專利名稱：用于地震數(shù)據(jù)采集的配置工具和方法
用于地震數(shù)據(jù)采集的配置工具和方法
背景技術(shù)：
石油公司進(jìn)行地震測(cè)量以降低風(fēng)險(xiǎn)并且降低定位和開(kāi)發(fā)新的石 油和天然氣儲(chǔ)層的成本。因此，地震測(cè)量是具有無(wú)形的返回價(jià)值的先 期成本。由此，最小化地震測(cè)量的成本并且以最短的時(shí)間獲得優(yōu)質(zhì)結(jié) 果是地震測(cè)量處理的重要方面。
地震測(cè)量通過(guò)在感興趣的地形上布置大型地震傳感器陣列而進(jìn)
4亍。這些陣列可以覆蓋50平方英里并且可以包括2000-5000個(gè)地震傳 感器。例如埋藏的炸藥等能源會(huì)在陣列內(nèi)釋放而向地表中提供沖擊波。 所產(chǎn)生的沖擊波是傳播經(jīng)過(guò)地表的表面下結(jié)構(gòu)的聲波。該波的一部分 在地下不連續(xù)處被反射，例如在石油和天然氣儲(chǔ)層(gas reservoir )處。 這些被反射的波之后在表面被傳感器陣列感測(cè)并被記錄為地震數(shù)據(jù)。 這種感測(cè)和記錄在此稱為地震數(shù)據(jù)采集。這種地震數(shù)據(jù)之后被處理以 生成表面下結(jié)構(gòu)的三維圖形或地震圖像。所述圖形可以用于確定鉆探 位置、儲(chǔ)備大小和產(chǎn)油層深度。
地震數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)可以包括相對(duì)大量的地震數(shù)據(jù)采集單元。這些 地震數(shù)據(jù)采集單元可能需要以特定的方式配置從而恰當(dāng)?shù)夭杉卣饠?shù) 據(jù)。本發(fā)明解決地震數(shù)據(jù)采集單元的現(xiàn)場(chǎng)配置的需要。

發(fā)明內(nèi)容
在一些方面中，本發(fā)明提供用于配置位于感興趣的地理區(qū)域中的 地震裝置的設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備包括與地震裝置相關(guān)聯(lián)的 數(shù)據(jù)、配置為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊、配置為從存儲(chǔ)模塊中檢索數(shù)據(jù)的 處理器以及可操作地耦合到處理器的通信裝置。該通信裝置可以配置 為將被檢索的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降卣鹧b置。在一些實(shí)施例中，該數(shù)據(jù)可以包 括配置文件、采集參數(shù)和/或操作參數(shù)。在一些實(shí)施例中，該數(shù)據(jù)可以包括處理器可執(zhí)行指令。在一個(gè)方面中，該地震裝置可以是傳感器 站，并且該通信裝置可以配置為將被檢索的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺鞲衅髡?。?一些方面中，該設(shè)備可以包括至少一個(gè)位置傳感器，該位置傳感器確 定用于地震裝置的至少一個(gè)位置參數(shù)。示例性的位置參數(shù)包括但不限
于x坐標(biāo)、y坐標(biāo)、海拔、z坐標(biāo)、傾度、斜度和/或方位角。該處理 器可以與至少一個(gè)位置傳感器通信以接收被測(cè)定的位置參數(shù)。在一些 構(gòu)造中，該至少一個(gè)位置傳感器可以是方向傳感器、指南針或GPS (全球定位系統(tǒng))裝置。在一些實(shí)施例中，該設(shè)備可以包括容納至少 一個(gè)位置傳感器的對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件。該對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件可以配置為將至少一個(gè)位置 傳感器與地震裝置對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，該設(shè)備可以包括配置為容 納存儲(chǔ)模塊和/或處理器的手持裝置。該通信裝置可以使用無(wú)線傳輸 介質(zhì)和/或一條或多條電線。
在一些方面中，本發(fā)明提供用于配置現(xiàn)場(chǎng)中的地震裝置的方法。 一種示例性的方法包括在感興趣的地理區(qū)域中定位地震裝置；以及使 用與地震裝置相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)配置地震裝置。用于配置地震裝置的數(shù)據(jù) 可以包括配置文件、采集參數(shù)和/或操作參數(shù)。在一些實(shí)施例中，該 數(shù)據(jù)可以包括處理器可執(zhí)行指令。在一些方面中，該地震裝置可以是 傳感器站。
該方法還可以包括確定用于地震裝置的至少一個(gè)位置參數(shù)；以及 將被確定的至少一個(gè)位置參數(shù)傳輸?shù)降卣鹧b置。該至少一個(gè)位置傳感 器可以是方向傳感器、指南針或GPS裝置。該方法可以包括將至少 一個(gè)位置傳感器與地震裝置對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一 步包括將處理器運(yùn)輸?shù)礁信d趣的地理區(qū)域。該處理器可以被編程以在 位于接近地震裝置時(shí)配置該地震裝置。在一些實(shí)施例中，該方法還可 以包括將存儲(chǔ)模塊運(yùn)輸?shù)礁信d趣的地理區(qū)域，該存儲(chǔ)模塊包括與地震 裝置相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。該方法可以進(jìn)一步包括使用無(wú)線介質(zhì)和/或一條 或多條電線以傳輸數(shù)據(jù)。
