專利名稱：用于操縱源的控制器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中公開的主題的實(shí)施例一般涉及方法和系統(tǒng)，以及更具體地涉及當(dāng)在水中被船舶拖帶時(shí)用于操縱源的機(jī)構(gòu)和技術(shù)。
背景技術(shù)：
海洋地震數(shù)據(jù)采集和處理產(chǎn)生海底的地球物理結(jié)構(gòu)的輪廓(圖像)。雖然該輪廓不提供油和氣儲(chǔ)藏的精確位置，但是它向本領(lǐng)域那些受過訓(xùn)練的人表明這些儲(chǔ)藏的存在或不存在。因此，提供海底的地球物理結(jié)構(gòu)的高分辨率的圖像是一個(gè)持續(xù)的過程。反射地震學(xué)是用以確定地球的地表下的性質(zhì)的地球物理勘探的方法，該方法在油和氣工業(yè)方面尤其有用。海洋反射地震學(xué)基于使用將能量發(fā)送到地球中的受控的能源。通過測(cè)量返回到多個(gè)接收機(jī)的反射所花費(fèi)的時(shí)間，能夠評(píng)估導(dǎo)致這種反射的特征的深度。這些特征可與地下油氣儲(chǔ)藏相關(guān)聯(lián)。在圖1中示出了用于產(chǎn)生地震波和記錄出自存在于地表下的地質(zhì)構(gòu)造的它們的反射的傳統(tǒng)系統(tǒng)。船舶10拖帶設(shè)置在拖纜12上的地震接收器11的陣列。拖纜可水平地設(shè)置，即，位于相對(duì)于海洋的表面14的恒定深度。拖纜可被設(shè)置成具有除水平空間布局之外的其他布局。船舶10還拖帶地震源陣列16，地震源陣列16被配置成產(chǎn)生地震波18。地震波18向下朝海底20傳播并穿入海底最后直到反射結(jié)構(gòu)22 (反射器)反射地震波。經(jīng)反射的地震波24向上傳播直到它被拖纜12上的接收器11檢測(cè)到?；诮邮掌?1所采集的數(shù)據(jù)，通過進(jìn)一步分析所采集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生地表下的圖像。地震源陣列16可包括多個(gè)單獨(dú)的源元件。單獨(dú)的源元件可被分組為子陣列，使得每個(gè)源陣列可包括一個(gè)或多個(gè)子陣列。單獨(dú)的源元件可以以多種圖案分布，例如，在水中不同深度處的圓形或線形。圖2示出了拖帶設(shè)置在具有轉(zhuǎn)向器44的各個(gè)端(respectiveends)的兩個(gè)纜線42的船舶40。多個(gè)引入纜線46連接至拖纜50。多個(gè)引入纜線46還連接至船舶40。拖纜50通過分離繩索48保持彼此所需的間隔。多個(gè)單獨(dú)的源元件52還連接至船舶40和經(jīng)由繩索54連接至引入纜線46。然而，該配置不提供多個(gè)單獨(dú)的源元件的精確控制。換句話說，源陣列16的位置不能調(diào)節(jié)，除非通過改變船舶40的位置。而且，轉(zhuǎn)向器44的存在引入進(jìn)一步的控制問題，因?yàn)檗D(zhuǎn)向器依賴于通過水的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的水動(dòng)力(例如，浮力)以向外拉動(dòng)拖纜50以在勘測(cè)期間保持它們相對(duì)于船舶路徑的間隔。因此，水流或其他環(huán)境因素可影響浮力，確定轉(zhuǎn)向器移動(dòng)靠近彼此。同樣，拖纜50和多個(gè)單獨(dú)的源元件52的位置還受到轉(zhuǎn)向器的位置的影響。在該實(shí)例中，船舶的導(dǎo)航系統(tǒng)修改船舶的航跡以使源盡可能靠近所需位置。然而，不需要使用船舶的導(dǎo)航系統(tǒng)來調(diào)節(jié)源的位置，因?yàn)榇暗奈恢玫母淖円哺淖兺侠|的位置。此外，由于四維(4-D)地球物理成像現(xiàn)今變得更加需要，因此控制源陣列和拖纜的位置是重要的。4-D地球物理成像涉及在相同地表下不同時(shí)刻重復(fù)的3-D地震勘測(cè)以確定地表下的地球物理結(jié)構(gòu)的變化。因此，由于3-D勘測(cè)是時(shí)間重復(fù)的，有時(shí)在幾個(gè)月或幾年之后，需要用于執(zhí)行地震勘測(cè)的源和拖纜盡可能地位于與地表下的之前勘測(cè)的相同位置接近的位置。因此，現(xiàn)有的用于在不同時(shí)刻、在執(zhí)行地震勘測(cè)的船舶目前所遇到的給定逆流、風(fēng)、海浪、淺水和導(dǎo)航障礙物的相同位置處定位源陣列和拖纜的源操縱技術(shù)面臨挑戰(zhàn)。因此，需要提供系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法提供用于在不改變船舶的位置的情況下在通過船舶水下拖帶期間在所需位置處操縱源陣列的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，存在一種用于在地震勘測(cè)期間在水體中操縱地震源陣列的方法。