拖曳式海洋地震勘探垂直纜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地球物理勘探時(shí)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，特別涉及一種拖曳式海洋地震勘探垂直纜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是海洋地震勘探的重要組成部分。目前，國(guó)內(nèi)海洋地震勘探系統(tǒng)采用的都是水平纜(Horizon Cable)或海底電纜(Ocean Bottom Cable)。近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)研制了一些高分辨率的多道水平電纜，但是由于其距離海平面較近，獲得的數(shù)據(jù)精度較低，且其分辨率只能滿足中深層或淺層工程地震勘探的需要，達(dá)不到高精度地震勘探的要求。目前國(guó)內(nèi)的水平纜或者海底電纜的工作水深大多在30m以內(nèi)，超過30m的工作水深時(shí)，電纜就無法正常工作，給海洋地震勘探帶來極大的限制。目前，在開展更接近海底的高精度探測(cè)方面國(guó)內(nèi)還沒有很好的先例。拖曳式海洋地震勘探垂直纜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是解決這一問題的很好的途徑。
[0003]另外，國(guó)外的垂直纜系統(tǒng)都是與海地地震儀(Ocean Bottom Seismometer)進(jìn)行連接使用的，沒有單獨(dú)進(jìn)行工作的垂直纜，也沒有由工作船進(jìn)行拖曳勘探的直讀式垂直纜，一定程度上提高了工作成本。且由于其技術(shù)壟斷，使施工成本大大提高，無法滿足國(guó)內(nèi)的實(shí)際需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種拖曳式海洋地震勘探垂直纜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]本發(fā)明是在現(xiàn)有激發(fā)系統(tǒng)和差分GPS導(dǎo)航的基礎(chǔ)上，對(duì)采集系統(tǒng)尤其是其垂直纜部分的創(chuàng)新。
[0006]—種拖曳式海洋地震勘探垂直纜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括工作船，該工作船上設(shè)有PC控制主機(jī)、垂直纜控制單元、差分GPS，并搭載有激發(fā)系統(tǒng)，激發(fā)系統(tǒng)包括位于甲板上的震源主機(jī)和位于水里的電極，以及用于接受地震數(shù)據(jù)的拖曳式海洋地震勘探垂直纜，其特征在于所述電極和拖曳式海洋地震勘探垂直纜由工作船拖曳進(jìn)行工作，所述PC控制主機(jī)通過垂直纜控制單元來接收和分析由拖曳式海洋地震勘探垂直纜采集的數(shù)據(jù)；
[0007]所述的拖曳式海洋地震勘探垂直纜包括輔助鋼纜和通過卡環(huán)固定在所述輔助鋼纜上的電纜部分，且輔助鋼纜與電纜部分均垂直設(shè)置，所述的電纜部分自上而下依次為前連接段、首工作段、尾工作段和尾連接段，并在前連接段上端部設(shè)有水密接頭，在前連接段、首工作段之間設(shè)有測(cè)斜儀和壓力傳感器組，且首、尾工作段內(nèi)部設(shè)有多組電纜，首、尾工作段沿長(zhǎng)度方向依次設(shè)置道水聽器組合，在首工作段與尾工作段之間設(shè)有可擴(kuò)展式8道數(shù)字包(該8道數(shù)字包用于處理前、后工作段中各四道接收的模擬信號(hào))，所述的電纜和水聽器組合之間填充聚氨酯固體材料，在尾工作段和尾連接段7之間設(shè)有測(cè)斜儀和壓力傳感器組，在尾連接段末端有鈦合金金屬接頭連接，所述輔助鋼纜上還設(shè)有多個(gè)用于懸掛重物的卡扣。
[0008]以上所述的拖曳式海洋地震勘探垂直纜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于首、尾工作段內(nèi)的每道水聽器組合采用由16個(gè)水聽器構(gòu)成的等距不等權(quán)組合，水聽器的組內(nèi)距為0.3m，采用權(quán)數(shù)的設(shè)計(jì)為:1，2，3，4，3，2，1。
[0009]以上所述的拖曳式海洋地震勘探垂直纜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于在首、尾工作段之間還增加有一個(gè)或多個(gè)工作段，所述的工作段與首、尾工作段結(jié)構(gòu)相同；首工作段與相鄰的工作段之間設(shè)有一個(gè)8道數(shù)字包，尾工作段與相鄰的工作段之間設(shè)有一個(gè)8道數(shù)字包，當(dāng)增加有多個(gè)工作段時(shí)，相鄰兩個(gè)工作段之間也設(shè)有一個(gè)8道數(shù)字包;該8道數(shù)字包通過56針電纜接頭分別與位于其上方的8道水聽器組合的下四道、位于其下方的8道水聽器組合的上四道相連接，從而將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了纜的數(shù)字化，并以實(shí)現(xiàn)了對(duì)垂直纜的擴(kuò)展。
