專利名稱：地震獲取系統(tǒng)和技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及地震獲取系統(tǒng)和技術(shù)。
背景技術(shù)：
地震勘探涉及為尋找碳氫化合物儲藏而勘測地下的地質(zhì)構(gòu)造?？睖y典型地涉及在預(yù)定的位置布置地震源和地震傳感器。所述地震源產(chǎn)生地震波，該地震波傳播到地質(zhì)構(gòu)造中，沿其路線產(chǎn)生壓力變化和振動。地質(zhì)構(gòu)造的彈性屬性的變化使地震波散開，改變了它們的傳播方向和其他屬性。由所述地震源發(fā)射出的部分能量到達地震傳感器。響應(yīng)于檢測到的地震事件，傳感器產(chǎn)生電信號，以產(chǎn)生地震數(shù)據(jù)。然后，對地震數(shù)據(jù)的分析可以指示存在或者不存在可能的碳氫化合物儲藏位置。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一種實施方式中公開了一種裝置，該裝置包括適用于獲取與基于陸地表面的地震勘測有關(guān)的測量結(jié)果的地震傳感器單元的陣列。每個地震傳感器單元包括粒子運動傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器(rotation sensor)。在本發(fā)明的另一種實施方式中公開了一種技術(shù)，該技術(shù)包括接收來自地震傳感器陣列的粒子運動數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)速度數(shù)據(jù)。該技術(shù)包括處理所述數(shù)據(jù)以確定地下圖像。從以下附圖、描述和權(quán)利要求，本發(fā)明的優(yōu)點和其他特征將變得顯而易見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的震動源(vibroseis)獲取系統(tǒng)的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的包括地震檢波器和兩個旋轉(zhuǎn)傳感器的地震傳感器單元的示圖。圖3和6示出了現(xiàn)有技術(shù)的地震傳感器陣列。圖4、5、7、8和9是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的地震陣列的圖示。圖10是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示意圖。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的描繪所測量和計算出的垂直速度梯度的現(xiàn)場試驗。圖12是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施方式的衰減地滾波(ground roll)的技術(shù)的流程13是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的地震傳感器單元的立體圖。
具體實施例方式基于陸地表面的地震勘測(在此稱為“陸地地震勘測”)通常出于形成用于碳氫化合物的勘探、生產(chǎn)和監(jiān)視的地下圖像的目的而執(zhí)行。在這種勘測中，主動地震源發(fā)射能量， 該能量被地下反射體反射。所反射的能量被感測以產(chǎn)生原始地震數(shù)據(jù)，該原始地震數(shù)據(jù)被進一步處理以形成地下圖像。主動地震源可以是脈沖型源(例如，爆炸)或振動源。作為更具體的示例，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的震動源獲取系統(tǒng)8。該系統(tǒng)可以包括一個地震振動器(seismic vibrator) 10(如圖1所示)或多個地震振動器 ’位于地面的地震傳感器單元Dp D2, D3和D4的陣列；以及數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)14。作為與震動源勘測有關(guān)的操作的一部分，地震振動器10至少生成一種震動源地震掃描(vibroseis seismic swe印)。更具體而言，圖1示出了由振動器10在勘測期間為了將震動源掃描(vibroseis sweep)注入大地內(nèi)而生成的地下掃描信號15。在地下阻抗(subsurface impedance) Im1和 Im2之間的界面18在點I”I2、I3和I4處分別反射信號15，以產(chǎn)生反射信號19，該反射信號 19被地震傳感器單元Di、D2、D3和D4檢測。數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)14收集由地震傳感器單元DpD2、 D3和D4獲取到的原始地震數(shù)據(jù)；并且原始地震數(shù)據(jù)被處理以產(chǎn)生關(guān)于地下反射體以及地下地質(zhì)構(gòu)造的物理性質(zhì)的信息。為了生成信號15，地震振動器10可以包含響應(yīng)于掃描導(dǎo)引信號(在圖1中示為 “DF(t)”)而驅(qū)動振動元件11的致動器(例如，液壓或電磁致動器)。更具體而言，DF(t) 信號可以是其振幅和頻率在掃描的生成期間改變的正弦波。因為振動元件11與接觸大地表面16的底板12耦合，因而來自元件11的能量與大地耦合以產(chǎn)生信號15。