在一些方面中，本發(fā)明提供方法和裝置，該方法和裝置提供對(duì)例 如傳感器單元等地震裝置的具體方向、定位或坐標(biāo)的準(zhǔn)確測(cè)定。在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了方向測(cè)量系統(tǒng)和裝置，該方向測(cè)量系統(tǒng)和裝置用于確定與地震傳感器相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)感興趣的參數(shù)。這些參數(shù)可以包括位置參數(shù)，例如煒度、經(jīng)度、方位角、傾度/斜度和海拔。在一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行這種功能的配置工具包括測(cè)定用于地震傳感器的一個(gè)或多個(gè)位置參數(shù)的位置傳感器和將位置傳感器與地震傳感器對(duì)
準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件。示例性的位置傳感器包括指南針和GPS裝置。由位置傳感器進(jìn)行的位置參數(shù)測(cè)定經(jīng)由通信裝置傳輸給所選擇的外部裝置。該外部裝置可以是位于通過(guò)對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件容納的手持裝置中的處理器。在這種構(gòu)造中，該處理器可以包括將位置參數(shù)傳輸?shù)脚c地震傳感器相關(guān)聯(lián)的傳感器站的通信裝置。在其他構(gòu)造中，位置傳感器可以直接和與地震傳感器相關(guān)聯(lián)的傳感器站通信。
在一些實(shí)施例中，該配置工具可以形成為一般的管狀構(gòu)件，該管狀構(gòu)件具有在一端可移除地連接的殼體。該殼體可以被形成為容納位置傳感器和其他相關(guān)聯(lián)的裝置，例如電源和數(shù)據(jù)傳輸裝置。該殼體在不附著到管狀構(gòu)件時(shí)可以由使用者佩帶和/或安裝在交通工具或任意其他適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)上。該通信裝置可以使用無(wú)線傳輸介質(zhì)或數(shù)據(jù)導(dǎo)體，例如金屬絲或光纖。
應(yīng)該理解的是本發(fā)明的更為重要的特征的示例被概括得相當(dāng)寬
被體會(huì)。當(dāng)然，本發(fā)明額外的特征將在此后說(shuō)明并且將構(gòu)成此處所附權(quán)利要求的主題。


本發(fā)明的新穎性特征以及本發(fā)明本身將結(jié)合以下說(shuō)明從附圖中被最好地理解，其中相同的參考標(biāo)記表示相同部件，并且其中圖1示意性地示出了電纜地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；圖2示意性地示出了無(wú)線地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；圖3A更詳細(xì)地顯示了圖2中的系統(tǒng)的示意圖；圖3B顯示了具有集成的地震傳感器的無(wú)線站單元的一個(gè)實(shí)施例；
圖3C示出了在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中使用的多組件傳感器；圖4是無(wú)線站單元的示意圖，該無(wú)線站單元結(jié)合了與模擬輸出傳感器單元接合的電路；以及
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明制造的配置工具的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在一些方面中，本發(fā)明涉及裝置和方法，該裝置和方法用于確定在地震數(shù)據(jù)采集期間使用的地震裝置的位置參數(shù)和/或配置現(xiàn)場(chǎng)中的地震裝置。本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)為不同形式的實(shí)施例。這些實(shí)施例在附圖中顯示，并且此處將詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例，要理解的是本公開(kāi)內(nèi)容被認(rèn)為是本發(fā)明的原理的舉例，并不旨在將本發(fā)明限制為其中示出和說(shuō)明的內(nèi)容。
圖l描述了典型的基于電纜的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)100。典型系統(tǒng)100包括分隔開(kāi)的地震傳感器單元102的陣列(串)。每串傳感器通常經(jīng)由電纜耦合到數(shù)據(jù)采集裝置(現(xiàn)場(chǎng)箱體)103，并且數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)采集裝置和相關(guān)聯(lián)的傳感器串經(jīng)由電纜IIO耦合以形成隊(duì)列(line) 108，該隊(duì)列108接著經(jīng)由電纜110耦合到隊(duì)列支線或(交叉線單元)104。數(shù)個(gè)交叉線單元和相關(guān)聯(lián)的隊(duì)列通常耦合在一起并且接著耦合到容納主記錄器(未示出)的中央控制器106。現(xiàn)今使用的一個(gè)傳感器單元102是用于測(cè)定在地表中行進(jìn)的聲波速度的速度檢波器?？梢允褂玫钠渌麄鞲衅鲉卧?02是用于測(cè)定與聲波相關(guān)聯(lián)的加速度的加速度傳感器(加速計(jì))。在一些實(shí)施例中，每個(gè)傳感器單元可以包括單個(gè)傳感器元件或用于多組件地震傳感器單元的多于一個(gè)的傳感器元件。
