[发明专利]海洋地震勘探的相干声源

说明书

为海洋地震勘探提供了相干的声源。示例性水下声音发射器包括由电磁力发生器致动的多个活塞，电磁力发生器具有包括定子、电枢、电线圈和永磁体的部件。活塞和部件被布置为围绕发射器的几何中心产生机械和磁对称，以减少当活塞被致动时发生的反应负载。定子和电枢具有使用锥形几何形状的磁极。当发射器被配置为拖曳体时，发射器可选地包括控制系统，以提高力发生器的保真度，为活塞提供压力补偿，精细调节活塞的静态位置，和/或改变深度和滚动。多个这样的发射器可以配置为阵列。脐部可以将发射器连接到船舶，将电力和压缩气体传输到每个阵列元件和/或在发射器和船舶之间提供数据传输介质。

相关申请的交叉引用

本申请是于2015年2月11日提交、标题为“用于海洋地震勘探的相干声源(Coherent Sound Source for Marine Seismic Surveys)”的第14/421,006号美国专利申请的部分继续申请，它要求于2013年8月8日提交、序号为PCT/US13/54082的专利合作条约(PCT)申请和于2012年8月13日提交、序号为61/682,461的美国临时专利申请的优先权，每项申请均通过引用并入本文中。

技术领域

总体而言，本发明涉及活塞式水下声音发射器(underwater sound projectors)，其利用了电磁驱动器并且适用于海洋地震勘探。

背景技术

声波是用于搜索地球的地层以下的石油和天然气储量的主要工具。声波是方便的，因为它们可以在长距离上传播并穿透至复杂的分层介质中，以获得关于储量的存在、组成和物理范围(physical extent)的重要信息。这是在陆地和水域进行勘探的情况。尽管已经使用了各种方法来在水中产生声波，但是过去三十年来的主要技术是使用空气枪，其排出短脉冲的高压空气。由该过程造成的气泡的产生和破裂导致高能量声波被导向至海底，其中大约98％的能量在5Hz到200Hz的频率范围内产生。波动穿透到地层中并且被不同地反射回它们被接收器(即，水听器(hydrophones))阵列记录的表面。

一般来说，海洋地震勘探是通过如下执行的：在大约1至10米的深度，在勘探船舶之后将12至48个空气枪拖曳300米至500米。空气枪通常配置为平面阵列，并产生高达240dBre 1μPa-m的声源级(source levels)。这些都是脉冲声，其是由高压空气的突然排放引起的，这些声音重复5到20秒的有规律的间隔。记录直接声波和反射声波的接收阵列通常由多达16个海洋地震电缆(streamers)组成，每个海洋地震电缆具有数百个水听器。海洋地震电缆通常为3至12公里长，并且具有50至100米的侧向间距。与1.5至2.5m/s的拖曳速度相结合的震源接收器配置便于大约10km²/天的勘探速率。

关于海洋地震勘探的更多信息，请参阅“Marine Geophysical Operations:AnOverview”，International Association of Geophysical Contractors(June 2009)，或者“An Overview of Marine Seismic Operations”，International Association of Oiland Gas Producers，Report No.448(April 2011)，各自通过引用并入本文。关于海洋地震勘探中使用的空气枪的更多信息，请参见例如，W.Dragoset，“Air Introduction to AirGuns and Air-Gun Arrays”，The Leading Edge，19(8)，892-897(2000)，或者J.Carddwell和W.Ddososet，“A Brief Overview of Seismic Air-gun Arrays”，The Leading Edge，19(8)，898-902(2000)，各自通过引用并入本文。