專利名稱：地震拖纜形狀估算的制作方法
地震拖纜形狀估算背景技術
本發(fā)明總體涉及海洋地震勘測并且更具體地涉及多種地震拖纜安排以及用于估算多種被側向轉向的拖纜的形狀的方法。
在海洋地震勘測中使用了由勘測船拖曳的并且裝備有接收地震波反射的水聽器的地震拖纜。這種勘測的準確性取決于對每個拖纜的形狀的準確估算。隨著被拖曳在勘測船后面的拖纜的數(shù)目的增加，沿著拖纜的長度附接多個側向轉向裝置正成為用于更加規(guī)律的空間采樣并且避免拖纜糾纏而控制拖纜間隔的一個更加常用的方法。在估算一個側向轉向的拖纜的形狀時的一個已知問題是考慮由這些側向轉向裝置施加到拖纜上的側向力引起的局部形狀扭曲。典型地，這些裝置使得拖纜扭結，特別是當施加一個大致上側向的力以使得拖纜轉向到左舷或右舷時。這種扭結表示在拖纜上施加了這種側向力的這個點處該拖纜的切向的一種不連續(xù)性。隨著拖纜中的張力朝向它的尾部降低，這種局部形狀扭曲的幅度增加。
因此，存在一種需要來更好地估算側向轉向拖纜的形狀。
概述
體現(xiàn)本發(fā)明多個特征的一種地震拖纜系統(tǒng)的一個版本包括一個地震拖纜，該拖纜在長度上從一個頭端到一個尾端延伸。附接到該地震拖纜上的多個側向轉向裝置沿著該拖纜的長度在被間隔開的多個轉向位置上施加一個側向力。這些側向轉向裝置將該拖纜分成一系列相接的拖纜區(qū)段。每個區(qū)段從在一個轉向位置處的一個前端延伸到在更接近于該拖纜的尾端的下一個相連的轉向位置處的一個后端。沿著該拖纜的長度布置了多個產生方向讀數(shù)的第一和第二方向傳感器。每個第一方向傳感器被更接近于前端而不是后端地布置在這些拖纜區(qū)段之一中。每個第二方向傳感器被布置在這些拖纜區(qū)段之一中靠近該區(qū)段的后端。用于估算拖纜形狀的設備根據(jù)在拖纜區(qū)段內的這些第一和第二方向傳感器的這些方向讀數(shù)來計算這些拖纜區(qū)段的一個形狀估算。
在本發(fā)明的另一個方面，一種用于估算地震拖纜形狀的方法包括(a)將多個側向轉向裝置附接在沿著該地震拖纜長度間隔開的多個轉向位置處，以便在接連的多個側向轉向裝置的轉向位置之間將該拖纜分成一系列相接的拖纜區(qū)段；(b)將提供第一方向讀數(shù)的多個第一方向傳感器沿著每個拖纜區(qū)段的一個在前的部分定位；(C)將提供第二方向讀數(shù)的多個第二方向傳感器沿著每個區(qū)段接近一個側向轉向裝置的一個在后的部分定位；并且(d)根據(jù)來自該拖纜區(qū)段內的這些方向傳感器的這些第一和第二方向讀數(shù)計算每個拖纜區(qū)段的一個估算的形狀。
在本發(fā)明的又另一個方面，一種用于估算由沿著拖纜長度布置的側向轉向裝置側向轉向的地震拖纜的形狀的方法，該方法包括(a)在這些接連的側向轉向裝置的位置之間限定一系列相接的拖纜區(qū)段；并且(b)將每個拖纜區(qū)段的形狀建模成沿著該區(qū)段的在前的部分為直線型并且沿著該區(qū)段的在后的部分為曲線型。
附圖
簡要說明
本發(fā)明的這些方面及特征，還有本發(fā)明的優(yōu)點，通過參考下述描述、所附權利要求書以及附圖能夠被更好的理解，在附圖中
圖I是一艘勘測船拖曳一個拖纜系統(tǒng)的一個俯視平面示意圖，該拖纜系統(tǒng)中的多個側向轉向的拖纜體現(xiàn)了本發(fā)明的多個特征；并且
圖2是圖I中的這些拖纜之一的一個部分的俯視平面放大示意圖。
詳細說明