該方法包括測(cè)量地震源陣列的實(shí)際位置；計(jì)算地震源陣列的虛擬位置，其中虛擬位置對(duì)應(yīng)于拖帶時(shí)不采用源操縱設(shè)備調(diào)節(jié)的地震源陣列的位置；檢索包括用于地震勘測(cè)的地震源陣列的所需位置的預(yù)標(biāo)繪路徑；以及基于虛擬位置操縱船舶以使虛擬位置位于預(yù)標(biāo)繪路徑上。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，存在一種配置成在地震勘測(cè)期間在水體中操縱地震源陣列的地震勘測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)包括中央控制單元，配置成接收地震源陣列的實(shí)際位置，并計(jì)算地震源陣列的虛擬位置，其中虛擬位置對(duì)應(yīng)于拖帶時(shí)不采用源操縱設(shè)備調(diào)節(jié)的地震源陣列的位置。系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)器，配置成存儲(chǔ)包括用于地震勘測(cè)的地震源陣列的所需位置的預(yù)標(biāo)繪路徑；以及集成導(dǎo)航系統(tǒng)，配置成基于虛擬位置操縱拖帶源陣列的船舶以使得虛擬位置位于預(yù)標(biāo)繪路徑上。根據(jù)又一示例性實(shí)施例，存在一種包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中指令在被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)用于在地震勘測(cè)期間在水體中操縱地震源陣列的方法。指令被配置成實(shí)現(xiàn)上述方法。


被包括在說明書中且構(gòu)成說明書一部分的附圖示出了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，并且和說明書一起解釋這些實(shí)施例。在附圖中:圖1是傳統(tǒng)的地震勘測(cè)系統(tǒng)的示意圖；圖2示出了通過船舶拖帶的源陣列的傳統(tǒng)布局；圖3示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的可操縱源陣列和多個(gè)拖纜的布局；圖4是根據(jù)示例性實(shí)施例的具有源操縱設(shè)備的兩個(gè)源陣列的示意圖；圖5是根據(jù)示例性實(shí)施例的具有源操縱設(shè)備的一個(gè)源陣列的示意圖；圖6是根據(jù)示例性實(shí)施例的附連至子陣列的源操縱設(shè)備的特寫圖；圖7是根據(jù)示例性實(shí)施例的通過源操縱設(shè)備校正源陣列的位置的地震勘測(cè)系統(tǒng)的概觀；圖8A-D示出了根據(jù)另一示例性實(shí)施例的通過源操縱設(shè)備和通過改變拖帶船舶的路徑校正源陣列的位置的地震勘測(cè)系統(tǒng)；圖9是根據(jù)示例性實(shí)施例的地震勘測(cè)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的示意圖；圖10是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于控制地震勘測(cè)系統(tǒng)的流程圖；圖11是根據(jù)示例性實(shí)施例的控制器的示意圖；以及圖12是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于操縱船舶的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下描述的示例性實(shí)施例涉及附圖。在不同附圖中的相同的附圖標(biāo)記識(shí)別相同或類似元件。以下詳細(xì)描述不限制本發(fā)明。反而，本發(fā)明的范圍通過所附權(quán)利要求限定。為簡(jiǎn)單起見，以下實(shí)施例討論有關(guān)地震源陣列的術(shù)語和結(jié)構(gòu)，地震源陣列通過船舶拖帶并連接至至少一個(gè)源操縱設(shè)備。然而，以下所討論的實(shí)施例不限于該源陣列，還可應(yīng)用于其他地震元件，例如，拖纜。在本說明書通篇中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”的引用意味著結(jié)合該實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在所公開的主題的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在本說明書通篇中的多個(gè)位置中短語“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”的出現(xiàn)不一定指的是同一實(shí)施例。