其中，地震振動器10還可以包括信號測量裝置13，該信號測量裝置13包括傳感器(例如，加速度計)， 其用于測量信號15( S卩，測量地震振動器10的輸出地面力(ground force))0如圖1所示， 地震振動器10可以安裝在卡車17上，這是一種提高了振動器的移動性的布局。應(yīng)當指出，與地震振動器10不同，根據(jù)本發(fā)明的其他實施方式，可以將地震振動器另選地構(gòu)造成位于鉆孔內(nèi)。而且，可以將地震傳感器單元另選地布置于鉆孔之內(nèi)，以記錄由鉆孔布置型振動器所注入的能量產(chǎn)生的測量結(jié)果。雖然在此描述了地面定位型地震源和地震傳感器單元的具體示例，但是應(yīng)當理解，根據(jù)本發(fā)明的其他實施方式，地震傳感器單元和/或地震源可以位于井下。還應(yīng)當指出，雖然地震振動器在圖1中作為地震源示出，但是根據(jù)本發(fā)明的其他實施方式，可以使用其它類型的地震源(例如，脈沖型地震源)。通常，地震傳感器單元可以包含記錄彈性波場的平移部分的粒子運動傳感器，例如，地震檢波器。所述波場以緩慢傳播的地滾波為主，該地滾波遮蔽了在來自地下的碳氫化合物儲藏的垂直傳播的反射附近的較弱者。要衰減所感測到的地震波，可以將傾角或速度過濾器施加于由粒子運動傳感器所獲取的數(shù)據(jù)。為了避免空間混疊，該技術(shù)在傳統(tǒng)上在源接收器方向上對于每個最慢的波長需要至少兩個地震檢波器。在橫測線方向上的附加的地震檢波器在傳統(tǒng)上還被用來衰減所散射的地震能量。對于輕度混淆的數(shù)據(jù)，地震檢波器可以按每個波長大約1. 5個傳感器的方式間隔開。作為選擇，傳統(tǒng)的地震傳感器單元可以感測沿著三個正交軸的粒子運動，這使得極化過濾(代替傾角或速度過濾)得以應(yīng)用。極化過濾通常依靠在地滾波的瑞利波 (Rayleigh wave)部分的水平分量和垂直分量之間的90度相移。極化過濾的優(yōu)點是粒子運動傳感器站可以間隔得更遠，由于空間采樣所需的最小值此刻取決于較快的地震反射(這是因為傳播較慢的地滾波被局部衰減了)。但是，極化過濾與使用間隔較密的粒子運動傳感器的速度過濾的技術(shù)相比通常產(chǎn)生較差的結(jié)果。參考圖2，根據(jù)在此所描述的本發(fā)明的實施方式，速度或傾角過濾可以應(yīng)用于由地震傳感器單元200 ( 一個地震傳感器單元200示出于圖2中)的陣列獲取的數(shù)據(jù)，以衰減可
4歸因于地滾波的噪聲。但是，地震傳感器單元200可以比傳統(tǒng)的地震傳感器單元間隔開得更遠，同時還避免了空間混疊。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，每個地震傳感器單元200都包括用來測量沿著垂直方向(z)(參見軸208)的粒子運動的粒子運動傳感器，例如地震檢波器 202 ；以及至少一個被構(gòu)造用于測量關(guān)于水平軸的旋轉(zhuǎn)速度的傳感器。對于圖2所示的特定示例，地震傳感器單元200包括定向為感測或測量沿著垂直方向或ζ軸的粒子速度的地震檢波器202 ；定向為測量關(guān)于縱測線軸或χ軸的旋轉(zhuǎn)的橫測線速率的旋轉(zhuǎn)傳感器204 ；以及定向為測量關(guān)于橫測線軸或y軸的旋轉(zhuǎn)的縱測線速率的旋轉(zhuǎn)傳感器206。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，傳感器202、204和206可以布置于同一封裝201內(nèi)。應(yīng)當指出，圖2只是根據(jù)本發(fā)明的地震傳感器單元的許多可能的實施方式之一。 例如，在本發(fā)明的其他實施方式，對于二維OD)空間陣列，地震傳感器單元可以包括粒子運動傳感器和單個旋轉(zhuǎn)傳感器。作為另一種變化，地震傳感器單元的傳感器一般可以共同設(shè)置，但是布置在分離的封裝內(nèi)。例如，根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，粒子運動傳感器202 可以與旋轉(zhuǎn)傳感器204和206物理分離，并且通過有線或無線連接與傳感器連接。因而，許多變化被構(gòu)想出并且在所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。作為非限制性的示例，對于地面和淺層的應(yīng)用，旋轉(zhuǎn)傳感器204、206可以是由密蘇里州的圣路易斯市(St. Louis，Missouri)的Eentec公司制造的Eentec R-I三軸旋轉(zhuǎn)傳感器。作為另一個示例，旋轉(zhuǎn)傳感器204、206可以由Mgnac干涉儀和陀螺儀形成。在本發(fā)明的其他實施方式中構(gòu)想出其他變化。應(yīng)當指出，圖2僅示出了地震傳感器單元200的傳感器202、204和206，并且為了闡明存在于單元200中的傳感器的類型已將其簡化。但是，地震傳感器單元200可以包括其他零件，例如放大器以及用于獲取地震數(shù)據(jù)的其他電子電路。例如，地震傳感器200可以包括縮放由傳感器202、204和206獲取的數(shù)據(jù)以便補償個體傳感器響應(yīng)的電路。該縮放可以是頻率相關(guān)的，用于補償振幅和相位靈敏度方面的差異。應(yīng)當指出，該縮放可以另選地在記錄單元中執(zhí)行或者可以稍后在數(shù)據(jù)處理期間執(zhí)行。由于在地震傳感器單元200中包含至少一個旋轉(zhuǎn)傳感器，因而與傳統(tǒng)的地震傳感器單元所使用的間距相比，地震傳感器單元可以間隔開得更遠。