地震源同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般涉及采用同步協(xié)議來增強(qiáng)地震數(shù)據(jù)獲取活動的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地震勘測被進(jìn)行以繪制地下結(jié)構(gòu)地圖，從而識別和開發(fā)油氣儲藏。通常地震勘測被執(zhí)行，以在開發(fā)(鉆井)油田和氣田之前估計(jì)油田和氣田的位置和數(shù)量，以及還在鉆井之后確定儲藏隨時(shí)間的變化。在陸地上，通過在選定的地理區(qū)域之上部署地震傳感器(也稱為地震接收器)陣列來進(jìn)行地震勘測。地震傳感器(地震檢波器(geophone)或加速度計(jì))以格柵的形式放置或耦接至地面。在地理區(qū)域中選定的間隔開的位置處使用能量源，以將聲波或信號(也稱為聲學(xué)能量)生成或誘導(dǎo)至地下中。被生成至地下中的聲波從地下地層的間斷處(諸如由油氣儲藏形成的間斷處)反射回到表面。所述反射在表面被地震傳感器感測或檢測并被記錄。地震波的感測、處理和記錄被稱為地震數(shù)據(jù)獲取。從記錄的地震數(shù)據(jù)生成地下結(jié)構(gòu)的二維和/或三維地圖(也稱為“地震圖像”)。然后這些地圖被用于決定鉆探位置、儲藏大小、產(chǎn)油帶(pay zone)深度、以及碳?xì)浠衔锂a(chǎn)量估計(jì)。
[0003]本公開提供用于使地震活動便利的同步方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一些方面中，本公開提供用于控制地震數(shù)據(jù)獲取的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品。所述方法包括使至少一個(gè)被配置成獲取地震數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)的采樣速率與來自第一 GPS地震設(shè)備的GPS定時(shí)信號同步；以及延遲發(fā)送起動信號給一個(gè)或更多個(gè)地震源，所述延遲參照來自第二GPS設(shè)備的GPS定時(shí)信號。在一些方面中，機(jī)器可讀介質(zhì)產(chǎn)品可在其上具有指令，所述指令當(dāng)被至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使得所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行在此的用于控制地震數(shù)據(jù)獲取通信的方法。
[0005]可使用采樣速率的倍數(shù)來確定延遲量。采樣速率可由時(shí)間邊界限定。所述方法還可包括使時(shí)間邊界與GPS定時(shí)信號同步和/或在時(shí)間邊界出現(xiàn)時(shí)發(fā)送起動信號給所述一個(gè)或更多個(gè)地震源。
[0006]系統(tǒng)方面可包括:至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)，被配置成從至少一個(gè)地震傳感器獲取地震數(shù)據(jù)，所述至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)被配置成使所述節(jié)點(diǎn)的采樣速率與來自第一 GPS地震設(shè)備的GPS定時(shí)信號同步；以及地震源編碼器，被配置成延遲發(fā)送起動信號給一個(gè)或更多個(gè)地震源，所述延遲參照來自第二 GPS設(shè)備的GPS定時(shí)信號。
[0007]在此公開的系統(tǒng)、方法和裝置的某些特征的例子已被相當(dāng)粗略地進(jìn)行了概括，以便其隨后的詳細(xì)描述可被更好地理解，并且以便可明白對現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，存在之后將描述的且將形成本公開的主題的本公開的額外特征。在此提供的概括并不意在對范圍進(jìn)行限制。
【附圖說明】
[0008]通過附圖連同以下描述一起將最好地理解本公開的新穎特征以及本公開本身，在附圖中相似的附圖標(biāo)記一般指的是相似的元件，并且在附圖中:
[0009]圖1示出可利用公開的通信協(xié)議的線纜地震數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)；
[0010]圖2是可利用公開的通信協(xié)議的無線地震數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的表示；
[0011]圖3示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的被配置用于同步的示例性源和節(jié)點(diǎn)；以及