傳感器102通常分隔至少數(shù)十米的量級(jí)，例如13.8英尺-220.0英尺。每個(gè)交叉線單元104均可以執(zhí)行一些信號(hào)處理并且之后存儲(chǔ)被處理的信號(hào)作為之后檢索的地震信息。交叉線單元104中的每一個(gè)與在中央控制器106和全部交叉線單元104之間用作接口的多個(gè)單元104a中的一個(gè)單元并聯(lián)或串聯(lián)耦合。參考圖2，示意性地顯示了無(wú)線地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)200包括中央控制器202，該中央控制器202與形成用于地震數(shù)據(jù)采集的陣列(排列，spread) 210的多個(gè)無(wú)線傳感器站208中的每一個(gè)無(wú)線傳感器站直接通信。每個(gè)傳感器站208可以包括用于感測(cè)地震能量的一個(gè)或多個(gè)傳感器212。此處使用的直接通信是指如圖2中由虛線箭頭所表示的獨(dú)立的數(shù)據(jù)流。該數(shù)據(jù)流可以是雙向的以允許以下操作中的一個(gè)或多個(gè)將來(lái)自中央控制器202的命令和控制指令傳輸?shù)矫總€(gè)無(wú)線傳感器站208;在中央控制器202和每個(gè)無(wú)線傳感器站208之間交換性質(zhì)(quality)控制數(shù)據(jù)；以及將狀態(tài)信號(hào)、操作情況和/或被選擇的預(yù)處理地震信息從每個(gè)無(wú)線傳感器站208傳輸?shù)街醒肟刂破?02。通信可以具有傳輸?shù)臒o(wú)線電信號(hào)的形式并且經(jīng)由適合的天線204在中央控制器202接收。術(shù)語(yǔ)"地震裝置"包括在地震排列(spread)中使用的任意裝置，包括但不限于傳感器、傳感器站、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、電源、控制單元等。此處使用的術(shù)語(yǔ)"無(wú)線"或"無(wú)纜"意圖是說(shuō)明一種構(gòu)造，其中在傳感器站208和中央控制器202之間的通信或數(shù)據(jù)傳送不使用電線導(dǎo)體。當(dāng)然可以由電纜和電線來(lái)連接傳感器站208和例如感測(cè)裝置或外部電池等本地組件。因此， 一般地，無(wú)線或無(wú)纜地震裝置是一種不利用電線或電纜而與中央控制單元通信的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)傳感器站208具有單個(gè)傳感器和在一個(gè)站和一個(gè)傳感器之間連接的電纜。
控制器202、中央站計(jì)算機(jī)(CSC) 490和中央服務(wù)器492對(duì)系統(tǒng)200的組成組件施加控制并且在系統(tǒng)200的操作期間引導(dǎo)人類和機(jī)器活動(dòng)。服務(wù)器492可以被編程以在地震運(yùn)動(dòng)的跨度上管理數(shù)據(jù)和活動(dòng)，所述數(shù)據(jù)和活動(dòng)可以包括每日射擊(shoot)順序、更新獲得的炮彈、跟蹤射擊資源、存儲(chǔ)地震數(shù)據(jù)、預(yù)處理地震數(shù)據(jù)和廣播校正。當(dāng)然，單個(gè)控制器可以被編程以操控上述全部功能或全部功能中的絕大多數(shù)功能。例如，CSC 490可以定位在控制器202中或與控制器202集成。此外，在一些應(yīng)用中，有益的是將控制器202和CSC 490定位在現(xiàn)場(chǎng)中(雖然在不同位置中)，并且將服務(wù)器492定位在遠(yuǎn)程位置。圖3A是系統(tǒng)200的更詳細(xì)的示意圖。中央控制器202包括具有 處理器302和存儲(chǔ)器303的計(jì)算機(jī)300。操作者可以使用鍵盤306和 鼠標(biāo)或其他輸入端308和例如監(jiān)視器310的輸出裝置與系統(tǒng)200接合。 在排列210中遠(yuǎn)程定位的系統(tǒng)組件和中央控制器202之間的通信使用 連同天線314 —起置于中央控制器202中的中央發(fā)射機(jī)-接收機(jī)(收發(fā) 機(jī))單元312來(lái)完成。
中央控制器202與每個(gè)無(wú)線傳感器站208通信。所顯示的每個(gè)無(wú) 線傳感器站208包括無(wú)線站單元316、與中央控制器202使用的天線 314諧調(diào)的天線318以及傳感器單元320，該傳感器單元320與相應(yīng)的 無(wú)線電傳感器站協(xié)同定位地響應(yīng)在地表中行進(jìn)的聲音能量。此處使用 的協(xié)同定位意味著將一個(gè)組件定位在與另 一個(gè)組件相距幾英尺的公共 位置處。因此，每個(gè)傳感器單元320可以通過(guò)相對(duì)短的電纜322，例 如長(zhǎng)度約為1米的電纜耦合到相應(yīng)的無(wú)線站單元或者通過(guò)將傳感器單 元320與無(wú)線站單元316集成在如圖3B所示的7>共外殼324中而耦 合。在特定情況下，期望的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)時(shí)間可能超過(guò)內(nèi)部電池源(例如 圖4中的電池422)的電力容量。在特定情況下，外部電池323可以 經(jīng)由適合的電纜325連接到傳感器站208。外部電池323增大傳感器 站208可利用的電力總量并且由此增加了傳感器站208的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)壽 命。
在傳感器單元320中使用的一個(gè)傳感器可以是如圖3C中所示的 多組件傳感器326。所顯示的多組件傳感器包括三分量加速計(jì)傳感器， 該三分量加速計(jì)傳感器結(jié)合了微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)和如可 從德克薩斯休斯頓的地球物理集團(tuán)公司(ION Geophysical Corporation)獲得的Vectorseis傳感器才莫塊中建立的專用集成電路 (ASIC)。然而，本發(fā)明并不排除使用例如傳統(tǒng)的檢波器等速度傳感 器或使用例如傳統(tǒng)的水聽(tīng)器等壓力傳感器的選擇。能夠感測(cè)地震能量 的任意傳感器單元將提供本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。此外，本發(fā)明可 用于使用所顯示的單個(gè)傳感器單元320，或者所述傳感器單元320可 以包括連接成串的多個(gè)傳感器。