而且，特定特征、結(jié)構(gòu)、或特性可按照任何合適的方式在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中組合。海洋地震勘測(cè)中的新興技術(shù)需要可操縱的地震源陣列。根據(jù)示例性實(shí)施例，這種可操縱地震源陣列被配置成至少包括源操縱設(shè)備，源操縱設(shè)備能夠在通過船舶拖帶時(shí)調(diào)節(jié)源陣列的位置而不涉及船舶的路徑的變化。換句話說，在地震勘測(cè)期間可改變?cè)搓嚵械奈恢枚桓淖兺蠋г吹拇暗臋M測(cè)線位置。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，源操縱設(shè)備的控制器與船舶的導(dǎo)航系統(tǒng)配合，使得船舶不考慮源陣列的一些位置的變化。更具體而言，根據(jù)示例性實(shí)施例，存在一種用于在地震勘測(cè)期間在水體(a bodyof rater)中操縱地震源陣列的方法。該方法包括測(cè)量地震源陣列的實(shí)際位置的步驟；計(jì)算地震源陣列的虛擬位置的步驟；檢索預(yù)標(biāo)繪(pre-plot)路徑的步驟，預(yù)標(biāo)繪路徑包括用于地震勘測(cè)的地震源陣列的所需位置；以及基于虛擬位置操縱船舶使得虛擬位置位于預(yù)標(biāo)繪路徑上的步驟。另外，該方法調(diào)節(jié)源操縱設(shè)備的設(shè)置以改變?cè)搓嚵械膶?shí)際位置。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，調(diào)節(jié)源操縱設(shè)備(例如，絞車(winch))比調(diào)節(jié)船舶的位置快得多。因此，在此情況下，首先通過源操縱設(shè)備調(diào)節(jié)源陣列的實(shí)際位置，然后指示船舶改變其位置以調(diào)節(jié)源陣列的虛擬位置。源操縱設(shè)備的這些調(diào)節(jié)和船舶的位置可持續(xù)一段時(shí)間直到實(shí)際位置和虛擬位置大體上一致。注意，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)船舶的位置，并因此隱含地調(diào)節(jié)虛擬位置，實(shí)際位置被干擾，并且源操縱設(shè)備需要調(diào)節(jié)被干擾的實(shí)際位置。通過源操縱設(shè)備調(diào)節(jié)實(shí)際位置的頻率可以是通過船舶的操作者選擇的參數(shù)。在另一示例性實(shí)施例中，⑴操縱船舶的專用系統(tǒng)和(ii)本領(lǐng)域已知的一個(gè)或多個(gè)源操縱設(shè)備之間存在接口。換句話說，具有已知操縱系統(tǒng)并且也具有已知的源操縱設(shè)備的現(xiàn)有的船舶可采用新穎的接口改裝以操縱船舶，使得虛擬位置被用來代替源的實(shí)際位置。新穎的接口可如稍后所討論的被集成到控制系統(tǒng)中。在更詳細(xì)地描述該方法和對(duì)應(yīng)的接口之前，參考圖3和4描述地震勘測(cè)系統(tǒng)的配置。基于在這些圖中所示的示例性系統(tǒng)，然后解釋控制源操縱設(shè)備和源陣列的方法。因此，圖3和4中所示的實(shí)施例不旨在限制本發(fā)明的可應(yīng)用性，而是僅提供用于解釋控制方法的簡(jiǎn)單示例。此外，在以下，地震源陣列被認(rèn)為包括如單個(gè)源元件、空氣槍、水槍、振動(dòng)源等。根據(jù)圖3所示的示例性實(shí)施例，船舶100拖帶兩個(gè)源陣列IlOa和IlOb(也可能拖帶僅一個(gè)源或超過兩個(gè)源，但為了簡(jiǎn)單起見，討論有關(guān)兩個(gè)源陣列的新穎的特征)和多個(gè)拖纜120。拖纜120通過引入線(lead-1n) 122連接至船舶，而源陣列IlOa和IlOb通過纜線112連接至船舶100。每個(gè)源陣列IlOa或IlOb可包括子陣列114，每個(gè)子陣列具有多個(gè)單獨(dú)的源元件116。轉(zhuǎn)向器140設(shè)置在該布局的兩側(cè)以保持拖纜120之間的橫向距離(相對(duì)于船舶的路徑)。轉(zhuǎn)向器140經(jīng)由寬拖纜142 (wide tow cable)連接至船舶100，以及伸展繩索144 (spread rope)被用于使拖纜彼此隔開。注意，術(shù)語“繩索”和“纜線”和“線”有時(shí)在本文中可交換使用。因此，這些術(shù)語不應(yīng)當(dāng)以狹義的方式而是如同本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將預(yù)期那樣來理解。拖纜或源陣列的數(shù)量是示例性的并且不旨在限制新穎的概念的可適用性。圖4更詳細(xì)地示出兩個(gè)源陣列IlOa和IlOb以及它們的源操縱設(shè)備200a和201a。圖4示出了具有三個(gè)子陣列的每個(gè)源陣列。