久久一区二区免费播放,国产在线欧美日韩一区二区,国产综合色在线视频,精品伊人久久久香线蕉,精品视频麻豆网站,玖玖国产,国内精品久久久久影,在线观看精品视频一区二区三区,午夜久久影院,国产精品一区久久

海洋地震振動(dòng)器和使用方法
【專利摘要】實(shí)施例涉及用于地震勘測的海洋地震振動(dòng)器和相關(guān)聯(lián)的使用方法。實(shí)施例提供一種海洋地震振動(dòng)器，包括：殼體，其具有被選擇為提供在約1Hz與約300Hz的操作頻率范圍內(nèi)的第一共振頻率的彈簧常數(shù)；驅(qū)動(dòng)器，其安置于殼體內(nèi)并且具有第一端和第二端；以及彈簧元件，其在驅(qū)動(dòng)器的第一端與第二端之間聯(lián)接到殼體，其中彈簧元件具有第二振蕩模式，該第二振蕩模式提供在操作頻率范圍內(nèi)的第二共振頻率。
【專利說明】海洋地震振動(dòng)器和使用方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求保護(hù)2013年2月8日提交的、名稱為“Marine Seismic Vibrator Arrayand Method of Use”(海洋地震振動(dòng)器和使用方法)的美國臨時(shí)申請N0.61/762，424的權(quán)益，該申請的整個(gè)公開以引用方式合并到本文中。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明大體而言涉及海洋地震勘測。更特定而言，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于地震勘測的海洋地震振動(dòng)器和相關(guān)聯(lián)的使用方法。
[0003]海洋勘測技術(shù)包括海洋地震勘測，其中，可從地表下方收集地球物理數(shù)據(jù)。地震勘測應(yīng)用于礦物和能源勘探和生產(chǎn)以幫助識(shí)別含烴地層的位置。地震勘測通?？砂ㄔ谒w水面下方或附近拖曳地震源。一個(gè)或多個(gè)“拖纜(streamer)”也可由相同或不同船只在水中拖曳。拖纜通常為纜線，其上包括沿著每根纜線的長度在間隔開的位置安置的多個(gè)傳感器。一些地震勘測將傳感器定位于海底纜線或節(jié)點(diǎn)上，作為在拖纜上的補(bǔ)充或替代。傳感器可被配置成生成與傳感器所測量的參數(shù)有關(guān)的信號。在選定時(shí)間，可促動(dòng)地震源以生成例如地震能量，該地震能量在水中向下行進(jìn)到地下巖石。與通常在巖石地層之間的邊界處的界面相互作用的地震能量可朝向地面返回并且由拖纜上的傳感器檢測到。所檢測的能量可用于推斷地下巖石的某些性質(zhì)，例如結(jié)構(gòu)、礦物組成和流體含量，從而提供對于發(fā)現(xiàn)烴類有用的信息。
[0004]目前用于海洋地震勘測中的大部分地震源為脈沖型，其中，曾經(jīng)做出努力來在盡可能短的時(shí)間跨度內(nèi)生成盡可能多的能量。這些脈沖型源中最常用的是氣槍，其通常利用壓縮空氣來生成聲波。脈沖型源的其它示例包括爆炸性和落重型脈沖源?？捎糜诘卣鹂睖y的另一類型的地震源包括振動(dòng)器源，其包括液壓動(dòng)力源、機(jī)電振動(dòng)器、電氣海洋地震振動(dòng)器和采用壓電或磁致伸縮材料的源。振動(dòng)器源通常生成在被稱作“掃頻(sweep)”或“線性調(diào)頻脈沖(chirp) ”的模式的頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)。
[0005]熟知聲波在水中行進(jìn)并且經(jīng)過地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)，更高頻率的聲波可比更低頻率的聲波更快速地被衰減，并且因此，較低頻率的聲波能在水中和地質(zhì)結(jié)構(gòu)中傳輸比較高頻率的聲波更遠(yuǎn)的距離。因此，需要一種在1-1OOHz的頻帶中操作的強(qiáng)效低頻海洋聲源。然而，已經(jīng)使用的脈沖型和振動(dòng)器源均在20Hz以下可生成極少能量或者不生成能量。此外，低頻源通?？删哂休^差的效率，特別是在不能獲得良好的阻抗匹配的情況下。
[0006]因此，需要用于海洋勘測的改進(jìn)的地震源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]這些圖示出了本發(fā)明的其中一些實(shí)施例的某些方面，并且不應(yīng)當(dāng)用于限制或限定本發(fā)明。