圖4是根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線站單元400的示意圖，該無(wú)線站單元400 操作為數(shù)據(jù)記錄器，該數(shù)據(jù)記錄器結(jié)合了電路以與模擬輸出傳感器單 元(未示出)接合。無(wú)線站單元400是包括傳感器接口 402的采集裝 置，該傳感器接口 402用以接收來(lái)自傳感器單元的輸出信號(hào)。所顯示 的傳感器接口 402包括保護(hù)電路、開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)、前置放大器、測(cè)試振蕩 器和用于預(yù)處理接收到的信號(hào)的ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)和數(shù)字濾波電路。 傳感器接口 402由現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和/或ASIC控制器電 路404部分地控制。機(jī)栽本地處理器406處理信號(hào)以產(chǎn)生表示在傳感 器單元處感測(cè)的地震能量的可存儲(chǔ)信息。處理器406還可以包括用于 執(zhí)行任意必需的任務(wù)的軟件、算法和指令。此外，處理器406可以被 配置為例如在數(shù)據(jù)采集期間使用命令處理器406以特定方式操作的配 置數(shù)據(jù)文件或其他可上傳文件。這種配置數(shù)據(jù)文件將在以下更詳細(xì)地 討論。所述信息能夠以數(shù)字形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置408中，該存儲(chǔ)裝置 408在此處還被稱作存儲(chǔ)單元。該存儲(chǔ)單元可以在所顯示的408和/或 專用的408a處可移除地耦合410以提供對(duì)所存儲(chǔ)的信息的訪問(wèn)和/或 將所存儲(chǔ)的信息傳輸?shù)酵獠看鎯?chǔ)單元411。耦合410可以是如圖所示 的電纜耦合或者該耦合可以是感應(yīng)耦合或光學(xué)耦合。這種耦合為本領(lǐng) 域公知并且因此不再詳細(xì)說(shuō)明。存儲(chǔ)器408、 408a可以是具有足夠容 量以存儲(chǔ)用于之后的傳送或傳輸?shù)男畔⒌姆且资源鎯?chǔ)器。所述存儲(chǔ) 器可以具有的形式為存儲(chǔ)卡、可移除的微型硬盤驅(qū)動(dòng)、電可擦除可編 程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)等。
與中央控制器202的接合以例如機(jī)載發(fā)射機(jī)-接收機(jī)電路412的 通信裝置和天線414完成，所述天線414選擇用于期望的發(fā)射/接收頻 率以提供與遠(yuǎn)程定位的中央控制器202的直接通信。所顯示的發(fā)射機(jī)/ 接收機(jī)電路412是直接轉(zhuǎn)換的接收機(jī)/合成器/發(fā)射機(jī)電路并且可以替 換地實(shí)現(xiàn)為軟件定義的無(wú)線電收發(fā)機(jī)?？商鎿Q地，發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路 412可以是提供收發(fā)機(jī)功能的任意適合的電路，例如利用超外差技術(shù) 的收發(fā)機(jī)。與特定的無(wú)線傳感器站相關(guān)聯(lián)的位置參數(shù)(例如緯度、經(jīng) 度、方位角、傾度、方位等)幫助關(guān)聯(lián)在測(cè)量期間釆集的數(shù)據(jù)。這些參數(shù)在測(cè)量之前使用所選擇的傳感器位置和標(biāo)稱的傳感器方向而確定 并且所述參數(shù)可以根據(jù)本發(fā)明而調(diào)節(jié)。位置參數(shù)存儲(chǔ)在中央控制器或
站單元400中的存儲(chǔ)器303、 408中。在一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)線傳感器站 包括全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)434和相關(guān)聯(lián)的天線436。在本實(shí) 施例中，GPS接收機(jī)被顯示為耦合到處理器406和時(shí)鐘電路338以提 供位置參數(shù)，例如定位數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)，以用于關(guān)聯(lián)地震信息和同步 數(shù)據(jù)采集。
本地電力由電源電路420提供，該電源電路420包括機(jī)載可再充 電電池422。電池422可以具有任意適合的化學(xué)物質(zhì)并且可以是用于 特定應(yīng)用的適當(dāng)尺寸的鎳-金屬氫化物(NMH)、鋰離子或鋰聚合物 可再充電電池。所述電池提供輸出端到電源424以調(diào)節(jié)和調(diào)整下游電 路的電力并且電源輸出端被耦合到電力控制電路426以將電力分配到 各個(gè)本地組件。電力電路420進(jìn)一步包括充電裝置428和用于將充電 裝置428耦合到外部電源431的充電器接口 430。充電指示器432提 供電荷總量的指示和/或電力電路420剩余的充電時(shí)間的指示。這種指 示器是相當(dāng)常用的并且此處不需要進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
如上所述，外部?jī)x器與傳感器站208相互作用以便部分地檢索來(lái) 自存儲(chǔ)模塊408的數(shù)據(jù)并且對(duì)可再充電電池323、 422充電。在一個(gè)實(shí) 施例中，單條電纜400包括在外部?jī)x器和存儲(chǔ)模塊408以及傳感器站 208的其他組件之間傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)導(dǎo)體和將電力從外部源傳送到電 力電路420的電導(dǎo)體?？梢杂山饘倬€或光纖形成的電纜440提供加固 的連接裝置以可操作地將傳感器站208連接到一個(gè)或多個(gè)外部裝置。 傳感器站208還可以包括一個(gè)或多個(gè)外部電池。