此外，圖示出了源陣列IlOa和IlOb的每個(gè)子陣列114a_c和115a_c，子陣列具有它們自己的源操縱設(shè)備(200a_c和201a_c)。然而，如果每個(gè)源陣列存在僅一個(gè)源操縱設(shè)備，稍后討論的用于操縱源陣列的新穎的方法也是可適用的。如果每個(gè)源陣列存在僅一個(gè)源操縱設(shè)備，則如圖5所示的轉(zhuǎn)向器234或類似元件可附接至子陣列114c，以保持纜線230和232伸展，從而保持子陣列之間的所需距離。注意，本文所討論的源操縱設(shè)備本質(zhì)上是示例性的以及可使用其他位置或類型的源操縱設(shè)備。例如，源操縱設(shè)備可以是位于船舶上并且通過繩索或纜線連接至一個(gè)或多個(gè)子陣列以沿著Y軸調(diào)節(jié)它們的位置的絞車。然而，為了簡(jiǎn)單起見，在以下，源操縱設(shè)備被認(rèn)為是位于子陣列上的絞車。圖4和5還示出了使源操縱設(shè)備200a和201a分別連接至引入線122a和122b的繩索220a和220b。引入線122a和122b可以連接或不連接至對(duì)應(yīng)的拖纜120a和120b。在該應(yīng)用中，互相獨(dú)立地控制每個(gè)源陣列IlOa或IlOb的位置。注意，纜線220a (和220b)可固定至引入線122a或可設(shè)置有可沿纜線122a自由移動(dòng)的滑動(dòng)器222a?；瑒?dòng)器222a可包括例如滑輪。因?yàn)槔|線220a的長(zhǎng)度通過源操縱設(shè)備200a調(diào)節(jié)，因此，纜線220a可大體上保持垂直于子陣列114a。源操縱設(shè)備可以是如圖6所示的致動(dòng)器設(shè)備300、或轉(zhuǎn)向器、或推進(jìn)器、或舵或可改變?cè)搓嚵械奈恢玫娜魏卧O(shè)備。致動(dòng)器設(shè)備300可以是例如連接至基板(base plate)302的絞車。基板302通過彎曲的螺栓304和螺釘306連接至鐘形外殼320。鐘形外殼320是源陣列的正面部分。可使用用于將絞車連接至鐘形外殼的其他方法。鐘形外殼320可經(jīng)由中間件324連接至源陣列的連接件(或臍帶纜(umbilical))322。例如,該中間件324可由聚氨酯制成，并因此具有彎曲性質(zhì)。在一個(gè)應(yīng)用中，致動(dòng)器設(shè)備300可附接至彎曲限定器設(shè)備而不是鐘形外殼320。為了控制上述指出的配置的源操縱設(shè)備，每個(gè)源操縱設(shè)備可能具有本地控制機(jī)構(gòu)和/或與本地控制機(jī)構(gòu)交互的中央控制機(jī)構(gòu)。例如，如圖4所示，源操縱設(shè)備200a可具有其可編程的本地控制機(jī)構(gòu)260a以保持對(duì)應(yīng)子陣列114a的某一位置。在另一應(yīng)用中，本地控制機(jī)構(gòu)260a與位于拖帶船舶100上的中央控制機(jī)構(gòu)262通信(有線或無線)以接收源陣列和/或子陣列的位置坐標(biāo)。因此，中央控制機(jī)構(gòu)262可被配置成指示本地控制機(jī)構(gòu)260a關(guān)于激活源操縱設(shè)備的時(shí)間和時(shí)長(zhǎng)?，F(xiàn)參照?qǐng)D7更詳細(xì)地討論這些關(guān)系。為了簡(jiǎn)單起見，圖7示出了包括沿預(yù)定航行路徑404的拖帶船舶402的地震勘測(cè)系統(tǒng)400。船舶402拖帶兩個(gè)源陣列406a和406b，每個(gè)源陣列分別包括至少一個(gè)源操縱設(shè)備408a和408b。源406a和406b通過纜線409a和409b直接連接至船舶402。源操縱設(shè)備408a和408b通過纜線412a和412b連接至引入線410a和410b。這些纜線可如上所述地連接至引入線，即通過對(duì)應(yīng)滑動(dòng)器414a和414b。設(shè)置在船舶402上的控制器420被配置成產(chǎn)生提供至船舶402以改變其位置的命令，以便源陣列406a和406b沿著預(yù)定路徑(源預(yù)標(biāo)繪路徑)450。在該情況下，控制器420與船舶的集成導(dǎo)航系統(tǒng)相互作用(未示出但將稍后討論)以操縱源陣列406a和406b。注意，當(dāng)源陣列406a和406b與源預(yù)標(biāo)繪路徑450的偏差低于預(yù)定閾值時(shí)，船舶402不調(diào)節(jié)其航跡。為了操縱船舶，傳統(tǒng)的方法使用源陣列的實(shí)際位置430并且將它與所需路徑或源預(yù)標(biāo)繪路徑450比較。如果預(yù)標(biāo)繪路徑450和源陣列的實(shí)際位置430之間的差異被確定為大于預(yù)定閾值，則船舶被操縱以使源陣列的實(shí)際位置430更接近源預(yù)標(biāo)繪路徑450。然而，在示例性實(shí)施例中，傳統(tǒng)方法的實(shí)際位置430不用于操縱船舶。