[0012]圖4A和4B圖形地示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的同步方法。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本公開涉及用于控制與地震數(shù)據(jù)獲取有關(guān)的活動的設(shè)備和方法。本公開可在不同形式的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。示出的附圖和在此提供的描述對應(yīng)于本公開的某些特定實(shí)施例，其目的是對本公開中包含的概念進(jìn)行解釋，要理解的是，本公開要被視為對本公開的原理的例示，而不是意在將本公開的范圍限于示出的附圖和在此的描述。
[0014]如以下將更詳細(xì)地討論的那樣，本公開提供用于使一個(gè)或更多個(gè)地震源的起動與記錄器同步并且經(jīng)由硬連線(hard wire)傳輸和/或無線傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議的方法。通信協(xié)議可使用模擬或數(shù)字協(xié)議或同步方法。協(xié)議可從編碼器(例如，地震記錄系統(tǒng)、運(yùn)行在處理器上的源控制軟件)傳輸并且/或者由地震源編碼器生成。
[0015]圖1和2示出可實(shí)現(xiàn)本公開方法的示例的而非排他性的地震數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。以下更詳細(xì)地討論這些系統(tǒng)的基本組件。之后，描述這些系統(tǒng)的控制/同步通信的方法。
[0016]圖1示出傳統(tǒng)的線纜地震數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)100。這種系統(tǒng)包括間隔開的地震傳感器單元102的陣列(串)。每個(gè)傳感器串典型地經(jīng)由線纜布線(cabling)與數(shù)據(jù)獲取設(shè)備103耦接，并且數(shù)個(gè)(several)數(shù)據(jù)獲取設(shè)備及相關(guān)的傳感器串經(jīng)由線纜布線110耦接以形成線路108，線路108然后經(jīng)由線纜布線112與線路分支(line tap)或(交叉線(crossline)單元)104耦接。數(shù)個(gè)交叉線單元104及相關(guān)的線路通常通過線纜布線耦接在一起，諸如虛線114所示。傳感器102通常間隔10-50米之間。每個(gè)交叉線單元104典型地執(zhí)行一些信號處理，并然后將處理后的信號保存為地震信息。交叉線單元104中的每一個(gè)典型地與單元之一 104a并聯(lián)或串聯(lián)地親接，該單元之一 104a用作中央控制器或控制單元(⑶)106與全部交叉線單元104之間的接口。這個(gè)系統(tǒng)可使用有線通信介質(zhì)，例如RS232、以太網(wǎng)、RS485、USB 等。
[0017]參考圖2，示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的無線地震數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)200的代表。系統(tǒng)200包括中央控制器或控制單元(CU) 202，該中央控制器或控制單元(CU) 202與形成用于地震數(shù)據(jù)獲取的陣列(分布(spread)) 210的許多無線野外站(field stat1n)單元(FSU)或傳感器站208中的每一個(gè)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。中央控制器202與FSU之間的無線通信可為直接的雙向無線通信或經(jīng)由諸如中繼器(repeater)單元(RU)(未示出)的中間單元。每個(gè)傳感器站208包括一個(gè)或更多個(gè)用于感測地震能量的傳感器212。傳感器212可以是任何適當(dāng)?shù)牡卣饌鞲衅?，包括地震檢波器，以及一個(gè)或更多個(gè)分量加速度計(jì)。
[0018]如這里使用的直接通信指的是如圖2中虛線箭頭所示的個(gè)體化(individualized)數(shù)據(jù)流。無線通信系統(tǒng)可以是VHF、UHF、WiFi或其它無線無線電通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)流可以是取向的，以允許以下中的一項(xiàng)或更多項(xiàng):從中央控制器202到每個(gè)無線傳感器站208的命令和控制指令的傳輸；中央控制器202與每個(gè)無線傳感器站208之間的質(zhì)量控制和其它數(shù)據(jù)的交換；以及從每個(gè)無線傳感器站208到中央控制器202的狀態(tài)信號、操作條件和/或選定的預(yù)處理過的地震信息的傳輸。通信的形式可以是傳感器站208和中央控制器202分別經(jīng)由適當(dāng)?shù)奶炀€203和204所傳輸和接收的無線電信號。
[0019]在激活(active)模式中，系統(tǒng)200使用一個(gè)或更多個(gè)地震能量源206在地震分布中的已知位置處生成已知特性(諸如幅度、頻率等)的地震能量，以將地震能量賦予地下的地層中。代表性的地震能量源由數(shù)字206i指示。典型地，源206i的激活(或更通俗地，“發(fā)射(shooting) ”或“點(diǎn)火(firing)”)由移動單元270在本地啟動。