[0008]圖1示出了使用海洋地震振動(dòng)器的海洋地震勘測系統(tǒng)的示例實(shí)施例。
[0009]圖2示出了海洋地震振動(dòng)器的示例實(shí)施例。[0010]圖3a和圖3b以截面圖示出了海洋地震振動(dòng)器的示例實(shí)施例。
[0011]圖4示出了海洋地震振動(dòng)器的示例實(shí)施例的另一視圖。
[0012]圖5示出了海洋地震振動(dòng)器的示例實(shí)施例的另一視圖。
[0013]圖6為示出海洋地震振動(dòng)器的示例實(shí)施例的彈簧元件的第一振蕩模式的頻率模型。
[0014]圖7為示出海洋地震振動(dòng)器的示例實(shí)施例的彈簧元件的第二振蕩模式的頻率模型。
[0015]圖8為具有兩個(gè)共振的一對海洋地震振動(dòng)器的示例實(shí)施方式的模擬振幅譜。
[0016]圖9為低頻海洋地震振動(dòng)器的示例實(shí)施例的測量振幅譜。
[0017]圖10為高頻海洋地震振動(dòng)器的示例實(shí)施例的測量振幅譜。
[0018]圖11示出了在水體中拖曳海洋地震振動(dòng)器的示例實(shí)施方式。
[0019]圖12示出了在水體中拖曳時(shí)海洋地震振動(dòng)器陣列的示例實(shí)施方式。
[0020]圖13示出了海洋地震振動(dòng)器陣列的轉(zhuǎn)向控制的示例實(shí)施方式。
[0021]圖14示出了聯(lián)接到勘測船只的海洋地震振動(dòng)器的示例實(shí)施方式。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明的實(shí)施例針對于海洋地震振動(dòng)器。與先前開發(fā)的海洋地震振動(dòng)器相比，本文所公開的海洋地震振動(dòng)器可具有改進(jìn)的聲輸出和改進(jìn)的可靠性。有利地，所公開的海洋地震振動(dòng)器可提供在地震頻帶(例如IHz至300Hz之間)的下端中的共振頻率。低頻聲能可以利用低共振頻率更高效地生成，因?yàn)槿∠俗杩沟奶摬?無功部，reactive)。實(shí)施例可包括海洋地震振動(dòng)器，其具有比之前所用更硬的殼體以便能夠維持低共振頻率。實(shí)施例還可包括使用具有第二共振模式的彈簧元件，第二共振模式提供在地震頻帶內(nèi)的第二共振頻率。
[0023]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的海洋地震勘測系統(tǒng)2。在圖示實(shí)施例中，系統(tǒng)2可包括勘測船只4，其沿著水體6 (諸如湖或海洋)的水面移動(dòng)?？睖y船只4上可包括大體上以8示出且在本文中總體上被稱作“記錄系統(tǒng)”的設(shè)備。記錄系統(tǒng)8可包括用于檢測和對每個(gè)地震傳感器(在下文中進(jìn)一步解釋)生成的信號進(jìn)行時(shí)間索引記錄且用于在選定時(shí)間促動(dòng)海洋地震振動(dòng)器10的裝置(均未單獨(dú)地示出)。記錄系統(tǒng)8還可包括用于確定勘測船只4和各種地震傳感器的測地位置的裝置(均未單獨(dú)地示出)。
[0024]如圖所示，勘測船只4可拖曳傳感器拖纜12。傳感器拖纜12可以由該勘測船只4或不同船只在水體6中以選定模式拖曳。如圖所示，傳感器拖纜12可在勘測船只4后方沿側(cè)向間隔開?！皞?cè)向”或“沿側(cè)向”在本文中意指橫向于勘測船只4的運(yùn)動(dòng)方向。傳感器拖纜12可各自例如通過將多個(gè)拖纜區(qū)段端對端聯(lián)接而形成，如在美國專利N0.7，142，481中所解釋的那樣，該公開以引用方式合并到本文中。傳感器拖纜12可由拖曳設(shè)備16維持在選定模式，諸如提供側(cè)向力以使傳感器拖纜12相對于勘測船只4擴(kuò)展到選定側(cè)向位置的掃雷器或門。傳感器拖纜12可具有例如在從約2000米至約12000米或更長的范圍內(nèi)的長度。圖1中的傳感器拖纜12的配置被提供用來說明本發(fā)明的實(shí)施例，而并不意圖限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出，雖然本示例示出了四根傳感器拖纜12，但本發(fā)明可適用于由勘測船只4或任何其它船只拖曳的任何數(shù)量的拖纜12。例如，在一些實(shí)施例中，可由勘測船只4拖曳多于或少于四根傳感器拖纜12，并且拖纜12可沿側(cè)向、豎直地或者既沿側(cè)向也豎直地間隔開。