根據(jù)該示例性實(shí)施例，引入如下所討論的源陣列的虛擬位置434，并且源陣列的虛擬位置434被饋送至船舶。因此，船舶調(diào)節(jié)相對(duì)于源預(yù)標(biāo)繪路徑450的源陣列的虛擬位置434。當(dāng)不存在源操縱設(shè)備時(shí)，虛擬位置434被定義為源陣列的位置，或如果存在源操縱設(shè)備，則被定義為當(dāng)源操縱設(shè)備不使用時(shí)(即，在正中位置(neutral position))源陣列所在的位置。可基于勘測(cè)的標(biāo)稱配置(例如，對(duì)于相隔25m的兩個(gè)源，對(duì)稱的圍繞船舶的縱軸)定義正中位置。提供示例以說明該概念。假設(shè)源陣列406a的源操縱設(shè)備408a為絞車，絞車具有在其中它的纜線既不伸長(zhǎng)也不收回的正中位置。例如，如圖7所示，纜線412a長(zhǎng)度為L(zhǎng)，以將源陣列406a保持在所需位置。該位置被稱為源操縱設(shè)備的正中位置并且它對(duì)應(yīng)于源陣列的虛擬位置。當(dāng)纜線412a既不伸長(zhǎng)也不收回時(shí)，源陣列406a的實(shí)際位置430與虛擬位置434 —致。因此，根據(jù)示例性實(shí)施例，操縱船舶使得源陣列406a的虛擬位置434保持沿著源預(yù)標(biāo)繪路徑450。假定源陣列406a的實(shí)際位置430偏離源預(yù)標(biāo)繪路徑450如圖8A所示的距離AL。例如，由于洋流，這可能發(fā)生。其他因素可確定該偏離。在這個(gè)階段，實(shí)際位置430仍與虛擬位置434 —致。然而，需要校正源陣列的實(shí)際位置430以使得地震勘測(cè)精確。在第一實(shí)例中，源操縱設(shè)備480a將繩索412a從長(zhǎng)度L (如圖8A所示)伸長(zhǎng)至長(zhǎng)度L+ Λ L(如圖SB所示)。因此，源陣列的實(shí)際位置430在很短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)在源預(yù)標(biāo)繪路徑450上，因?yàn)榧せ钤床倏v設(shè)備比調(diào)節(jié)船舶402的位置快得多。在一個(gè)應(yīng)用中，以增量步實(shí)現(xiàn)距離AL，即，測(cè)量源陣列的實(shí)際位置430并根據(jù)AL的增量調(diào)節(jié)源操縱設(shè)備然后重復(fù)這些步驟直到實(shí)際位置430位于源預(yù)標(biāo)繪路徑450上。然而，源陣列406a的虛擬位置434為如圖8B所示，即對(duì)應(yīng)于繩索412a的長(zhǎng)度L。如上所述，虛擬位置434如果被提供至船舶402作為源陣列406a的實(shí)際位置?；谠撔畔?，船舶402開始改變其路徑以在Y軸的正方向移動(dòng)，以使得虛擬位置434逐漸地出現(xiàn)在源預(yù)標(biāo)繪路徑450上。由于船舶402沿著Y軸的正方向移動(dòng)如圖8C所示的Λ Y(注意在圖中示出的距離不是按比例繪制的)，源陣列406a的實(shí)際位置430遠(yuǎn)離源預(yù)標(biāo)繪路徑450移動(dòng)Λ Y，而虛擬位置434更接近路徑450。因此，現(xiàn)指示源操縱設(shè)備408a收回繩索412a等量距離以使源陣列(實(shí)際位置430)重新回到源預(yù)標(biāo)繪路徑450上。圖8D中示出了該配置，其中繩索412a的長(zhǎng)度現(xiàn)在更短，即為L(zhǎng)+AL - Λ Y，實(shí)際位置430位于源預(yù)標(biāo)繪路徑450上并且虛擬位置434更接近預(yù)標(biāo)繪路徑450。繼續(xù)這些調(diào)節(jié)直到實(shí)際位置430和虛擬位置434如圖8Α中再次一致。因此，參照?qǐng)D8A-D所公開的實(shí)施例通過使用源操縱設(shè)備來實(shí)現(xiàn)源陣列的實(shí)際位置的快速調(diào)節(jié)然后船舶調(diào)節(jié)其位置以使源陣列的虛擬位置回到源預(yù)標(biāo)繪路徑上。在該過程中，源操縱設(shè)備調(diào)節(jié)其繩索的長(zhǎng)度以解決船舶在橫向方向上的移動(dòng)，以使得源陣列的實(shí)際位置保持在源預(yù)標(biāo)繪路徑450上或接近源預(yù)標(biāo)繪路徑450，同時(shí)通過船舶402調(diào)節(jié)虛擬位置434以使其也在源預(yù)標(biāo)繪路徑450上或接近源預(yù)標(biāo)繪路徑450。在此方面，注意，可通過GPS系統(tǒng)確定源陣列406a的位置，GPS系統(tǒng)具有如圖7所示的在源陣列406a上的部件440a和在船舶402上的部件440b。替代地，可使用聲學(xué)系統(tǒng)、無線導(dǎo)航裝置、激光器系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)等中的至少一個(gè)來確定源陣列406a的位置。