在圖I中示出了體現(xiàn)本發(fā)明特征的一個地震拖纜系統(tǒng)。一艘勘測船10拖曳了這些尾端14被拴系到尾部浮標16上的拖纜12。這些拖纜12的頭端15被附接到具有多個拖曳繩纜的一個系統(tǒng)上并且多個系鏈18被附接到船10的后甲板上。寬展器(Paravane) 20 被用來保持所布置的拖纜網絡的一種寬廣的散布。布置在沿著每個拖纜的長度被(例如)每隔300米間隔開的多個轉向位置24或者轉向節(jié)點上的多個側向轉向裝置22施加側向力26 來驅動該拖纜右轉或左轉。這些側向轉向裝置22將每個拖纜12分成一系列相接的拖纜區(qū)段28。每個區(qū)段從在一個在前的轉向位置24處的一個前端30向后延伸到在下一個接連的轉向位置上的一個后端31。與其它的拖纜區(qū)段不同，最后一個或最靠后的這個拖纜區(qū)段 29不會以其后端終結于一個繩纜轉向裝置中。而是，它的后端被拴系到它在海面上的尾部浮標16上。多個方向傳感器32也被附接到該拖纜的每個區(qū)段上。這些方向傳感器可以駐留在該拖纜本身內、被容納在多個在線拖纜控制裝置內、或者被容納在多個外部拖纜控制裝置中，比如可旋轉地被附接到該拖纜上的多個深度控制或側向轉向裝置上。每個拖纜區(qū)段具有一個方向傳感器，該傳感器被定位在比離它的后端更接近于它的前端的位置上。
勘測船10上的一個控制器34通過一種通信鏈路(像沿著這些拖曳繩纜18并且穿過這些拖纜12延伸的一個電路鏈路)連接到這些方向傳感器、側向轉向裝置、以及深度控制裝置上。該控制器從這些方向傳感器接收多個讀數(shù)，并且從在該拖纜上的多個裝置接收其它數(shù)據(jù)，并且根據(jù)要求通過這種鏈路將控制命令發(fā)送給這些側向轉向裝置和深度控制裝置。
如圖2的放大視圖所示，拖纜12趨于在這些轉向位置24處由于這些側向轉向裝置22在這些位置處施加到該拖纜上的側向力而扭曲或扭結。由于在該拖纜中這種由被拖曳穿過水而產生的張力，在多個接連的側向轉向裝置22的這些轉向位置24之間的長度L 上的每個拖纜區(qū)段28的形狀總體上對于該區(qū)段的最初的25%到50%而言是直的，并且然后在該區(qū)段的剩余部分中輕微地彎曲在側向移動的方向上。沿著該區(qū)段向后到在后的轉向位置曲率增加。該曲率的幅度取決于由該側向轉向裝置在該區(qū)段的后端處施加的側向力的量值。結果，這些拖纜區(qū)段的形狀可以通過從前端30延伸到一個中間點38的一個直線型的部分36和從該中間點延伸到該區(qū)段的后端31的一個曲線型的區(qū)域40來近似，該中間點可以與在該直線型的部分的后端處的一個方向傳感器32的位置一致。
附接到該拖纜區(qū)段的在前的直線型部分36上的這個方向傳感器32可以是在該拖纜內的一個自身容納的裝置、或如所示的被容納在一個深度控制裝置42內、或者其它類型的拖纜控制裝置。一個第二方向傳感器32’被接近于轉向位置24布置在該區(qū)段的后端處。 第二方向傳感器32’可以是自身容納的或被容納在該側向轉向裝置中或者在該轉向位置前的另一個拖纜控制裝置中，即，正好在該拖纜內的該扭結前方。
每個區(qū)段被從一個前端到后端建模成一個直線型的部分36和一個相接的曲線型的部分4 O，該直線型的部分的切向等于該區(qū)段的在前的部分內的方向傳感器3 2的方向讀數(shù)Q1，并且該相接的曲線型的部分的切向是由一個指數(shù)函數(shù)來近似的，該指數(shù)函數(shù)取決于在前的方向傳感器32的方向讀數(shù)Θ i以及在后端處的方向傳感器32’的方向讀數(shù)θ2。在這種模型中，該直線型部分的切向以及該曲線型部分的切向在中間點38的它們的接合處是相等的。因此，該模型通過從這些方向讀數(shù)計算該在前的直線型部分以及該在后的曲線型部分的切向值Τ，產生該拖纜段的一個估算的形狀。在該直線型部分上的每一點上的切向值I；是通過IY= Θ i給出的。該曲線型部分在每個點處的切向值Tc是通過 Τε=θι+(θ2-θ1) · (d/s)p給出的，其中s是該曲線型部分的長度、d是測量的該點沿著該拖纜區(qū)段從該中間點向后的距離、并且P是一個經驗確定的指數(shù)，例如，2. 5。該比率d/s是該曲線型部分上的每個點沿著該曲線型部分的百分比距離。由于附接到該尾部浮標上的最后的拖纜區(qū)段29沒有在一個側向轉向裝置中終結，它被建模成一個直線型區(qū)段，其切向