[0025]傳感器拖纜12上可包括在間隔開的位置處的地震傳感器14。地震傳感器14可為本領(lǐng)域中已知的任何類型的地震傳感器，包括例如水聽器、地震檢波器、粒子速度傳感器、粒子移位傳感器、粒子加速度傳感器或壓力梯度傳感器。舉例而言，響應(yīng)于在從海洋地震振動(dòng)器10發(fā)射的地震能量已與水底下方的巖石地層(未圖示)相互作用之后檢測到該能量，地震傳感器14可生成響應(yīng)信號，諸如電或光信號。由地震傳感器14生成的信號可傳送到記錄系統(tǒng)8。
[0026]如圖1所示，勘測船只4或不同的船只還可拖曳海洋地震振動(dòng)器10。在一些實(shí)施例中，可使用多個(gè)海洋地震振動(dòng)器10，其可例如由勘測船只4或不同的勘測船只拖曳。盡管僅僅示出了單個(gè)海洋地震振動(dòng)器10，但應(yīng)了解，可根據(jù)特定應(yīng)用的需要而使用多于一個(gè)海洋地震振動(dòng)器10。源纜線18可將海洋地震振動(dòng)器10聯(lián)接到勘測船只。源纜線18可承受拖曳力，并且還可包括電導(dǎo)體(并未單獨(dú)地示出)，電導(dǎo)體用于從勘測船只4上的記錄系統(tǒng)8向地震源10轉(zhuǎn)移電流。源纜線18還可包括信號纜線或光纖，用于向海洋地震振動(dòng)器10和/或從海洋地震振動(dòng)器10向記錄系統(tǒng)8傳輸信號。源纜線18還可包括強(qiáng)度構(gòu)件(并未單獨(dú)示出)，用于將拖曳力從勘測船只4傳輸?shù)胶Ｑ蟮卣鹫駝?dòng)器10。源纜線18還可包含例如導(dǎo)管，以用于將空氣傳輸?shù)胶Ｑ蟮卣鹫駝?dòng)器10以用于壓力補(bǔ)償。源纜線18可具有例如在約200米至約2000米或更長的范圍內(nèi)的長度。在一些實(shí)施例中，源纜線18可為約900米長且具有約65毫米的外徑。在一些實(shí)施例中，源纜線18可相對地平行于水體6的水面，而在其它實(shí)施例中，源纜線18可利用例如深度控制機(jī)構(gòu)，以將多于一個(gè)海洋地震振動(dòng)器10定位于多個(gè)不同深度。
[0027]與在很有限的時(shí)間量內(nèi)傳輸能量的脈沖型源相比，海洋地震振動(dòng)器10由于能量隨時(shí)間的分布而具有減小的環(huán)境影響。特別地，海洋地震振動(dòng)器10可在地震勘測期間具有所傳輸?shù)卣鹦盘柕臏p小的峰值振幅，數(shù)據(jù)品質(zhì)極小降低或不降低。例如，通過以例如五秒掃頻使用海洋地震振動(dòng)器10，而不是諸如氣槍的脈沖型源，峰值振幅可減小多達(dá)30dB或更多。如果使用偽噪音源序列而不僅隨著時(shí)間推移傳播能量而且還隨著時(shí)間推移傳播頻率，則峰值振幅可減小另一 20dB或甚至更多。在一些實(shí)施例中，峰值振幅可在約IOdB至約40dB的范圍內(nèi)。
[0028]在一些實(shí)施例中，海洋地震振動(dòng)器10可包括彎張殼體型源(flextensionalshell-type source)。在彎張殼體型源的設(shè)計(jì)中可采用多個(gè)參數(shù),其中的幾個(gè)可涉及殼體本身和驅(qū)動(dòng)器類型。在一些實(shí)施例中，海洋地震振動(dòng)器10可顯示在地震頻帶中的至少兩個(gè)共振頻率，通常在約IHz和約300Hz之間的范圍。在一些實(shí)施例中，地震頻帶可在約5Hz與約IOOHz之間。
[0029]可能由海洋地震振動(dòng)器10經(jīng)歷的總阻抗可如下表達(dá):
Zr=Rr+JXr(式 I)
其中乙為總阻抗，Rr為輻射阻抗，且尤為無功阻抗。
[0030]在海洋地震振動(dòng)器10的能量轉(zhuǎn)移的分析中，該系統(tǒng)可近似為帶擋板的活塞。在將要經(jīng)歷的總阻抗的表達(dá)中，帶擋板的活塞的輻射阻抗兄可為:
Rr= πa2p0cR1 (x)(式 2)并且無功阻抗可為:
【權(quán)利要求】
