專利名稱：有不規(guī)則分隔的水聽器的地震拖纜的制作方法
有不規(guī)則分隔的水聽器的地震拖纜
背景
本發(fā)明一般涉及近海地震勘探，且更具體地，涉及裝有水聽器組的地震拖纜。
在勘探堆積在海底之下的油和氣中，勘測船拖水聽器電纜、或地震拖纜、和震源通過水。震源周期發(fā)出的震波反射回海底之下的地理結(jié)構(gòu)。反射的震波引起壓力變化，被拖纜里的水聽器檢測到。水聽器常規(guī)地沿拖纜的長度分成幾組。每組的水聽器的輸出通常電并聯(lián)連接，以產(chǎn)生比任何單一的水聽器響應(yīng)信噪比更高的組響應(yīng)。但是，即使在組響應(yīng)中， 一些噪聲源還是沒有整合掉。填充流體的拖纜里的膨脹波噪聲通過沿被拖的拖纜向后和向前晃動流體引起。流動噪聲由湍流邊界層里的旋渦散發(fā)引起，湍流邊界層包圍填充流體和固體，或填充凝膠體、被拖通過水的拖纜。膨脹波噪聲和流動噪聲的特征都在于沿拖纜的長度傳播的振蕩的或周期性壓力變化。這些壓力起伏在時(shí)間上以及沿拖纜的距離上相互關(guān)聯(lián)。因?yàn)槊拷M的水聽器常規(guī)上沿拖纜的長度均勻分隔，壓力起伏混淆到組響應(yīng)里并降低信噪比。
例如，1.6m的間隔上均勻分隔的一組八個(gè)水聽器的噪聲增益由

圖1的實(shí)線圖給出。包括膨脹波噪聲帶和流動噪聲帶的低頻區(qū)域的噪聲增益的峰值指示相關(guān)均勻分隔的水聽器組的相對高的噪聲。
如另一實(shí)施例，沿如圖2所示的拖纜排列的一組十四個(gè)水聽器10的噪聲增益在圖3給出。水聽器的間隔彼此關(guān)于組的中心鏡像，最里面的水聽器的間隔是A^.875m，最外面的水聽器的間隔是2A-1.75m。噪聲增益是美國Texas的Stafford輸入/輸出公司制造和銷售的常規(guī)MSX 活動拖纜節(jié)里的水聽器組的那種。雖然水聽器不是均勻分隔，但是它們沿拖纜的位置遵循圖2所示的可辨別的規(guī)則模式。因?yàn)樗犉鞯哪Ｊ剑瑘D3的膨脹波和流動噪聲增益特性展示不期望的峰值,指示在較低頻率相關(guān)的不必 要的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
具有均勻或規(guī)則分隔的水聽器組的常規(guī)拖纜的這些缺點(diǎn)由實(shí)施本發(fā) 明的特征的地震拖纜克服。在一方面，拖纜包括一組水聽器，組合該組水 聽器的輸出以產(chǎn)生一個(gè)組響應(yīng)。水聽器布置在沿拖纜的長度的預(yù)先確定的 不規(guī)則位置。
在另一方面，地震拖纜包括數(shù)量為N的一組水聽器。水聽器沿拖纜
的長度在預(yù)先確定的不規(guī)則位置{/^，/22，...，/^}順序布置，預(yù)先確定的不規(guī) 則位置在每個(gè)水聽器位置以唯一的有向距離{^，^，...，^}偏離于相等分隔
開距離D的一組均勻位置{尸/，尸7+0,戶2+20,...，尸/+(^-^"}。
在又一方面，地震拖纜包括數(shù)量為N的一組水聽器，其輸出被組合 以產(chǎn)生一個(gè)組響應(yīng)。水聽器沿拖纜的長度在預(yù)先確定的不規(guī)則位置W/，/z 2，...，~}順序布置，預(yù)先確定的不規(guī)則位置由偽隨機(jī)的數(shù)字序列{^，化，...，" ^確定。
本發(fā)明的再一方面是"R供用于定位一組水聽器的方法。該方法包括 (a)把統(tǒng)計(jì)上隨機(jī)的數(shù)字序列的每個(gè)數(shù)字分配給一組水聽器中的一個(gè)相 應(yīng)的水聽器；以及(b)在地震拖纜里把水聽器定位水聽器位置，該水聽 器位置縱向偏離于一組沿線纜的長度相等分隔的位置，在每個(gè)水聽器位置 處，偏離的量與相應(yīng)分配的數(shù)字成比例。
