用于導(dǎo)向地震勘探船的方法以及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的領(lǐng)域是地球物理學(xué)數(shù)據(jù)獲取領(lǐng)域。
[0002] 更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及海洋地震探測(cè)，包括一個(gè)或幾個(gè)船舶以實(shí)現(xiàn)海床地殼的 成像。
[0003] 確切地說，本發(fā)明涉及一種用于導(dǎo)向與航海線以及預(yù)標(biāo)繪線（也稱為"航跡線"） 相關(guān)聯(lián)的地震勘探船的技術(shù)，預(yù)標(biāo)繪線通常與航海線相同（術(shù)語(yǔ)"航海線"以及"預(yù)標(biāo)繪線" 在下文進(jìn)行定義）。地震勘探船拖曳至少一個(gè)包括接收器的聲學(xué)線性天線（下文中稱為拖 纜）。接收器接收通過至少一個(gè)震源產(chǎn)生的并且通過在反射點(diǎn)處的水下層反射的信號(hào)。
[0004] 換句話說，本發(fā)明涉及一種適用于地震勘探船并且用以在測(cè)量區(qū)域上方執(zhí)行合理 良好覆蓋的導(dǎo)向技術(shù)。本發(fā)明將通常用于以后續(xù)在同一區(qū)域上進(jìn)行4D測(cè)量為目的的3D測(cè) 量。
[0005] 本發(fā)明可以特別應(yīng)用于石油勘探行業(yè)，但是也可以應(yīng)用于任何在海洋環(huán)境中使用 地球物理學(xué)數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0006] 有關(guān)測(cè)量的勘探（例如，海上石油勘探）的主要目的是為了覆蓋其底層的區(qū)域。
[0007] 如胤I所示，為了確保實(shí)現(xiàn)此目的，所述區(qū)域被劃分成稱為分格2的小區(qū)域。這些 分格幾乎位于海底處，并且目的是通過各種類型的反射波8沖擊這些分格。這些波通過接 收器（水聽器）3捕獲，接收器（水聽器）3是不同震源接收器偏移等級(jí)的一部分，震源接 收器偏移等級(jí)也稱為"偏移等級(jí)"（參照4的垂直線，所述垂直線象征偏移等級(jí)之間的分隔 物）。震源接收器偏移是震源與接收器之間的偏移距離。取決于接收器沿著地震勘探船6 拖曳的拖纜（線性天線）7的位置，偏移等級(jí)可以可能是下列之一："近偏移"、"近到中間偏 移"、"中間到遠(yuǎn)偏移"、"中間偏移"、"遠(yuǎn)偏移"等等。根據(jù)客戶規(guī)格，應(yīng)通過這些偏移等級(jí)充 分地沖擊每一分格2,使得可以正確考慮覆蓋范圍。實(shí)際上，波8從震源5開始，并且在海底 處在反射點(diǎn)1上反彈之后在接收器3處結(jié)束（更確切地說，波在反射點(diǎn)1處通過水下層反 射）。因此，當(dāng)反射點(diǎn)1落入分格2中時(shí)，考慮沖擊所述分格2。
[0008] 操作性地，如圖2所示，測(cè)量離散成預(yù)標(biāo)繪線24、25、26等。預(yù)標(biāo)繪線是任意幾何 曲線，并且可以因此是直線、虛線、圓圈、橢圓形或可以在數(shù)學(xué)上通過f(x，y) =0類型的等 式表達(dá)的其它東西。這些預(yù)標(biāo)繪線定位在測(cè)量區(qū)域上，其方式為使得使用零陷偏移（見下 文定義）遵循全部這些預(yù)標(biāo)繪線并且拖纜7在勘探船6后方理想地對(duì)齊，這將產(chǎn)生完美的 全局覆蓋范圍（全局覆蓋范圍中的一部分對(duì)應(yīng)于預(yù)標(biāo)繪線中的每一者）。在圖2中，對(duì)應(yīng)于 參照24、25以及26的預(yù)標(biāo)繪線中的每一者的覆蓋范圍分別是參照21、22以及23的覆蓋范 圍。主要由于水流的原因，在實(shí)踐中能夠使用零陷偏移導(dǎo)向并且使拖纜在勘探船后方理想 地對(duì)齊是不可能的。在實(shí)踐中，要連續(xù)地拍攝預(yù)標(biāo)繪線使得人們可以調(diào)整勘探船位置以使 給定預(yù)標(biāo)繪線的覆蓋范圍與相鄰預(yù)標(biāo)繪線的覆蓋范圍并置。
[0009] 在操作中，勘探船實(shí)際上沿著它航行的線稱為"航海線"。航海線一般來說是預(yù)標(biāo) 繪線，但是在一些罕見的情況下可以不同，例如，如果勘探船必須避開位于預(yù)標(biāo)繪線上的障 礙物（石油平臺(tái)，F(xiàn)PSO單元（"浮式制造、存儲(chǔ)和卸載單元"）等）時(shí)。
[0010] 在實(shí)踐中，在勘探船上的導(dǎo)航系統(tǒng)（也稱為INS( "整合導(dǎo)航系統(tǒng)"））通常接收兩 個(gè)控制設(shè)置：
[0011] 導(dǎo)向偏移（也稱為"理想航跡偏移"或DTO)，導(dǎo)向偏移是在航海線與勘探船之間的 理想偏移；以及
[0012] 距離DC，距離DC是從航海線到勘探船位置的當(dāng)前距離。
[0013] 在導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)，這些控制設(shè)置通常由自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（例如Robtrack)使用，自動(dòng) 駕駛系統(tǒng)確定如何更改地震勘探船航線，使得勘探船到達(dá)其中期望導(dǎo)向偏移（DT0)的新位 置。