1.一種海洋地震振動(dòng)器，包括: 殼體，其具有被選擇為提供在約IHz與約300Hz的操作頻率范圍內(nèi)的第一共振頻率的彈簧常數(shù)； 驅(qū)動(dòng)器，其安置于所述殼體內(nèi)，并且具有第一端和第二端；以及彈簧元件，其在所述驅(qū)動(dòng)器的第一端與第二端之間聯(lián)接到所述殼體，其中所述彈簧元件具有第二振蕩模式，所述第二振蕩模式提供在所述操作頻率范圍內(nèi)的第二共振頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋地震振動(dòng)器，其特征在于，所述殼體包括端梁和鉸接地聯(lián)接到所述端梁的殼體側(cè)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋地震振動(dòng)器，其特征在于，所述殼體包括端梁和聯(lián)接到所述端梁的殼體側(cè)部，并且其中所述殼體側(cè)部中的至少一個(gè)包括突伸肋。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海洋地震振動(dòng)器，其特征在于，所述突伸肋中的一個(gè)或多個(gè)安置于所述殼體側(cè)部中的至少一個(gè)的中線的任一側(cè)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋地震振動(dòng)器，其特征在于，所述殼體包括端梁和聯(lián)接到所述端梁的殼體側(cè)部，并且其中所述殼體側(cè)部各自包括加強(qiáng)部以迫使所述殼體側(cè)部停留在第一振蕩模式中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋地震振動(dòng)器，其特征在于，所述殼體包括端梁，并且所述彈簧元件鉸接地聯(lián)接到所述端梁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋地震振動(dòng)器，其特征在于，所述海洋地震振動(dòng)器的第一共振頻率在所述操作頻率范圍的下端的兩倍頻程內(nèi)，并且其中所述海洋地震振動(dòng)器的第二共振頻率在所述第一共振頻率的四倍頻程內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋地震振動(dòng)器，其特征在于，所述操作頻率范圍為從約5Hz至約IOOHz。
9.一種海洋地震振動(dòng)器的陣列，包括: 一個(gè)或多個(gè)低頻海洋地震振動(dòng)器，其中所述一個(gè)或多個(gè)低頻海洋地震振動(dòng)器各自包括: 第一殼體，其具有被選擇為提供在約5Hz與約25Hz的第一操作頻率范圍內(nèi)的第一共振頻率的彈簧常數(shù)； 第一驅(qū)動(dòng)器，其安置于所述殼體內(nèi)并且具有第一端和第二端；以及第一彈簧元件，其在所述驅(qū)動(dòng)器的第一端與第二端之間聯(lián)接到所述殼體；其中所述彈簧元件具有第二振蕩模式，所述第二振蕩模式提供在所述第一操作頻率范圍內(nèi)的第二共振頻率；以及 一個(gè)或多個(gè)高頻海洋地震振動(dòng)器，其中所述一個(gè)或多個(gè)高頻海洋地震振動(dòng)器各自包括: 第二殼體，其具有被選擇為提供在約25Hz至約IOOHz的第二操作頻率范圍內(nèi)的第一共振頻率的彈簧常數(shù)； 第二驅(qū)動(dòng)器，其安置于所述殼體內(nèi)并且具有第一端和第二端；以及第二彈簧元件，其在所述驅(qū)動(dòng)器的第一端與第二端之間聯(lián)接到所述殼體；其中所述彈簧元件具有第二振蕩模式，所述第二振蕩模式提供在所述第二操作頻率范圍內(nèi)的第二共振頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陣列，其特征在于，所述第一殼體包括端梁和聯(lián)接到所述端梁的殼體側(cè)部，其中所述第一殼體的殼體側(cè)部中的至少一個(gè)包括突伸肋，其中所述第二殼體包括端梁和聯(lián)接到所述端梁的殼體側(cè)部，其中所述第二殼體的殼體側(cè)部中的至少一個(gè)包括突伸肋。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陣列，其特征在于，所述第一殼體包括端梁和聯(lián)接到所述端梁的殼體側(cè)部，其中所述第一殼體的殼體側(cè)部中的至少一個(gè)包括加強(qiáng)部以迫使相對應(yīng)的殼體側(cè)部停留在第一振蕩模式中，其中所述第二殼體包括端梁和聯(lián)接到所述端梁的殼體側(cè)部，并且其中所述第二殼體的殼體側(cè)部中的至少一個(gè)包括加強(qiáng)部以迫使相對應(yīng)的殼體側(cè)部停留在第一振蕩模式中。