[發明專利]用于地震勘測的磁偏角補償

有效

• 申請號: 201280033850.0
• 申請日: 2012-05-07
• 公開（公告）號: CN103649783B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: P·羅伯特斯;R·菲斯徹;N·津恩;C·施奈德;J·R·蓋利亞迪;S·賴斯;T·A·達德利;J·格蘭特;K·辛普森
• 申請（專利權）人: 離子地球物理公司
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00;G01V1/00;G01V1/38
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 郭思宇

相關申請的交叉引用

這是2010年3月8日提交的美國專利申請序號12/719,783的部分繼續申請，其被通過引用結合到本文中，要求其優先權，并且其要求2009年3月9日提交的美國專利申請號61/158,698；2009年9月28日提交的61/246,367；以及2009年11月14日提交的61/261,329的優先權。

背景技術

常規海洋地震勘測使用震源和拖在地震勘測船后面的許多拖纜。這些拖纜具有檢測地震能量以便對海底下的地層進行成像的傳感器。當在具有適度浪濤等的開放水體中操作時，部署拖纜和源并在勘測期間牽引它們可能是相對簡單的。

然而，由冰、碎片、大浪或其他障礙物覆蓋的海洋位置可能使得勘測更加困難、昂貴或者甚至不可能。例如，在有冰的水中，地震勘測船必須破冰并穿過充滿浮冰塊的水。由冰撞擊產生的噪聲還可能使產生的地震記錄復雜。

另外，水面上的浮冰塊使得牽引所述源和拖纜更加困難且易于損壞。水面處的系統的任何部件都可能遭遇冰，陷入困境并失去。另外，甚至從滑道離開船的任何線纜或拖繩都可能收集表面上的冰，潛在地損壞線纜或拖繩。同樣地，在船體下面被拉動并上升到船的后面的冰可能將這些線纜和繩索剪斷。在授予Bjerkoy的美國專利號5,113,376和5,157,636中公開了本領域中已知的用于在冰覆蓋區中執行地震勘測的某些方案。然而，到目前為止，與有冰或有阻礙的水中的海洋地震勘測相關聯的問題尚未被顯著地解決。

除在北極和冰覆蓋區中的勘測中涉及到的某些物理挑戰之外，例如，地球中的任何給定區域中的地球磁場的變化都可能引起基于陸地或基于海洋的地震勘測中的問題。如已知的，地球的磁場能夠用七個參數來描述，包括磁偏角（D）、傾角（I）、水平強度（H）、水平強度的北（X）和東（Y）分量、垂直強度（Z）以及以納諾特斯拉為單位測量的總強度（F）。大多數地磁場（即，主磁場）來自地球的外核。各種數學模型、諸如國際參考地磁場（IGRF）和世界磁模型（WMM）能夠描述此主磁場及其如何隨著時間推移而慢慢改變。雖然場的變化可能是略微可預測的，但地磁場也由于磁圈和電離層內的電流且由于不那么可預測的其他變化而改變。

地磁場的變化和改變能夠影響北極地區以及其他位置上的地震勘測。此外，來自地震勘測設備的羅盤讀數可能受到北極緯度處的磁偏角的差的影響。如已知的，磁偏角表示磁北與實際地理北之間的角。磁偏角的變化取決于緯度和經度且隨時間而變，并且方位角的變化性在北極緯度處增加。

如將認識到的，能夠基于用于羅盤的位置的磁偏角（真北與磁場的水平跡線之間的角）來修正羅盤讀數。為了修正羅盤方位，通過將磁偏角與羅盤的磁方位相加來計算真方位。遺憾的是，北和南磁極周圍的區域可能產生不穩定或不可用的羅盤讀數，并且地球上的某些區域可能具有磁偏角方面的廣泛差異。

已公布的地球的磁模型總是具有誤差，并且并未完全準確到有時需要的詳細水平。常規的基于海洋的地震勘測能夠通過使用其中一直由拖纜上的尾浮標來獲得GPS讀數的閉合經過（closed traverse）來避免問題。然而，在北極勘探中，系統通常由于浮冰塊而不能使用尾浮標，使得系統不能可靠地獲得GPS讀數。這使得對于有冰或有阻礙的水而言跟蹤地震勘測設備和數據并進行定位更加有問題。

本公開的主題針對克服或至少減少上文所闡述的問題中的一個或多個的影響。

發明內容

地震勘測系統在其中磁偏角的變化可能產生在勘測期間獲取的地磁場測量結果中的誤差的各區域或者時間操作。例如，地球的北極地區可能具有在地震勘測區域中改變的磁偏角的變化，并且羅盤讀數的誤差在此類區域中的海洋地震勘測中可能是有問題的。當該區域具有限制使用尾浮標來獲得GPS讀數的有冰的水時，該問題可能進一步加劇。

例如，在基于海洋的系統中船在勘測期間拖曳拖纜。羅盤在海洋地震勘測期間收集用于計算拖纜的位置的信息。如已知的，羅盤給定磁方位，并且必須在地理坐標系中計算其位置。由于羅盤對局部磁場的磁偏角敏感，所以任何局部的差異都能夠降低根據羅盤讀數來重構拖纜的位置的準確度。因此，勘測系統隨著勘測的進行而實時地測量磁偏角，并且實時地或稍后在處理中修正地磁場測量結果（例如，羅盤讀數）。