另一個(gè)可選擇的部件是喚醒電路444，該喚醒電路444允i午無(wú)線 站單元貫穿不同操作模式地控制來(lái)自電池的電力消耗。喚醒電路444 可以由多個(gè)特定源觸發(fā)，例如無(wú)線電接收才幾412、時(shí)鐘438、運(yùn)動(dòng)傳感 器或環(huán)境條件傳感器(未示出)。再有一個(gè)可選擇的部件是無(wú)線站單 元400，該無(wú)線站單元400包括運(yùn)動(dòng)傳感器440,該運(yùn)動(dòng)傳感器440 檢測(cè)站單元的不必要的移動(dòng)或在其中可能使用了接近傳感器的站單元的周圍進(jìn)行檢測(cè)。這種不必要的移動(dòng)可能由干預(yù)所述單元、土壤環(huán)境 等的野生動(dòng)植物引起。
包括綷度、經(jīng)度、方位角、傾度、海拔、航向(例如相對(duì)于北方)、
相對(duì)于重力的斜度等與特定傳感器單元320相關(guān)聯(lián)的位置參數(shù)幫助關(guān) 聯(lián)在測(cè)量期間采集的數(shù)據(jù)。這些參數(shù)可以在測(cè)量之前被確定并且被存 儲(chǔ)在中央控制器和/或站單元400中的存儲(chǔ)器303、 408中。傳感器單 元320可以在全部三個(gè)維度中均受該傳感器單元方向的影響。因此， 如果給定的傳感器單元320的測(cè)定方向是不正確的或被遺漏，則所記 錄的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度會(huì)被折損。如以下將進(jìn)行的更詳細(xì)的說(shuō)明，本發(fā)明 的實(shí)施例提供確定和記錄位置參數(shù)的有效方法，所述位置參數(shù)例如為 傳感器單元320的方向數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在參考圖5,配置工具500可以用于配置傳感器站208、傳感 器102 (圖1)、現(xiàn)場(chǎng)箱體103 (圖1)或任意其他地震裝置。這種配 置可以包括將一個(gè)或多個(gè)位置參數(shù)傳輸?shù)絺鞲衅髡?08。位置參數(shù)包 括但不限于航向、x和y坐標(biāo)、傾度/斜度和方位角以及海拔。這種配 置還可以包括傳輸可以由傳感器站208使用的一個(gè)或多個(gè)處理器可執(zhí) 行指令以控制傳感器站208的一個(gè)或多個(gè)功能。
在一個(gè)實(shí)施例中，用于配置地震裝置的配置工具500包括方向傳 感器502和對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504。方向傳感器502測(cè)定^t置到地面中的傳感 器單元320的航向和/或斜度角。示例性的方向傳感器包括數(shù)字指南針、 可以提供關(guān)于所選擇的參照物的測(cè)定的裝置、加速計(jì)、磁力計(jì)等，所 述參照物例如為磁北。數(shù)字指南針用在特定實(shí)施例中，因?yàn)檫@種裝置 可以提供2.5度以內(nèi)的準(zhǔn)確度。對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504在一個(gè)非限制性的實(shí)施 例中是將傳感器單元320與端蓋506嚙合的管狀構(gòu)件。端蓋506形成 為使得傳感器單元320僅當(dāng)在端蓋506和傳感器單元320之間存在預(yù) 置角度對(duì)準(zhǔn)時(shí)才滑動(dòng)到端蓋506中。例如，在電纜508延伸出傳感器 單元320的一些實(shí)施例中，端蓋506可以具有狹縫510，該狹縫510 形成為容納與電纜508相關(guān)聯(lián)的裝配512。當(dāng)裝配512滑動(dòng)到狹縫510 中時(shí)，傳感器單元320和對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504以期望的方式對(duì)準(zhǔn)。在其他構(gòu)造中，對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504和傳感器單元320可以使用銷、凹槽和其他已知 的用于促成對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504和傳感器單元320之間期望的對(duì)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)。
在其他實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504可以配置為主動(dòng)地確定傳感器單 元320關(guān)于預(yù)置參考點(diǎn)的角度偏移。也就是，對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504可以包括 一個(gè)或多個(gè)傳感器(未示出)，該傳感器確定傳感器單元320的角度 方向，而不是操縱對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504和/或傳感器單元320直至存在期望的 物理相對(duì)方向。所確定的角度方向之后與方向傳感器502讀取的航向 相關(guān)聯(lián)。
可以理解的是方向傳感器502和傳感器單元320的物理匹配至少 以兩種方式增大了屬于傳感器單元320的被測(cè)量的位置參數(shù)的準(zhǔn)確 度。首先，因?yàn)榕渲霉ぞ?00直接定向在傳感器單元320之上，所以 確保了經(jīng)度和煒度的測(cè)定盡可能地代表傳感器單元320的真實(shí)位置。 此外，因?yàn)榕渲霉ぞ?00和傳感器單元320之間的物理連接，所以同 樣避免了在使用手持裝置對(duì)傳感器單元320的航向的測(cè)定中會(huì)產(chǎn)生的 人為誤差。