[0020]一個(gè)示例的能量源為振動器卡車。振動器卡車支撐與慣性質(zhì)量體連接的重基板(base plate)。慣性質(zhì)量體包含線性致動器，該線性致動器響應(yīng)于慣性質(zhì)量體的動量使基板沿垂直或水平的軸往復(fù)運(yùn)動。往復(fù)運(yùn)動的基板將振動波列(wave train)注入地中?？删幊痰目刂破骺刂朴蓱T性質(zhì)量體生成的信號的頻率和強(qiáng)度(force)。
[0021]另一個(gè)示例的能量源為加速的落重卡車。落重卡車是可用于提供地震源的車載地面撞擊。由卡車后面的起重機(jī)將重物提升可能約三米并落下，以撞擊(或“重?fù)簟?地面。為了增大信號，可在同一地點(diǎn)多于一次地落下重物，通過在陣列中的數(shù)個(gè)鄰近地點(diǎn)處重?fù)粢部稍龃笮盘?，所述陣列的尺度可被選擇以通過空間濾波來增強(qiáng)地震信號。
[0022]其它的示例的能量源包括爆炸源，諸如炸藥，以及壓縮氣體源。但是，應(yīng)理解，生成可用地震能量的任何設(shè)備都可以是能量源。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，移動單元270中的操作者利用導(dǎo)航工具272來導(dǎo)航至選定的源位置，并且使用源控制器274操作與移動單元相關(guān)的振動器，以將地震能量賦予地下的地層中。在另一方面中，移動單元可用于可控地使爆炸源點(diǎn)火。為了導(dǎo)航地域和確定源的精確位置坐標(biāo)，導(dǎo)航工具272可配備有全球定位衛(wèi)星(GPS)設(shè)備和/或具有源將被激活的位置中的每一個(gè)的預(yù)定坐標(biāo)的數(shù)據(jù)庫。源控制器274可被編程以接收和傳輸信息，諸如使源206?準(zhǔn)備好點(diǎn)火，使源206i點(diǎn)火，提供指示移動單元270的位置、源206i的裝備狀態(tài)的數(shù)據(jù)以及諸如返回發(fā)射屬性的數(shù)據(jù)的指令。
[0024]中央控制器202、中央站計(jì)算機(jī)(CSC) 260和中央服務(wù)器280對系統(tǒng)200的構(gòu)成組件施行控制，并在系統(tǒng)200的操作期間指導(dǎo)操作者和設(shè)備的活動。服務(wù)器280可被編程以在地震勘測活動的范圍上管理數(shù)據(jù)和活動，其可包括日常發(fā)射序列，更新獲取的發(fā)射，跟蹤發(fā)射資產(chǎn)，存儲地震數(shù)據(jù)，預(yù)處理地震數(shù)據(jù)和廣播校正。CSC 260可與⑶202 —體化。中央控制器202也可用作中央無線電單元。對于大的區(qū)域，如下所述，也可在選定的區(qū)域位置處部署無線電天線和中繼器收發(fā)機(jī)。
[0025]如以下將更詳細(xì)地討論的那樣，根據(jù)本公開的操作方法在進(jìn)行地震勘測時(shí)使源與記錄器操作同步。本公開的同步方法可用于諸如以上描述的那些系統(tǒng)、或者其它相似的地震數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。用于同步地震操作的基本組件在圖3中示出。
[0026]圖3示意性地示出示例能量源300和示例節(jié)點(diǎn)302。應(yīng)理解，地震分布可包括數(shù)十個(gè)或數(shù)百個(gè)源300和節(jié)點(diǎn)302。地震能量源的“全體成員(crew) ”可包括先前描述的任何類型的源。全體成員可由一個(gè)或更多個(gè)隊(duì)組成。每個(gè)隊(duì)可包括一個(gè)或更多個(gè)能量源解碼器304和能量源300。全體成員也可具有一個(gè)或更多個(gè)能量源編碼器306。編碼器306可用于實(shí)現(xiàn)與解碼器304的通信和事件定時(shí)。每個(gè)編碼器306可與用于實(shí)現(xiàn)和協(xié)調(diào)全體成員的操作的適當(dāng)信息處理器中所實(shí)現(xiàn)的控制軟件連接。
[0027]用于獲取來自傳感器308 (例如地震檢波器或固態(tài)傳感器)的信號的節(jié)點(diǎn)302被放置在地面上。這些傳感器308可檢測從能量源300注入地面中的信號回聲。在一個(gè)實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)302可被配置成在地震數(shù)據(jù)獲取操作發(fā)生時(shí)的期間連續(xù)地記錄信號回聲。例如，節(jié)點(diǎn)302可被配置成以特定速率(例如4毫秒、2毫秒、I毫秒等)對來自傳感器308的信號回聲進(jìn)行采樣。在操作期間，可能需要或者可能不需要與自治(autonomous)節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步用戶交互。
[0028]能量源設(shè)備的全體成員和自治節(jié)點(diǎn)兩者可裝配有GPS接收器310。GPS接收器310可生成定時(shí)信號312