[0014] 在第一種已知的解決方案中，此并置操作是在船上通過使用由分級(jí)軟件提供的信 息來手動(dòng)完成。對(duì)于領(lǐng)航員（操作人員），通常的過程是觀看分級(jí)軟件屏幕，通過可能預(yù)期 地掃描色彩來拍攝覆蓋范圍中的孔（例如，27)，并且相應(yīng)地調(diào)整勘探船航線。在實(shí)踐中，通 過操作人員不斷地調(diào)整（目測(cè)）導(dǎo)向偏移OT0)。
[0015] 第一種已知的解決方案的主要缺點(diǎn)是：導(dǎo)向勘探船以使預(yù)標(biāo)繪線的覆蓋范圍與相 鄰預(yù)標(biāo)繪線的覆蓋范圍并置意味著領(lǐng)航員（操作人員）必須通過獲取分級(jí)軟件的信息不斷 地從所考慮的分級(jí)偏移等級(jí)中調(diào)整其導(dǎo)向偏移。手動(dòng)地如此操作是次優(yōu)的并且即使對(duì)于有 經(jīng)驗(yàn)的使用者來說也非常難以實(shí)現(xiàn)。
[0016] 第一種已知的解決方案的另一個(gè)缺點(diǎn)是：由于并置覆蓋范圍的目的性而造成過度 的導(dǎo)向。過度導(dǎo)向通常導(dǎo)致太動(dòng)態(tài)的線，就基于當(dāng)前測(cè)量的未來4D測(cè)量來說會(huì)難以模擬。
[0017] 第二種已知的解決方案（最新的實(shí)踐）是保持關(guān)于預(yù)標(biāo)繪線的零陷偏移。
[0018] 第二種已知的解決方案的主要缺點(diǎn)是：設(shè)置零陷偏移的確有助于4D測(cè)量的開始， 但是將導(dǎo)致不佳的全局覆蓋范圍。
[0019] 對(duì)于信息，地震領(lǐng)域中熟知的4D探測(cè)是在后續(xù)重復(fù)2D或3D探測(cè)，以便分析在兩 個(gè)周期之間的變化，通常是監(jiān)測(cè)水庫(kù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0020] 在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明尤其旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的這些不同缺點(diǎn)。
[0021] 更確切地說，本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的目的是提供一種適用于地震勘探船的導(dǎo) 向技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)在不損害未來4D測(cè)量的情況下執(zhí)行合理良好的全局覆蓋。
[0022] 本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)目的是提供一種實(shí)現(xiàn)在沒有操作人員（領(lǐng)航 員）干預(yù)的情況下自動(dòng)地獲得導(dǎo)向信息（例如導(dǎo)向偏移OT0))的此類技術(shù)。
[0023] 本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的另外的目的是提供一種易于實(shí)施并且便宜的此類技 術(shù)。
[0024] 本發(fā)明的特定實(shí)施例提出一種用于導(dǎo)向與航海線以及預(yù)標(biāo)繪線相關(guān)聯(lián)的地震勘 探船的方法，所述地震勘探船拖曳至少一個(gè)包括接收器的聲學(xué)線性天線，所述接收器接收 通過至少一個(gè)震源產(chǎn)生的并且通過在反射點(diǎn)處的水下層反射的信號(hào)。所述方法包括：
[0025]a)根據(jù)回歸法計(jì)算經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線，經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線具有與預(yù)標(biāo)繪線的形狀大體 上相同的形狀，并且是與反射點(diǎn)中的至少一些相關(guān)聯(lián)的最佳擬合線；
[0026] b)計(jì)算預(yù)標(biāo)繪線與經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線之間的距離D;并且
[0027] c)向?qū)Ш较到y(tǒng)或向?qū)Ш较到y(tǒng)的操作員提供包括所述距離D或基于所述距離D的導(dǎo) 向信息，以更改地震勘探船的航線。
[0028] 此特定實(shí)施例依賴于一種完全新穎且創(chuàng)造性的方法。實(shí)際上，想法（一般原理） 是通過圍繞預(yù)標(biāo)繪線鋪展反射點(diǎn)來間接地控制勘探船。