部件440a和440b之間的通信可通過線或通過無線接口實(shí)現(xiàn)，線為引入線409a或410a的一部分或附接至引入線。GPS和聲學(xué)設(shè)備是本領(lǐng)域已知的，因此不提供對(duì)這些設(shè)備的描述。GPS和/或聲學(xué)設(shè)備可設(shè)置在使實(shí)際源保持在到水的所需深度的漂浮物上(未示出)。漂浮物被配置成漂浮在水面上。因此，根據(jù)上述實(shí)施例，源陣列的實(shí)際位置430被饋送至控制器420以通過源操縱設(shè)備408a調(diào)節(jié)纜線412a的長(zhǎng)度，而源陣列的虛擬位置434被船舶使用以保持源陣列沿著源預(yù)標(biāo)繪路徑450。根據(jù)圖9所示的示例性實(shí)施例，用于控制船舶402和源操縱設(shè)備408a兩者的控制設(shè)備500的配置可包括例如位于船舶402上的中央控制器420和例如位于源陣列406a上的本地控制器510。兩個(gè)控制器通過有線或無線接口 512通信。中央控制單元420可被配置成通過鏈路514與船舶的集成導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)520通信。INS520控制船舶402的自動(dòng)舵522以及本地控制單元510控制源操縱設(shè)備SD1530?，F(xiàn)參照?qǐng)D10討論對(duì)源陣列的位置的控制。基于從部件440a和440b接收的GPS和/或聲學(xué)數(shù)據(jù)，中央控制單元420在步驟1000計(jì)算源陣列的實(shí)際位置430。在步驟1002，中央控制單元420接收源操縱設(shè)備408a的設(shè)置以及在步驟1004中央控制單元420計(jì)算源陣列406a的虛擬位置434。在步驟1006，中央控制單元420確定虛擬位置430是否遠(yuǎn)離源預(yù)標(biāo)繪路徑450。如果答案為否，中央控制單元420在步驟1008指示INS520以保持船舶的路徑不變并且相同的指示通過INS520傳輸至自動(dòng)舵522。如果答案為是，中央控制單元420在步驟1010指示船舶改變航線，以使得源陣列的虛擬位置回到源預(yù)標(biāo)繪路徑450上。不論選擇步驟1008還是步驟1011，過程前進(jìn)至步驟1012，其中例如通過中央控制單元420計(jì)算源操縱設(shè)備的設(shè)置，以使得源陣列的實(shí)際位置在源預(yù)標(biāo)繪路徑450上。這些設(shè)置在步驟1014中被發(fā)送至源操縱設(shè)備以在步驟1016伸長(zhǎng)或收回繩索(如果使用絞車)以調(diào)節(jié)源陣列的實(shí)際位置。然后，過程返回至步驟1000并再次執(zhí)行之前的步驟以重新調(diào)節(jié)源陣列的虛擬位置和/或?qū)嶋H位置。繼續(xù)該過程直到實(shí)際位置430和虛擬位置434都在源預(yù)標(biāo)繪路徑450上或足夠接近該路徑和/或源在正確的方向前進(jìn)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，新穎的過程不僅解決調(diào)節(jié)源陣列的位置(虛擬和實(shí)際)，也解決獲得正確的航向角。對(duì)于上述方法，預(yù)標(biāo)繪信息需要在INS520或中央控制單元420中可用。此外，注意，轉(zhuǎn)向器被用來代替絞車，修改轉(zhuǎn)向器的迎角以調(diào)節(jié)源陣列的實(shí)際位置。如果推進(jìn)器被用來代替絞車，則修改推力以調(diào)節(jié)源陣列的實(shí)際位置。上述對(duì)其他類型的源操縱設(shè)備同樣成立?；趫D10所描述的方法，通過船舶執(zhí)行相對(duì)于預(yù)標(biāo)繪位置的源陣列的虛擬位置的粗調(diào)，以及通過源操縱設(shè)備執(zhí)行相對(duì)于預(yù)標(biāo)繪位置的實(shí)際位置的微調(diào)。因此，根據(jù)示例性實(shí)施例，在調(diào)節(jié)船舶的位置時(shí)，INS520不使用源陣列的實(shí)際位置。源陣列的實(shí)際位置被用于分析拖纜所記錄的信號(hào)。因此，對(duì)于該分析，不使用源陣列的虛擬位置。如果基于上述示例性實(shí)施例控制超過一個(gè)源陣列，可能為每個(gè)源定義預(yù)標(biāo)繪路徑并監(jiān)測(cè)這些源的實(shí)際位置和虛擬位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員基于使用用于操縱船舶的虛擬位置和用于操縱源操縱設(shè)備的實(shí)際位置的新穎的特征來設(shè)想以上討論的實(shí)施例的其他變型。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，本地控制單元510可位于船舶402上而不是源陣列上。