在一些實(shí)施例中，配置工具500可以包括容納方向傳感器502的 殼體520。殼體520可以包括相關(guān)聯(lián)的支撐儀器，例如電源522和數(shù) 據(jù)傳輸裝置524。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)傳輸裝置524將來(lái)自方向傳 感器502的航向數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)教幚韱卧?30和/或與傳感器單元320 相關(guān)聯(lián)的站單元316。在其他實(shí)施例中，數(shù)據(jù)傳輸裝置524可以使用 電導(dǎo)體和/或纖維光學(xué)導(dǎo)體進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
處理單元530被配置為存儲(chǔ)、傳輸和接收數(shù)據(jù)。在一個(gè)配置中， 處理單元530可以是便攜數(shù)字助理(PDA ),該P(yáng)DA是配備有微處理 器的小型手持裝置，該微處理器用于存儲(chǔ)和組織電子數(shù)據(jù)。在一些構(gòu) 造中，所述處理單元可以包括GPS裝置。在其他構(gòu)造中，GPS裝置 可以是分離的單元。
在一些實(shí)施例中，殼體520具有連接到對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504的一端的耦 合端526和支撐處理單元530的支架部分532。有益地，耦合端526 可以從對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504拆分并且附連到交通工具或其他可移動(dòng)平臺(tái)上的安裝元件(未示出)?？商鎿Q地，當(dāng)殼體520不連接到對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504 時(shí)，該殼體520可以由人佩帶?？梢岳斫獾氖?，殼體420可以操作為 自主導(dǎo)航裝置，該自主導(dǎo)航裝置可以很容易由現(xiàn)場(chǎng)中的地面人員進(jìn)行 布置。應(yīng)該理解的是，指南針和GPS裝置僅是可以集成到殼體520中 或由殼體520支撐的示例性的傳感器類型。
在示例性的布置模式中，每個(gè)無(wú)線傳感器站208均被運(yùn)輸?shù)筋A(yù)定 的排列位置。因此可以使用具有GPS裝置和方向傳感器并且從對(duì)準(zhǔn)構(gòu) 件504可拆分的殼體520來(lái)完成。應(yīng)該理解的是，具有這種器械的拆 分殼體520可以為使用者提供關(guān)于定位(例如x， y坐標(biāo))和航向的精 確信息，該信息可以允許使用者容易在測(cè)量區(qū)域上駕駛。當(dāng)?shù)竭_(dá)所述 位置時(shí)，使用配置工具500來(lái)確定與特定傳感器單元320相關(guān)聯(lián)的位 置參數(shù)(例如煒度、經(jīng)度、方位角、傾度、海拔等)。例如， 一旦傳 感器單元320被植入地面中，則對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件504被裝配到傳感器單元320 上。當(dāng)在這個(gè)定位中時(shí)，例如數(shù)字指南針的方向裝置502獲得準(zhǔn)確的 方位角讀數(shù)并且經(jīng)由無(wú)線數(shù)據(jù)鏈接540無(wú)線地傳輸所述信息到處理單 元530?？商鎿Q地或另外地，所述信息經(jīng)由適合的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈接542 傳輸?shù)秸締卧?16。無(wú)線數(shù)據(jù)鏈接542可以使用無(wú)線電信號(hào)、藍(lán)牙技 術(shù)、紅外信號(hào)或任意其他適合的無(wú)線通信方法。此外，GPS裝置確定 坐標(biāo)，該坐標(biāo)同樣記錄在處理單元530中。在位置參數(shù)數(shù)據(jù)被傳輸?shù)?處理單元530的構(gòu)造中，處理單元530此后可以將該位置參數(shù)數(shù)據(jù)經(jīng) 由適合的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈接544傳輸?shù)秸締卧?16。位置參數(shù)數(shù)據(jù)可以存 儲(chǔ)在每個(gè)無(wú)線站單元316的軌跡才艮頭(trace header )中。應(yīng)該理解的 是，這種獲得、記錄和傳送位置參數(shù)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化性質(zhì)可以在處理地 震數(shù)據(jù)時(shí)提供更精確的結(jié)果。
如上所述，配置工具500可以用于執(zhí)行站單元316的現(xiàn)場(chǎng)配置。 在一個(gè)實(shí)施例中，配置工具500可以包括存儲(chǔ)模塊(未示出)，該存 儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)處理器可執(zhí)行指令，該處理器可執(zhí)行指令將站單元316配 置為在給定的地震數(shù)據(jù)采集活動(dòng)的過(guò)程期間以特定方式操作。例如， 配置工具500可以對(duì)站單元316加載處理器可執(zhí)行指令，從而使得站單元316能夠根據(jù)預(yù)定的地震數(shù)據(jù)采集計(jì)劃(例如射擊計(jì)劃)采集地 震數(shù)據(jù)。在一個(gè)構(gòu)造中，配置工具500可以對(duì)站單元316加載一個(gè)或 多個(gè)配置數(shù)據(jù)文件。在地震數(shù)據(jù)采集期間，這些被加載的配置數(shù)據(jù)文 件中的一個(gè)或多個(gè)可以由站單元316使用以控制站單元316的現(xiàn)場(chǎng)行 為或操作。所述操作或行為可以涉及的功能包括但不限于地震能量 的測(cè)定，將表示被測(cè)定的地震能量的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，站單元 316對(duì)可能影響站單元316的功能性方面的事件或條件(即"規(guī)范以 外"的條件或事件)的響應(yīng)，以及站單元316用于與其他外部裝置通 信的協(xié)議或方法。在一些實(shí)施例中，配置數(shù)據(jù)文件可以包括采集參數(shù)， 例如采樣率、記錄長(zhǎng)度、濾波器配置等。所述配置數(shù)據(jù)文件還可以包 括操作參數(shù)，例如用于低電池電力的警報(bào)設(shè)置點(diǎn)，最大操作溫度，最 大噪聲等。因此， 一旦達(dá)到用于這種條件的預(yù)置閾值，則站單元316 可以#皮配置為才艮告這些條件中的一個(gè)或多個(gè)，例如低電池電平、過(guò)度 噪聲。其他操作參數(shù)可以包括可在"查詢"表格中的可用的通信頻率。