附圖簡述
參考下面的描述、隨附權(quán)利要求和附圖，更好理解本發(fā)明的這些特 征和方面，以及它的優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1是常規(guī)的一組八個(gè)均勻分隔的水聽器的噪聲增益的圖2是在現(xiàn)有:f支術(shù)MSX活動拖纜節(jié)的14個(gè)水聽器的排列的圖表；圖3是圖2的MSX節(jié)的噪聲增益的列的圖示；以及
圖5是圖4的水聽器布置的噪聲增益的圖示。
詳述
圖4描述在拖曳方向14拖曳的地震拖纜12的活動節(jié)的八個(gè)水聽器H 廣Hs的排列。組合該組水聽器的輸出16以產(chǎn)生一個(gè)組響應(yīng)信號18。水聽 器沿拖纜的長度在分隔開的、相應(yīng)每個(gè)水聽器的位置hrhs順序排列。如 圖4所示按比例縮小，位置hrhs限定水聽器的不規(guī)則間隔，顯示非可辨 別的模式。
圖4的不^L則的水聽器間隔由統(tǒng)計(jì)上隨機(jī)的^t字序列確定-更明確 地，由預(yù)先確定的偽隨機(jī)的數(shù)字序列{^,"2,...，"5}={-2,0,-4,-3,-1,3，2}來確 定。序列^/,W，…，"^的每個(gè)數(shù)字分配給水聽器(Hi,H2，…，H8〉中的一個(gè)。序 列里的數(shù)字與離被距離D分開的 一組名義均勻位置{Pi,P2，... ,P8}的有向距 離(^，&,…，^)成比例。({尸/，尸2,...，尸5}={尸7，尸/+￡>，...，尸7+7/)})。有向距離被 定義為每個(gè)水聽器與相應(yīng)的均勻位置的偏離(幅度和方向)。
在優(yōu)選形式中，有向距離通過drai(D/8)與偽隨機(jī)序列相關(guān)，其中， 每個(gè)*是集合{-4,-3,-2,-1,0,1,2，3}里唯一的元素。在這種方式，水聽器的 位置偏離其相應(yīng)的名義均勻位置不會超過-D/2或+3D/8,而相鄰的水聽器 之間的間隔的范圍為D/8到15D/8。更一般地，對于N個(gè)水聽器，偏離范 圍為-D/2到而間隔的范圍會是從D/N到(2-l/N)D。
對于偽隨機(jī)序列{"/，"2,".，化}={-2，0，-4，-3，-1，3，2，1}和D=1.44m, {^，d 2,.."d8}={-0.36m, 0m， -0.72m， -0.54m， -0.18m, 0.54m， 0.36m, 0.18m}。 如果第一個(gè)均勻分隔的水聽器位置Pt作為參考(戶尸O),那么水聽器H廣 H8相對于P!的實(shí)際位置由(/2/力2，…，/^ = {-0.36m， 1.44m, 2,16m, 3.78m， 5.58m, 7.74m, 9.00m, 10.26m》給出。這個(gè)實(shí)施例給出的不規(guī)則分隔的一 組八個(gè)水聽器的噪聲增益在圖5顯示。相比圖1和圖3的均勻分隔或模式分隔的水聽器組的噪聲增益，該噪聲增益特性的峰值被衰減得更多。更平 坦的低頻區(qū)域意味著流動噪聲和膨脹波噪聲在不規(guī)則分隔的水聽器組中 更少相關(guān)。
一般地，數(shù)量為N的一組水聽器HrHN將布置在預(yù)先確定的不規(guī)則
位置{~.~'…，;^處,每個(gè)水聽器位置以唯一有向距離{《乂2，...,^}縱向偏
離于一組均勻位置{戶7，尸/+2^,...,尸/+(^-""},這組均勻位置按距離D相 等分隔。分配給水聽器的有向距離{《，&，...,^}與確定給出水聽器組的優(yōu)