在另一示例性實(shí)施例中，中央控制單元420可以是INS520的一部分或可以分布在一個(gè)或多個(gè)源陣列處。在又一示例性實(shí)施例中，中央控制單元420和本地控制單元510可在INS520中實(shí)現(xiàn)。關(guān)于上述討論的本地和/或中央控制單元，圖11中示意性地示出了此類設(shè)備的可能配置。這樣的控制單元1100可包括經(jīng)由總線1106相互通信的處理器1102和存儲(chǔ)設(shè)備1104。輸入/輸出接口 1108也與總線1106通信并允許操作者與處理器或存儲(chǔ)器通信，例如，允許操作者輸入用于操作源操縱設(shè)備的軟件指令。輸入/輸出接口 1108還可被控制器使用以與設(shè)置在船舶上的其他控制器或接口通信。例如，輸入/輸出接口 1108可與GPS系統(tǒng)(未示出)通信以獲得源陣列的實(shí)際位置或與聲學(xué)系統(tǒng)通信以獲得源陣列的獨(dú)立的源元件的實(shí)際位置?？刂破?100可以是計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、處理器或?qū)Ｓ秒娐?。用于?zhí)行圖10中所指出的步驟的專用軟件可被設(shè)置在存儲(chǔ)設(shè)備1104中。上述控制電路還可被用于實(shí)現(xiàn)圖12中所示的操縱方法。根據(jù)圖12中所示的示例性實(shí)施例，存在一種用于在地震勘測(cè)期間在水體中操縱地震源陣列的方法。該方法包括測(cè)量地震源陣列的實(shí)際位置的步驟1200 ;計(jì)算地震源陣列的虛擬位置的步驟1202，其中虛擬位置對(duì)應(yīng)于拖帶時(shí)不采用源操縱設(shè)備調(diào)節(jié)的地震源陣列的位置；檢索包括用于地震勘測(cè)的地震源陣列的所需位置的預(yù)標(biāo)繪路徑的步驟1204 ;以及基于虛擬位置操縱船舶以使虛擬位置位于預(yù)標(biāo)繪路徑上的步驟1206。以上討論的一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例提供一個(gè)或多個(gè)控制器，控制器接收源陣列的實(shí)際和虛擬位置并使用兩個(gè)位置以使實(shí)際位置盡可能接近預(yù)標(biāo)繪位置。應(yīng)當(dāng)理解，該說明書不旨在限制本發(fā)明。相反，示例性實(shí)施例旨在覆蓋包括在由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍中的替代方案、修改、等價(jià)方案。進(jìn)一步，在示例性實(shí)施例的具體描述中，陳述了多個(gè)具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)所要求保護(hù)的本發(fā)明的全面理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施多個(gè)實(shí)施例。雖然在實(shí)施例中以特定組合描述了本示例性實(shí)施例的特征和元件，但是，每個(gè)特征或元件可單獨(dú)使用而不需要實(shí)施例的其他特征和元件或可在需要或不需要本文中所公開的特征和元件的情況下以多種組合使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員同樣將理解，示例性實(shí)施例可作為方法或以計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式具體化為無線通信設(shè)備、遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)。因此，示例性實(shí)施例可采用完全硬件的實(shí)施例或結(jié)合硬件和軟件兩方面的實(shí)施例的形式。而且，示例性實(shí)施例可采用存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)具有具體化在介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀指令?？墒褂冒ㄓ脖P、CD-ROM、數(shù)字多功能盤(DVD )、光學(xué)存儲(chǔ)設(shè)備、或磁性存儲(chǔ)設(shè)備(例如軟盤或磁帶)的任何合適的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的其他非限制示例包括閃存式存儲(chǔ)器或其他已知的存儲(chǔ)器。該書面說明書使用所公開的主題的示例使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。主題的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能想到的其他實(shí)例。