站單元316可以參考"查詢"表格以選擇用于信號(hào)傳輸?shù)淖钸m合的頻 率。另一個(gè)操作參數(shù)可以包括"射擊模板"，該"射擊模板"使得站 單元316能夠確定是否改變操作狀態(tài)以準(zhǔn)備給定的射擊。例如，"射 擊模板"可以是數(shù)學(xué)表達(dá)式或幾何圖形，該數(shù)學(xué)表達(dá)式或幾何圖形可 以由站單元316參考以確定是否記錄來(lái)自被激活的源的地震數(shù)據(jù)。在 一些實(shí)施例中，CSC490 (圖2)可以傳輸信號(hào)，該信號(hào)命令傳感器站 208從多個(gè)不同的配置數(shù)據(jù)文件中選擇一個(gè)配置數(shù)據(jù)文件。因此，傳 感器站208可以在現(xiàn)場(chǎng)按期望被有效地重構(gòu)。
應(yīng)該理解圖5中的實(shí)施例僅是示例性的。例如，在特定的實(shí)施例 中，可以使用感應(yīng)耦合或匹配的電子觸點(diǎn)或纖維光學(xué)觸點(diǎn)在多個(gè)傳感 器和處理單元之間傳輸或交換數(shù)據(jù)。此外，在特定的其他實(shí)施例中， 指南針和GPS裝置可以被集成為單個(gè)裝置或集成為單個(gè)處理單元。在 另外的實(shí)施例中，處理單元不與方向裝置物理地匹配。例如，如在美 國(guó)序列號(hào)為No. 11/760,078的共同未決的申請(qǐng)中所述，導(dǎo)航裝置可以 用于向使用者提供"平視"的導(dǎo)航。這種裝置可以佩戴在耳機(jī)或眼鏡中。在這種實(shí)施例中，指南針裝置可以經(jīng)由有線或無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)到由 使用者佩帶的"平視"導(dǎo)航裝置。
在一些實(shí)施例中，配置工具500可以包括額外的儀器，該額外的 儀器增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)人員的能力以導(dǎo)航地形、維持現(xiàn)場(chǎng)中的儀器的準(zhǔn)確日志、 開(kāi)發(fā)和準(zhǔn)確地定位儀器。例如，配置工具500可以包括配置為讀取條 碼的裝置或配置為掃描硬件并分配一些屬性到該硬件(例如與硬件相 關(guān)的位置、條件等)的RFID閱讀器。另一個(gè)裝置可以是成像裝置， 例如數(shù)碼相機(jī)。例如，被布置的接收器(接收機(jī))或其他儀器塊的圖 像可以用于開(kāi)發(fā)拍攝日志。這種日志可以用于4D (四維)應(yīng)用中以例 如重復(fù)定位以及一般的性質(zhì)控制，例如接收機(jī)可以被植入非預(yù)期的位 置中。配置工具500還可以配置為接收與屬性許可相關(guān)的數(shù)據(jù)。許可 處理通?？梢陨婕芭c地主對(duì)話和規(guī)劃邊界。這種處理可以由許可代理 商和具有相關(guān)許可信息的數(shù)據(jù)庫(kù)管理。在一些實(shí)施例中，配置工具500
可以包括用于評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)全體人員操作標(biāo)準(zhǔn)(例如生產(chǎn)力標(biāo)準(zhǔn))的指令 和數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，配置工具500可以配置為收集被選擇的數(shù)據(jù)，該被 選擇的數(shù)據(jù)可以用于識(shí)別日常全體人員的工作流程中發(fā)生的操作延遲 和瓶頸?？赡茉斐蛇@些困難的事件和任務(wù)可以被寫入日志并時(shí)戳以用 于之后的評(píng)估。
前述說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明的用于示例和說(shuō)明目的的特定實(shí)施例。然 而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，可以在不背離本發(fā)明范圍的情況 下對(duì)以上提出的實(shí)施例進(jìn)行許多修改和改變。本發(fā)明旨在使以下權(quán)利 要求被解釋為包含全部這種修改和改變。
權(quán)利要求
1. 一種用于配置定位在感興趣的地理區(qū)域中的地震裝置的設(shè)備，該設(shè)備包括與所述地震裝置相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；配置為存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊；配置為檢索來(lái)自所述存儲(chǔ)模塊的所述數(shù)據(jù)的處理器；以及通信裝置，該通信裝置可操作地耦合到所述處理器，所述通信裝置將被檢索的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿龅卣鹧b置。
2. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)包括以下中的一個(gè) (i)配置文件，(ii)采集參數(shù)，(iii)操作參數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)包括處理器可執(zhí)行指令。