從這些方向傳感器接收所有方向讀數(shù)的這個船載控制器34能夠以采用該數(shù)學模型的一個拖纜一形狀估算軟件程序來計算該拖纜的一個或多或少實時的形狀估算。這些拖纜中的每一個拖纜的形狀是這些單獨的拖纜區(qū)段的形狀的逐段連接。該拖纜形狀也可以由數(shù)據(jù)處理計算機使用這種模型基于存儲的方向讀數(shù)或后期提煉的方向讀數(shù)上來脫機估算。 可以采取用于估算拖纜形狀的這些方式中的任何一種。
盡管本發(fā)明已經以就幾個優(yōu)選的版本進行了說明，但是其它的版本仍然是可能的。例如，在圖2中的一個方向傳感器被示出為與在該拖纜區(qū)段的曲線型部分和直線型部分的接合點處的該中間點是一致的。但是該方向傳感器能夠被附接在在前的直線型部分中任意點位置的中間點的前方。因此，如這個實例所建議的，這些詳細說明的版本意在舉例說明本發(fā)明的多個特征。
權利要求
1.一種地震拖纜系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 一個地震拖纜，該地震拖纜在長度上從一個頭端延伸到一個尾端； 多個側向轉向裝置，這些側向轉向裝置被附接到該拖纜上以便在沿著該拖纜的長度間隔開的多個轉向位置處施加一個側向力，其中，這些側向轉向裝置將該拖纜分成一系列相接的拖纜區(qū)段，每個區(qū)段從在一個轉向位置處的一個前端延伸到在更靠近該拖纜的尾端的下一個相連的轉向位置處的一個后端； 多個第一方向傳感器，這些第一方向傳感器沿著該拖纜的長度布置，這些第一方向傳感器中的每一個第一方向傳感器被更接近該前端而不是后端地布置在這些拖纜區(qū)段中的一個區(qū)段中，并且產生多個方向讀數(shù)； 多個第二方向傳感器，這些第二方向傳感器沿著該拖纜的長度布置，這些第二方向傳感器中的每一個方向傳感器被布置在這些拖纜區(qū)段中的一個區(qū)段中靠近該拖纜區(qū)段的后端并且產生多個方向讀數(shù)。
2.如權利要求I所述的一種地震拖纜系統(tǒng)，其中，該多個第二方向傳感器中各自容納在一個側向轉向裝置中。
3.如權利要求I所述的一個地震拖纜系統(tǒng)，進一步包括多個拖纜控制裝置，這些拖纜控制裝置被在每個拖纜區(qū)段的前端附接到該地震拖纜上，并且容納了該多個第一方向傳感器。
4.如權利要求I所述的一個地震拖纜系統(tǒng)，進一步包括用于估算拖纜形狀的設備，該設備根據(jù)被布置在該拖纜區(qū)段內的這些第一和第二方向傳感器的方向讀數(shù)計算這些拖纜區(qū)段中的每一個區(qū)段的一個形狀估算。
5.如權利要求4所述的一種地震拖纜系統(tǒng)，其中，用于估算拖纜形狀的設備通過從該前端延伸到在該前端與該后端之間的一個中間點的一個直線型部分和從該中間點延伸到該后端的一個曲線型部分來對每個拖纜區(qū)段進行建模。
6.如權利要求5所述的一種地震拖纜，其中，在每個拖纜區(qū)段內的該第一方向傳感器被定位在該中間點處。
7.如權利要求5所述的一種地震拖纜系統(tǒng)，其中，該直線型部分的切向是由在該拖纜區(qū)段內的該第一方向傳感器的讀數(shù)給出的。
8.如權利要求5所述的一種地震拖纜系統(tǒng)，其中，該曲線型部分的切向是該拖纜區(qū)段內的該第一方向傳感器的讀數(shù)與該第二方向傳感器的讀數(shù)之間差值的一個函數(shù)。
9.如權利要求8所述的一種地震拖纜系統(tǒng)，其中，該第一方向傳感器的讀數(shù)與該第二方向傳感器的讀數(shù)之間的差值是通過沿著該拖纜區(qū)段的曲線型部分的百分比距離升高到一個經驗確定的指數(shù)來指數(shù)縮放的。
