[发明专利]在水生介质内进行地震勘探的方法和装置以及部署方法

说明书

本发明涉及在水生介质（海洋或湖泊）内进行地震勘探的领域。

已知的方法包括铺设一系列平行的水下地震缆线（或线路或拖揽），在每条缆线上，水下测音器（hydrophone）和/或地震检波器型传感器彼此隔开放置，由一艘或多艘轮船拉动这些缆线。

一艘（或多艘）其他的轮船（称为“震源”船）具有能够在海洋介质中产生波的装置，通常具有气枪的形式，这些轮船与传感器缆线相隔一定的距离移动。这样形成的气流在海底尽可能远地散布，然后在不同地质层上散布从而被地质层反射，并且最后由所述水下传感器收集和测量。震源船可以为拉动地震缆线的轮船。

然后，处理所有这些信息，以便产生水下底土的不同地质层的三维（3-D）图像，通常用于确定是否具有任何含油的储层。

这种技术已经使用多年，并且具有非常严格的实施要求。首先，拖曳缆线所产生的动态噪音对人们试图收集的波的测量造成了干扰。而且，拖拽缆线阻力所产生的流体动力阻力非常高，并且可以几十吨进行计算，比如，大约70吨，这就导致要使用功率非常大的拉船。这尤其因为具有产生阻力的扫雷器的该方法在水内所需要的速度的原因。而且，在拖曳的过程中，重量以及所产生的流体动力阻力使扫雷器的拉动缆线经受“钢琴丝（piano wire）”型的动力变形效应。这就造成缆线疲劳，并且可以使得缆线断裂。如果整个装置固定，那么这可产生极高的更换成本。而且，在普通的方法中，这些缆线必须位于水下较浅处，在5到10m之间，如果船舶在表面上的循环具有强吃水深度（油轮或集装箱船）并且对海洋条件具有较高的敏感度，那么这会引起事故风险。

而且，在测量的过程中，已知的地震勘探装置会留下阴影区。实际上，缆线的长度通常高达大约8km并且相隔大约100m，这就造成12条平行的缆线的测量区域为1x 8km。然而，理想的测量在于使用各向同性系统，即，方形表面，比如，8x 8km。然而，这些尺寸与获得这种测量表面所需要的重量、阻力和物流方面所必要的拖曳装置不兼容。

因此，已经努力通过两种已知的方式解决这个情况。

第一种尝试（称为宽方位角）包括通过使用拉动形成1x 8km的测量区域的一组缆线的一艘（或两艘）轮船，以及使用2到8艘震源船，来补偿各向异性。这种装置具有两个主要的缺点。首先，投资材料、维修和使用（2到8艘震源船，加上一艘（或两艘）拖船，加上所有的缆线）带来的成本过高。另一个缺点在于震源船的每一个轮流“发射”（即，发出波），较少为2到8次，这就造成发射密度非常低。

Western Geco名下的专利申请GB No.2,435,931通过已知的方式显示了提出的第二种尝试，该专利申请描述了概略地包括紧固到二维结构（具有网格或网络的形式）或三维结构中的一系列传感器（地震检波器）的方法和装置。这种结构具有的围界（周长或外壳）的形状由比如遥控机械装置（drone）或小型轮船等的动力装置保持，以便保持构成该结构的网格的形状。连续地拉动该结构，并且提供一个或多个震源。

即使这样提出的装置和方法从理论上说看上去有吸引力，但是，实际上，在实际中依然难以使用这种装置。实际上，这样形成的结构具有非常大的重量和阻力，并且需要使用保持该形状的装置，这些装置在技术上和经济上或者在预算上不相称并且难以操纵。而且，由于这种结构的构造，仅仅为这系列传感器提供了一个可能的几何形状。

根据另一方面，通常，海洋地震勘探的目的在于感测或恢复最大的信号量，以便对海底的下层区域进行可能最精确可靠的地理测绘。然而，低频信号提供有关非常深的储层的信息，并且因此在这方面较为珍贵。然而，由于表面反射现象（称为“幻象”），并且尤其由于根据现有技术的缆线没入水中且与水面相隔几米，所以低频信号大幅衰减。因此，努力消除这些“幻象”，以便获得所谓的“平谱”。已经试图通过使用所谓的“上下型（over-under）”的技术来解决这种情况，该技术包括竖直地上下放置支承水诊器传感器的两条缆线，深度分别为比如20m和26m。两条相应的缆线所接收的两个信号的处理组合能够衰减或消除“幻象”的影响。然而，除了需要进行额外的处理以外，这种已知的方法的主要缺点还在于，由于需要双倍的缆线和传感器，所以大幅降低了生产率并且提高了成本。