此類其他實(shí)例旨在落在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在地震勘測(cè)期間在水體中操縱地震源陣列的方法，所述方法包括: 測(cè)量地震源陣列的實(shí)際位置； 計(jì)算地震源陣列的虛擬位置，其中所述虛擬位置對(duì)應(yīng)于拖帶時(shí)不采用源操縱設(shè)備調(diào)節(jié)的地震源陣列的位置； 檢索包括用于地震勘測(cè)的地震源陣列的所需位置的預(yù)標(biāo)繪路徑； 基于所述虛擬位置操縱船舶以使得虛擬位置位于預(yù)標(biāo)繪路徑上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 當(dāng)源陣列的實(shí)際位置偏離預(yù)標(biāo)繪路徑時(shí)致動(dòng)所述源操縱設(shè)備，以使得所述實(shí)際位置接近所述預(yù)標(biāo)繪路徑。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括: 確定虛擬位置遠(yuǎn)離預(yù)標(biāo)繪路徑移動(dòng)；以及 操縱船舶以使得所述虛擬位置接近所述預(yù)標(biāo)繪路徑。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括: 再次測(cè)量所述源陣列的實(shí)際位置；以及 進(jìn)一步致動(dòng)所述源操縱設(shè)備以調(diào)節(jié)實(shí)際位置使其接近預(yù)標(biāo)繪路徑。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括: 調(diào)節(jié)所述源操縱設(shè)備的設(shè)置和船舶的位置，直到源陣列的虛擬位置大體上與源陣列的實(shí)際位置一致。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 當(dāng)源陣列的實(shí)際位置偏離預(yù)標(biāo)繪位置時(shí)，第一、調(diào)節(jié)所述源操縱設(shè)備；以及 第二、調(diào)節(jié)所述船舶的位置以改變?cè)搓嚵械奶摂M位置。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括: 由于船舶的位置的改變，第三、調(diào)節(jié)源操縱設(shè)備以再次改變?cè)搓嚵械膶?shí)際位置；以及第四、調(diào)節(jié)船舶的位置以改變?cè)搓嚵械奶摂M位置，以使得所述虛擬位置接近源操縱設(shè)備的正中設(shè)置。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述正中設(shè)置被定義為源陣列和對(duì)應(yīng)的通過船拖帶的引入線之間的初始距離。
9.一種配置成在地震勘測(cè)期間在水體中操縱地震源陣列的地震勘測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 中央控制單元，配置成: 接收地震源陣列的實(shí)際位置；以及 計(jì)算地震源陣列的虛擬位置，其中所述虛擬位置對(duì)應(yīng)于拖帶時(shí)不采用源操縱設(shè)備調(diào)節(jié)的地震源陣列的位置； 存儲(chǔ)器，配置成存儲(chǔ)包括用于地震勘測(cè)的地震源陣列的所需位置的預(yù)標(biāo)繪路徑；以及集成導(dǎo)航系統(tǒng)，配置成基于所述虛擬位置操縱拖帶源陣列的船舶，以使得所述虛擬位置位于預(yù)標(biāo)繪路徑上。
10.如權(quán)利要求9所述的配置成在地震勘測(cè)期間在水體中操縱地震源陣列的地震勘測(cè)系統(tǒng)，還包括: 本地控制器，配置成當(dāng)源陣列的實(shí)際位置偏離預(yù)標(biāo)繪路徑時(shí)致動(dòng)所述源操縱設(shè)備，以使得所述實(shí)際位置接近所述預(yù)標(biāo)繪路徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于操縱源的控制器和方法。用于在地震勘測(cè)期間在水體中操縱地震源陣列的海洋聲學(xué)源系統(tǒng)和方法。該方法包括測(cè)量地震源陣列的實(shí)際位置；計(jì)算地震源陣列的虛擬位置，其中虛擬位置對(duì)應(yīng)于拖帶時(shí)不采用源操縱設(shè)備調(diào)節(jié)的地震源陣列的位置；檢索包括用于地震勘測(cè)的地震源陣列的所需位置的預(yù)標(biāo)繪路徑；以及基于虛擬位置操縱船舶以使得虛擬位置位于預(yù)標(biāo)繪路徑上。
文檔編號(hào)G01V1/38GK103163556SQ20121053997
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者H·通基亞 申請(qǐng)人:地球物理維里達(dá)斯集團(tuán)公司