10.如權利要求I所述的一種地震拖纜系統(tǒng)，進一步包括一個尾部浮標，該尾部浮標在一個最后的拖纜區(qū)段的后端附接到該地震拖纜的尾端上，該最后的區(qū)段從在該相接的區(qū)段的后端處的側向轉向裝置延伸，并且其中，該最后的拖纜區(qū)段包括一個方向傳感器。
11.如權利要求10所述的一種地震拖纜系統(tǒng)，進一步包括用于估算拖纜形狀的設備，該設備將該最后的拖纜區(qū)段的一個形狀估算計算成直線型的帶有由布置在該最后的拖纜區(qū)段內的方向傳感器的方向讀數(shù)給出的一個切向。
12.一種用于估算地震拖纜的形狀的方法，包括將多個側向轉向裝置附接在沿著一個地震拖纜的長度間隔開的多個轉向位置處，以便在接連的多個側向轉向裝置的轉向位置之間將該地震拖纜分成一系列相接的拖纜區(qū)段； 將提供多個第一方向讀數(shù)ΘI的多個第一方向傳感器沿著每個拖纜區(qū)段的一個在前的部分定位。
將提供多個第二方向讀數(shù)Θ 2的多個第二方向傳感器沿著每個拖纜區(qū)段接近一個側向轉向裝置的一個在后的部分定位。
根據(jù)來自該拖纜區(qū)段內的這些方向傳感器的這些第一和第二方向讀數(shù)計算每個拖纜區(qū)段的一個估算的形狀。
13.如權利要求12所述的方法，包括用這些側向轉向裝置容納這些第二方向傳感器。
14.如權利要求12所述的方法，包括將這些第一方向傳感器中的每一個與附接到每個拖纜區(qū)段上的一個拖纜控制裝置容納在一起。
15.如權利要求12所述的方法，其中，每個區(qū)段的估算的形狀是通過從每個拖纜區(qū)段的起點向后到一個中間點的一個直線型部分和從該中間點向后到該拖纜區(qū)段的末端的一個曲線型部分來建模的。
16.如權利要求15所述的方法，其中，該直線型部分的切向由ΘI被給出，并且該曲線型部分的切向由Θ1+(Θ2-Θ1) · (d/s)p給出，這里d是沿著該在后的部分的距離、s是該在后的部分的長度，并且P是一個經驗確定的指數(shù)。
17.一種用于估算由沿著其長度布置的側向轉向裝置來側向地轉向的地震拖纜的形狀的方法，該方法包括 在這些接連的側向轉向裝置的位置之間限定一系列相接的拖纜區(qū)段； 將每個拖纜區(qū)段的形狀建模成沿著該拖纜區(qū)段的一個在前的部分為直線型并且沿著該拖纜區(qū)段的一個在后的部分為曲線型。
18.如權利要求17所述的方法，進一步包括從在該在前的部分內的一個第一方向傳感器的方向讀數(shù)ΘI以及在該在后的部分內的并且接近一個側向轉向裝置的位置的一個第二方向傳感器的方向讀數(shù)Θ 2估算每個拖纜區(qū)段的該在后的部分的該曲線型的形狀。
19.如權利要求17所述的方法，其中，該直線型的在前的部分的切向是由ΘI給出的，并且該曲線型的在后的部分的切向是由Θ1+(Θ2-Θ1) · (d/s)p給出的，這里d是沿著該在后的部分的距離、s是該在后的部分的長度，并且P是一個經驗確定的指數(shù)。
全文摘要
一種地震拖纜系統(tǒng)以及相關聯(lián)的用于估算一個側向轉向的地震拖纜的形狀的方法。該拖纜由多個側向轉向裝置分成一系列相接的拖纜區(qū)段。定位在每個區(qū)段的在前的部分和在后的部分中的多個方向傳感器產生多個方向讀數(shù)。每個區(qū)段被建模成在該在前的部分中具有一個直線型的形狀并且在在后的部分中具有一個曲線型的形狀。該區(qū)段的形狀是根據(jù)該模型從該區(qū)段上的這些方向讀數(shù)估算的。
文檔編號G01V1/38GK102933986SQ201180023245
公開日2013年2月13日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權日2010年5月19日
發(fā)明者D·B·西爾, D·J·蘭伯特 申請人:離子地球物理學公司