更具體而言，旋轉(zhuǎn)傳感器 204和206生成指示關(guān)于它們各自軸的水平旋轉(zhuǎn)速度的信號。在進行地面測量時測得的水平旋轉(zhuǎn)速度與傾斜率成比例。該傾斜率，對于小值而言，與地面的垂直速度的空間導(dǎo)數(shù)成比例。因此，在地面的水平旋轉(zhuǎn)速度的測量結(jié)果與垂直速度的空間導(dǎo)數(shù)成比例，這允許將多通道采樣理論應(yīng)用于所測量的地震波場在不同于地震傳感單元的位置的點的空間插值。一般而言，按照多溝道采樣理論，當函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)按至少一個波長的間距來采樣時，可以對函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)進行精確的插值。所記錄的速度V(t)及其空間導(dǎo)數(shù)&以t = 2kJi/Q均勻地采樣，并且可以如下所描述的那樣重新構(gòu)造

權(quán)利要求
1.一種裝置，包括適用于獲取與基于陸地表面的地震勘測有關(guān)的測量結(jié)果的地震傳感器單元的陣列，每個地震傳感器單元包括粒子運動傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)傳感器適用于提供指示水平旋轉(zhuǎn)的速度的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每個傳感器單元還包括附加的旋轉(zhuǎn)傳感器，并且所述傳感器單元的每個旋轉(zhuǎn)傳感器沿著不同的正交水平軸取向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述傳感器單元按照所感興趣的最慢速度的至少大約四分之三到一個波長的間隔距離間隔開。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所感興趣的最慢速度包括與地滾波相關(guān)的速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述地震傳感器單元的陣列適用于測量一維勘測幾何結(jié)構(gòu)或二維勘測幾何結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述地震傳感器單元的陣列還包括附加的地震傳感器單元，每個附加的地震傳感器單元包括粒子運動傳感器，但不包括任何旋轉(zhuǎn)傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中包括粒子運動傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器的地震傳感器單元被分布于障礙物附近，并且附加的地震傳感器單元被分布于遠離所述障礙物的區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括封裝，每個封裝與所述地震傳感器單元中的一個相關(guān)聯(lián)，并且包含所述單元的所述粒子運動和旋轉(zhuǎn)傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述地震傳感器單元的陣列位于陸地表面或者位于鉆孔內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述傳感器單元中的至少一個包括具有增強所述粒子運動傳感器和所述旋轉(zhuǎn)傳感器的地震耦合的特征的外殼，其中所述外殼包括彎曲的底板或者至少三個適用于延伸到所述地表之內(nèi)的銷釘。
12.一種方法，包括接收粒子運動數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)速度數(shù)據(jù)；以及處理所述粒子運動數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)速度數(shù)據(jù)以構(gòu)造地下圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中接收粒子運動數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)速度數(shù)據(jù)包括使用權(quán)利要求1到11所述的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述處理包括分離壓縮波場和剪切波場。
15.一種系統(tǒng)，包括測量粒子運動數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)速度數(shù)據(jù)的權(quán)利要求1到11所述的裝置；以及處理所述粒子運動數(shù)據(jù)和所述旋轉(zhuǎn)速度數(shù)據(jù)以確定地下圖像的處理器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種裝置，該裝置包括適用于獲取與基于陸地表面的地震勘測有關(guān)的測量結(jié)果的地震傳感器單元的陣列。每個地震傳感器單元包括粒子運動傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器。
文檔編號G01V1/16GK102341728SQ201080010559
公開日2012年2月1日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者E·穆伊澤爾特 申請人:格庫技術(shù)有限公司