冰。

在所述船舶后的所述拖曳的勘测系统中，漂浮设备能够支持水平排列的震源。优选情况下，这种设备漂浮在所述水面以下以避免浮冰。作为替代，可以使用来自所述艉鳍的垂直震源。操作这种垂直震源时，所述震源单元即枪的激发能够定时以考虑所述垂直震源具有的任何倾斜。这种定时激发能够保持所述震源的保真度，并且使产生的震源信号保持面向下的特征。

因为在所述水面以下拖曳所述拖缆，所述拖缆能够具有若干被部署设备，包括翼片、水翼、扫雷器(paravane)、滑动浮标、遥控潜水器(vehicle)(ROV)、遥控拖曳潜水器(ROTV)和自控潜水器(AOV)，它们可能能够进行方向和定位控制。例如，所述可控的被部署设备能够是被拖曳的潜水器，它们能够在横向上或者所述水面以下的垂直位置个别地定位所述拖缆。此外，所述拖缆的端点能够具有特定的可控潜水器，带有全球定位系统(GPS)接收机。

为了便于定位所述勘测所用的所述拖缆和传感器，当没有浮冰或其他障碍时，能够使这些可控潜水器间歇地来到所述水面，以便能够获得GPS读数并传达到控制系统。获得了所述GPS读数后，所述可控潜水器能够浮回所述水面以下。惯性导航系统(INS)设备、集成导航系统或其他系统能够用于补充所述GPS读数，所以即使在所述水面的严重浮冰阻碍了所述可控潜水器获得GPS读数时，也能够确定所述拖缆的位置。

进行所述海上地震勘测时，破冰船或所述拖船本身可以在所述拖曳的拖缆和震源前方破碎积冰。在所公开的系统中，在正在拖曳所述拖缆和震源的同时，检测和记录冰对所述破冰船船体的冲击事件。同时，从所述震源产生地震信号，并且所述拖缆上的所述传感器检测地震能量，它被记录为所述勘测的地震记录的一部分。使用所述记录的冲击事件的有关信息，由这些事件在所述地震记录中引起的数据于是能够被滤出所述地震记录，允许操作员相对没有所述冰冲击事件造成的数据而分析地震数据。作为替代，所述冲击事件的有关公知信息能够与所述地震记录分离，并且能够数学地模型化(model)为高保真度震源数据用于分析。