選噪聲增益的統(tǒng)計(jì)上隨機(jī)的數(shù)字序列{^化，...，*}成比例。也可能與原始 序列 一起使用該預(yù)先確定的不規(guī)則序列的反轉(zhuǎn)序列來達(dá)到相似的結(jié)果。例 如，對于一組十六個(gè)水聽器，其中的八個(gè)水聽器如圖4定位，而另外八個(gè) 被排列為前八個(gè)水聽器關(guān)于例如從第一個(gè)名義均勻位置P!分隔開距離D/ 2的電纜位置20反射的鏡像。在這種情況，所產(chǎn)生的序列..，a逝^w
…,"W-7,"A^("7，"2，…，"扁"遊，...，"2，"/}°
雖然已經(jīng)關(guān)于一些優(yōu)選形式詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是其他形式是可 能的。例如，偽隨機(jī)數(shù)字發(fā)生器只是產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)上隨機(jī)的數(shù)字序列的一種方 式。用其他方式產(chǎn)生的數(shù)字序列能夠產(chǎn)生不規(guī)則并遵循非可辨別模式的統(tǒng) 計(jì)上隨機(jī)的水聽器位置。序列里的所有數(shù)字沒必要是唯一性的，或均勻分 布。作為另一實(shí)施例，水聽器的輸出可在被組合時(shí)相等加^l或不均勻地加 權(quán)。輸出被電并聯(lián)連接組合，以產(chǎn)生拖纜內(nèi)的組響應(yīng)，或單獨(dú)轉(zhuǎn)變到數(shù)字 信號，并在位于拖纜里或勘測船上的信號處理器里組合。所以，如這些實(shí) 施例建議的，權(quán)利要求的范圍和精神不意味著限于優(yōu)選形式。
權(quán)利要求
1.一種地震拖纜，包括第一組水聽器，該第一組水聽器的輸出被組合以產(chǎn)生第一個(gè)組響應(yīng)；其中所述第一組水聽器里的水聽器布置在沿所述地震拖纜的長度預(yù)先確定的不規(guī)則位置處。
2. 如權(quán)利要求1所述的地震拖纜，其中所述預(yù)先確定的不規(guī)則位置 由統(tǒng)計(jì)上隨機(jī)的數(shù)字序列指定。
3. 如權(quán)利要求2所述的地震拖纜，其中所述序列里的每個(gè)數(shù)字定義 所述水聽器中相關(guān)的 一 個(gè)水聽器的位置與均勻間隔的水聽器中的 一相應(yīng) 名義位置的偏離。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的地震拖纜，其中所述預(yù)先確定的不規(guī)則 位置由偽隨機(jī)的數(shù)字序列指定。
5. 如權(quán)利要求4所述的地震拖纜，其中所述第一組水聽器包括八個(gè) 水聽器,按照從第 一個(gè)水聽器到笫八個(gè)水聽器的順序沿所述地震拖纜的長 度順序定位，以及其中，按照從所述第一個(gè)水聽器到所述第八個(gè)水聽器的 順序，相應(yīng)的偽隨機(jī)序列是{-2,0,-4，-3,-1,3,2， 1}。
6. 如任一前述權(quán)利要求所述的地震拖纜，還包括第二組水聽器，該第二組水聽器的輸出被組合以產(chǎn)生第二個(gè)組響應(yīng)， 并且該第二組水聽器沿所述地震拖纜布置在所述第一組水聽器之后；其中，在所述第二組水聽器里的水聽器布置在預(yù)先確定的第二位置， 所述預(yù)先確定的第二位置是所述第 一組水聽器的所述預(yù)先確定的不規(guī)則 位置關(guān)于所述地震拖纜上的、所述第一組水聽器和所述第二組水聽器之間 的點(diǎn)的鏡像。