4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述地震裝置是傳感器站， 并且其中所述通信裝置被配置為將所述被檢索的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鰝鞲?器站。
5. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括至少一個(gè)位置 傳感器，該位置傳感器確定用于所述地震裝置的至少一個(gè)位置參數(shù)， 所述處理器與所述至少 一個(gè)位置傳感器通信。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)位置傳感器是 以下中的一個(gè)(i)方向傳感器；(ii)指南針，(iii)GPS裝置。
7. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件，該 對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件容納所述至少一個(gè)位置傳感器，所述對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件將所述至少一個(gè)位置傳感器與所述地震裝置對(duì)準(zhǔn)。
8. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)位置參數(shù)是以 下參數(shù)中的一個(gè)(i)x坐標(biāo)，(ii)y坐標(biāo)，(iii)海拔，(iv)z 坐標(biāo)，(v)傾度，(vi)斜度和(vii)方位角。
9. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該設(shè)備進(jìn)一步包括手持裝置，該 手持裝置被配置為容納以下中的一個(gè)(i)所述存儲(chǔ)模塊，以及(ii) 所述處理器。
10. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述通信裝置使用以下中的 一個(gè)(i)無(wú)線傳輸介質(zhì)，以及(ii) 一條或多條電線。
11. 一種用于配置地震裝置的方法，該方法包括以下步驟 將所述地震裝置定位在感興趣的地理區(qū)域中；以及 使用與所述地震裝置相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)來(lái)配置所述地震裝置。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)包括以下中的一 個(gè)(i)配置文件，(ii)采集參數(shù)，以及(iii)操作參數(shù)。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)包括處理器可執(zhí) 行指令。
14. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述地震裝置是傳感器站。
15. 如權(quán)利要求11所述的方法，該方法進(jìn)一步包括 確定用于所述地震裝置的至少一個(gè)位置參數(shù)；以及 將被確定的至少一個(gè)位置參數(shù)傳輸?shù)剿龅卣鹧b置。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述至少一個(gè)位置傳感器 是以下中的一個(gè)(i)方向傳感器，(ii)指南針，(iii)GPS裝置。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，該方法進(jìn)一步包括將所述至少 一個(gè)位置傳感器與所述地震裝置對(duì)準(zhǔn)。
18. 如權(quán)利要求11所述的方法，該方法進(jìn)一步包括將處理器運(yùn) 輸?shù)剿龈信d趣的地理區(qū)域，所述處理器被編程以配置所述地震裝置； 以及將所述處理器定位為接近所述地震裝置。
19. 如權(quán)利要求11所述的方法，該方法進(jìn)一步包括將存儲(chǔ)模塊 運(yùn)輸?shù)剿龈信d趣的地理區(qū)域，所述存儲(chǔ)模塊包括與所述地震裝置關(guān) 聯(lián)的數(shù)據(jù)。
20. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中使用以下中的一個(gè)執(zhí)行所述 傳輸(i)無(wú)線介質(zhì)，以及(ii) 一條或多條電線。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于地震數(shù)據(jù)采集的配置工具和方法。其中公開(kāi)了一種用于例如地震傳感器的地震裝置的現(xiàn)場(chǎng)配置的設(shè)備可以包括存儲(chǔ)模塊，該存儲(chǔ)模塊具有用于配置地震裝置的數(shù)據(jù)；位置傳感器，該位置傳感器確定用于地震傳感器的位置參數(shù)；對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件，該對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件將位置傳感器與地震傳感器對(duì)準(zhǔn)；以及通信裝置，該通信裝置將被確定的位置參數(shù)傳輸?shù)剿x擇的外部裝置。要強(qiáng)調(diào)的是提供本摘要以符合要求摘要的規(guī)定，該摘要將允許搜索者或其他讀者快速地確定本技術(shù)公開(kāi)內(nèi)容的主題。本摘要的提交被理解為不用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或含義。
文檔編號(hào)G01V1/16GK101535838SQ200780042363
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者A·布爾, C·格瑞恩, D·R·帕維爾, S·T·霍恩曼斯 申請(qǐng)人:離子地球物理公司