[發明專利]一種基于拖纜搭載的海洋地震探測系統及方法

在審

• 申請號: 201910093233.3
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109765618A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 沈洪壘;陶春輝;王漢闖;周建平;丘磊;柳云龍
• 申請（專利權）人: 自然資源部第二海洋研究所
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種基于拖纜搭載的海洋地震探測系統及方法。系統包括母船、震源和自容式水聽器陣列；所述的母船分別連接一條導纜和拖纜；震源由導纜拖拽；自容式水聽器陣列利用固定裝置固定在拖纜上；所述的自容式水聽器陣列位于震源下方。相比較于常規的信號采集電纜，基于拖纜搭載的采集方式有效地實現了近海底觀測的目的，提高地震資料的橫向和縱向分辨率。自容式水聽器的自主供電和存儲功能極大地提高了采集方式的靈活性，可針對于不同探測目標有針對性的進行設計，且兼具成本低、操作方便等特點。

技術領域

本發明屬于海洋地震勘探領域，具體涉及一種基于拖纜搭載的海洋地震探測系統及方法。

背景技術

目前的海洋地震勘探中，震源(如氣槍)和采集系統(如水聽器)一般布設于水下幾米到幾十米，震源信號傳輸到海底再經反射后到達采集系統，雙程的水中傳播，導致所記錄的信號微弱，同時由于水聽器距離探測目標較遠，橫向分辨率降低，而且近海面采集容易受到涌浪等的影響，信噪比偏低。此外，常規的采集方式，震源和水聽器無法實現零偏移距采集，造成了海底淺層信號的缺失。

偏移距的存在導致信號到達不同水聽器時間不同，通常會采用動校正來消除這種差異，不同偏移距對應的動校正量可表示為：

其中，x為偏移距，c為水中聲速，t₀為自激自收時間。由于海底淺層速度相對偏小，相同偏移距x造成的動校拉伸也會更加嚴重，因此，近偏移距數據對于海底淺層尤其是淺水區域至關重要。

地震資料橫向分辨率通常由第一菲涅爾帶決定，其半徑d表達式為：

其中，h表示激發點和接收平面的最小距離，λ為子波波長。對于同樣的震源信號，h越小，則可以識別的橫向目標半徑越小，分辨率越高。

而縱向分辨率與信號頻率有關，頻率越高對于薄層的識別能力越強。地震勘探可以識別的最小尺度Δh與頻率的關系可以表示如下：

Δh＝λ/4, (3)

由于隨著傳播距離的增加以及傳播介質的吸收作用，高頻能量被迅速衰減，可識別的地層厚度增加，相應縱向分辨率也會下降。如何通過縮減信號傳播距離降低能量衰減對于分辨率的提高有很重要的意義。

綜上所述，無論是橫向還是縱向分辨率都由于受到水層以及傳播距離的影響而降低。開展基于拖纜搭載的數據采集可明顯降低水層的影響，從而有效改善地震資料的分辨率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種基于拖纜搭載的海洋地震探測系統及方法。

本發明基于拖纜搭載的海洋地震探測系統包括母船、震源和自容式水聽器陣列；所述的母船分別連接一條導纜和拖纜；震源由導纜拖拽；自容式水聽器陣列利用固定裝置固定在拖纜上；所述的自容式水聽器陣列位于震源下方，且自容式水聽器陣列距離海底5-120m；自容式水聽器陣列包括若干容式水聽器；所述的固定裝置包括第一喉箍、第二喉箍和連接兩喉箍的連接桿；自容式水聽器穿過第一喉箍并由其緊固，拖纜穿過第二喉箍；通過第二喉箍的緊固固定自容式水聽器與拖纜的位置，并可通過松開和移動第二喉箍，調節自容式水聽器在拖纜上的位置。

優選的，所述的拖纜的末端連接有輔助設備；所述的輔助設備為AUV、ROV或者攝像拖體，根據海底地形特征調整深度。不同的輔助設備可保證最深處水聽器距離海底深度維持在5m-120m之間，這樣就極大地縮短了信號到達采集系統的距離，橫向分辨率得到提升，高頻能量衰減減少，縱向分辨率也得到改善，此外受到涌浪的影響也變小，信噪比會得到很大程度的改善。

優選的，所述的自容式水聽器通過至少兩個固定裝置與拖纜相連，以保證自容式水聽器的平穩。

優選的，所述的連接桿采用減震材質。減少航行過程中拖纜振動對于反射信號的影響，降低振動的影響。