7. 如權(quán)利要求6所述的地震拖纜，其中所述第一個(gè)組響應(yīng)和所述第 二個(gè)組響應(yīng)被組合。
8. —種地震拖纜，包括 數(shù)量為N的一組水聽器；其中，在所述一組水聽器里的水聽器沿所述地震拖纜的長度在預(yù)先確定的不規(guī)則位置{/2/，/22，...，/^}順序布置，所述預(yù)先確定的不規(guī)則位置{/^力 2，...,/^}在每個(gè)水聽器位置處以唯一的有向距離{^，"2,...，^}偏離于相等分隔開if巨離D的一組均勻位置{^，尸7+0，尸/+20,...,尸/+(^-"￡>}。
9. 如權(quán)利要求8所述的地震拖纜，其中從{^^2,...，^}選擇的每個(gè) di是范圍從-Z)/2到(Z)/2-D/AO的Z)/iV的唯一整數(shù)倍。
10. 如權(quán)利要求8所述的地震拖纜，其中相鄰水聽器的位置之間的間 隔的范圍為ZV7V到0〃A0D。
11. 如權(quán)利要求8所述的地震拖纜，其中N=8以及{^，^...，^}與{-2, 0，畫4,-3，-1，3，2，1}成比例。
12. —種地震拖纜，包括數(shù)量為N的一組水聽器，該組水聽器的輸出被組合以產(chǎn)生一個(gè)組響應(yīng)；其中，所述一組水聽器中的水聽器沿所述地震拖纜的長度的預(yù)先確定 的不規(guī)則位置{/^，/72，...,/^}順序布置，所述預(yù)先確定的不規(guī)則位置{^，/^..., /^}由偽隨機(jī)的數(shù)字序列{"/，"2，...， }確定。
13. 如權(quán)利要求12所述的地震拖纜，其中所述偽隨機(jī)序列中沒有兩 個(gè)元素相等。
14. 如權(quán)利要求12所述的地震拖纜，其中"尸"m "2=^-7 ,"3="a^,...，
15. 如權(quán)利要求12所述的地震拖纜，其中所述偽隨機(jī)數(shù)字序列的每 個(gè)數(shù)字與所述數(shù)量為N的一組水聽器中的相應(yīng)一個(gè)水聽器的位置距沿所 述地震拖纜的長度的 一組相等分隔的位置中的相應(yīng) 一 個(gè)位置的偏離成比 例。
16. 如權(quán)利要求12所述的地震拖纜，其中N=8以及{"7，化，.." }由{畫2,0，-4,畫3,畫1,3,2,1}給出。
17. —種用于在地震拖纜里定位一組水聽器的方法，所述方法包括把統(tǒng)計(jì)上隨機(jī)的數(shù)字序列的每個(gè)數(shù)字分配給一組水聽器中相應(yīng)的一 個(gè)水聽器；在地震拖纜上把所述水聽器定位在水聽器位置，所述水聽器位置縱向 偏離于一組沿所述地震拖纜的長度相等分隔的位置，對每一水聽器位置， 偏離的量與相應(yīng)分配的l史字成比例。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述水聽器位置和相應(yīng)的所述 相等分隔的位置的偏離與所述相應(yīng)分配的數(shù)字成比例。
全文摘要
一種地震拖纜和用于在地震拖纜里定位一組水聽器的方法。該組里的水聽器沿拖纜的長度不規(guī)則分隔，以降低膨脹波噪聲和流動噪聲對水聽器組響應(yīng)的影響。不規(guī)則間隔可制造為水聽器的實(shí)際位置距名義均勻間隔的水聽器的偽隨機(jī)偏離。
文檔編號G01V1/20GK101688920SQ200880016439
公開日2010年3月31日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者羅伯特·E·魯凱特 申請人:離子地球物理學(xué)公司