[0029] 為了實(shí)現(xiàn)這一目的，計(jì)算經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線（根據(jù)例如最小平方等預(yù)定準(zhǔn)則的n個(gè) 反射點(diǎn)的最近線），隨后計(jì)算此經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線與預(yù)標(biāo)繪線之間的距離D，并且使用此距離 D來更改地震勘探船航線。因此，在勘探船實(shí)際上已經(jīng)進(jìn)行D的移位之后，其將在正確的位 置中并且反射點(diǎn)將圍繞預(yù)標(biāo)繪線鋪展。
[0030] 因此，如果測(cè)量是精心設(shè)計(jì)的，如果保持拖纜間距并且關(guān)于預(yù)標(biāo)繪線正確地平衡 反射點(diǎn)，那么在所有預(yù)標(biāo)繪線上重復(fù)所提出的解決方案將產(chǎn)生合理良好的覆蓋。
[0031] 這樣還降低了高動(dòng)態(tài)線的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)閷?dǎo)向不會(huì)太激進(jìn)。因此將易于執(zhí)行基于相同 預(yù)標(biāo)繪線的4D測(cè)量。換句話說，所提出的解決方案提供一種導(dǎo)向勘探船以獲得良好覆蓋的 方式，尤其是在為了便于未來4D時(shí)或在自鄰近的線不可獲得分級(jí)信息時(shí)。
[0032] 所提出的解決方案非常簡(jiǎn)單并且可以在沒有操作人員（領(lǐng)航員）的任何干預(yù)的情 況下自動(dòng)地執(zhí)行。
[0033] 根據(jù)特定特征，回歸法是線性回歸法，用以最大限度地減少具有從一組n個(gè)反射 點(diǎn)到經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線的一組距離作為自變量的函數(shù)。
[0034] 因此，所提出的解決方案易于實(shí)施。
[0035] 根據(jù)特定特征，線性回歸法是最小平方回歸法。
[0036] 因此，所提出的解決方案易于實(shí)施。
[0037] 根據(jù)第一特定實(shí)施方案，在步驟a)中：
[0038] _預(yù)標(biāo)繪線的等式是：y=ax+b;
[0039] _經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線的等式是：y=ax+b';
[0040]_從給定反射點(diǎn)到經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線的距離ei定義為ei=yi-aXi-b';并 且
[0041] -b'獲得如下：b'= ^SUyi-aXi)，其中n是反射點(diǎn)的數(shù)目；
[0042] 并且在步驟b)中，距離D計(jì)算如下：D=
[0043] 根據(jù)第二特定實(shí)施方案，在步驟a)中：
[0044]-預(yù)標(biāo)繪線的等式是：x=b;
[0045]-經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線的等式是：x=t/;
[0046]-從給定反射點(diǎn)到經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線的距離ei定義為ei=Xi_b';并且
[0047] _b'獲得如下：b'= 其中n是反射點(diǎn)的數(shù)目；
[0048] 并且在步驟b)中，距離D計(jì)算如下：D=b-b'。
[0049] 根據(jù)特定特征，距離D是從經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線到預(yù)標(biāo)繪線的有向距離，在考慮預(yù)標(biāo) 繪線的方向時(shí)，當(dāng)經(jīng)移位預(yù)標(biāo)繪線在預(yù)標(biāo)繪線的右方時(shí)所述距離D具有負(fù)值。
[0050] 根據(jù)特定特征，導(dǎo)向信息包括：
[0051] -從航海線到地震勘探船的當(dāng)前位置的有向距離DC，在考慮航海線的方向時(shí)，當(dāng) 地震勘探船在航海線的右方時(shí)所述有向距離DC具有正值；以及
[0052] -理想航跡偏移DTO,理想航跡偏移DTO是從航海線到地震勘探船的理想位置的 有向距離，在考慮航海線的方向時(shí)，當(dāng)?shù)卣鹂碧酱诤胶＞€的右方時(shí)所述理想航跡偏移DTO 具有正值，DTO定義為如下：DTO=DC+D。
[0053] 因此，所提出的解決方案可以與導(dǎo)航系統(tǒng)一起使用，導(dǎo)航系統(tǒng)通常接收兩個(gè)控制 設(shè)置：導(dǎo)向偏移〇)TO)以及距離DC。
[0054] 根據(jù)特定特征，接收器在多個(gè)偏移等級(jí)中劃分。針對(duì)所述多個(gè)偏移等級(jí)的至少兩 個(gè)偏移等級(jí)進(jìn)行所述步驟a)以及b)，針對(duì)每一偏移等級(jí)計(jì)算距離D。所述方法包括基于針 對(duì)所述至少兩個(gè)偏移等級(jí)計(jì)算出的距離D來計(jì)算最終距離Df的步驟b'）。在所述步驟c) 中，導(dǎo)向信息包括或基于最終距離Df。
[0055] 因此考慮幾個(gè)（以及可能所有）偏移等級(jí)。
[0056] 根據(jù)特定特征，最終距離Df是針對(duì)至少兩個(gè)偏移等級(jí)計(jì)算出的距離D的加權(quán)平 均。