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陣列，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)低頻海洋地震振動(dòng)器的第一共振頻率在所述操作頻率范圍的下端的兩倍頻程內(nèi)，并且其中所述一個(gè)或多個(gè)低頻海洋地震振動(dòng)器的第二共振頻率在所述第一共振頻率的四倍頻程內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陣列，其特征在于，還包括一個(gè)或多個(gè)額外的海洋地震振動(dòng)器，其具有從約IOOHz到約200Hz的操作頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求 9所述的陣列，其特征在于，所述陣列包括四個(gè)所述低頻海洋地震振動(dòng)器和八個(gè)所述高頻海洋振動(dòng)器。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陣列，其特征在于，還包括位于勘測船只上的空氣供應(yīng)，以用于供應(yīng)空氣以在所述低頻海洋振動(dòng)器和高頻海洋振動(dòng)器中進(jìn)行壓力補(bǔ)償。
16.一種用于地下地震勘探的方法，包括: 在水體中拖曳海洋地震振動(dòng)器，所述海洋地震振動(dòng)器包括:殼體；驅(qū)動(dòng)器，其安置于所述殼體內(nèi)并且具有第一端和第二端；以及彈簧元件，其在所述驅(qū)動(dòng)器的第一端與第二端之間聯(lián)接到所述殼體； 在所述水體中操作所述海洋地震振動(dòng)器，其中所述殼體提供所述海洋地震振動(dòng)器的第一共振頻率，并且其中所述彈簧元件具有第二振蕩模式，所述第二振蕩模式提供所述海洋地震振動(dòng)器的第二共振頻率；以及 檢測源自所述海洋地震振動(dòng)器的地震信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于,在所述殼體的殼體側(cè)部上的一個(gè)或多個(gè)加強(qiáng)部迫使所述殼體側(cè)部停留在第一振蕩模式中。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)加強(qiáng)部包括肋。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述海洋地震振動(dòng)器的第一共振頻率在所述操作頻率范圍的下端的兩倍頻程內(nèi)，并且其中，所述海洋地震振動(dòng)器的第二共振頻率在所述第一共振頻率的四倍頻程內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述海洋地震振動(dòng)器在從約5Hz至約IOOHz的操作頻率范圍內(nèi)操作。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，拖曳所述海洋地震振動(dòng)器的步驟包括:在所述水體中拖曳海洋地震振動(dòng)器的陣列，所述陣列包括具有約5Hz至25Hz的第一操作頻率范圍的低頻海洋地震振動(dòng)器以及具有約25Hz至約IOOHz的第二操作頻率范圍的高頻海洋地震振動(dòng)器,所述海洋地震振動(dòng)器為所述低頻海洋地震振動(dòng)器之一或者所述高頻海洋地震振動(dòng)器之一。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述低頻海洋地震振動(dòng)器在約I米至約75米的深度處被拖曳，并且其中，所述高頻海洋地震振動(dòng)器在約I米至約25米的深度處被拖曳。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述陣列包括小于所述低頻和高頻海洋振動(dòng)器的海洋地震振動(dòng)器，其能夠?qū)⑺鲫嚵械牟僮黝l率擴(kuò)展到從約5Hz至約200Hz的范圍。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括從船只向所述海洋地震振動(dòng)器供應(yīng)空氣以 補(bǔ)償外部水壓。
【文檔編號】G01V1/38GK103984008SQ201410044938
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月8日
【發(fā)明者】S.R.L.滕漢恩 申請人:Pgs 地球物理公司