[0010]以上所述的所述的拖曳式海洋地震勘探垂直纜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的8道數(shù)字包與工作段相互獨(dú)立，8道數(shù)字包包括柱狀的鈦合金金屬保護(hù)套，保護(hù)套內(nèi)部設(shè)有多個(gè)電路板，8道數(shù)字包通過保護(hù)套內(nèi)部的56針電纜接頭分別與位于其上下兩端的工作段相連接，8道數(shù)字包內(nèi)部的電路板包括:數(shù)字板A，數(shù)字板B、地震數(shù)據(jù)采集板，信號(hào)增益控制板，傾角數(shù)據(jù)采集板，壓力數(shù)據(jù)采集板，電流數(shù)據(jù)采集板;其中，數(shù)字板B19用于收集地震數(shù)據(jù)的采集板的輸出數(shù)據(jù)，并控制信號(hào)增益控制板對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)增益;數(shù)字板A用于收集傾角數(shù)據(jù)采集板、壓力數(shù)據(jù)采集板及電流數(shù)據(jù)采集板的輸出數(shù)據(jù)，數(shù)字板A，數(shù)字板B之間無電路連接，而是采用并行分布組合，分別進(jìn)行垂直纜傳輸過程中的電源轉(zhuǎn)換和獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)信息；地震數(shù)據(jù)采集板與其上端的4道水聽器組合以及其下端的4道的水聽器組合相連，負(fù)責(zé)對(duì)每道水聽器組合傳輸?shù)哪M信號(hào)進(jìn)行采樣和數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出到電子板B。
[0011 ]上述拖曳式海洋地震勘探垂直纜首工作段頂端與尾工作段下端各有一個(gè)測(cè)斜儀和壓力傳感器組，可以實(shí)時(shí)記錄纜在工作時(shí)所處的深度位置和姿態(tài)等信息，最大可沉放到水深1000米;并且采用高性能深水水聽器，采用垂直觀測(cè)方式，通過調(diào)整具有彈性的前連接段的長(zhǎng)度，能夠保證在水深1000米處仍可正常工作，可用于軍事目標(biāo)追蹤。
[0012]上述的拖曳式海洋地震勘探垂直纜采用了輔助鋼纜，使電纜部分不必采用剛性結(jié)構(gòu)而可以采用彈性結(jié)構(gòu)，將電纜部分懸掛于輔助鋼纜時(shí)，可以通過將電纜部分彎曲懸掛的方式調(diào)整水聽器組合之間的距離，從而可以采用非固定道距排列，便于實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)的靈活調(diào)整，便于分離波場(chǎng)。它可以分離上行波(如反射波)和下行波(如直達(dá)波)，還便于識(shí)別出散射波、多次波。
[0013]上述的拖曳式海洋地震勘探垂直纜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，結(jié)合測(cè)斜儀和壓力傳感器的數(shù)值，可以通過調(diào)節(jié)船速和連接段長(zhǎng)度，可以實(shí)時(shí)控制垂直纜的傾角和深度等信息。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):a.垂直纜上實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換，真正實(shí)現(xiàn)了纜的數(shù)字化，從而使纜在對(duì)應(yīng)采樣率下可達(dá)到最大道數(shù)的擴(kuò)展;b.工作水深大，在水深100m時(shí)，垂直纜纜仍可正常工作;c.采用非固定道距排列，便于實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)的靈活調(diào)整;d.時(shí)間采樣率高，可達(dá)l/8ms，且可選擇采樣率多:I/8ms , I/4ms , l/2ms，Ims，2ms，4ms; e.垂直纜外部設(shè)有輔助鋼纜，實(shí)現(xiàn)了功能的合理分離;f.接收信號(hào)的頻帶寬:10Hz-8kHz ; g.探測(cè)深度深，配合6000J電火花震源，滿足在水深大于1000米對(duì)海底沉積地層大于1000米地層的探測(cè);h.通過調(diào)節(jié)前連接段、尾連接段，可以實(shí)時(shí)控制垂直纜的沉放深度。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的施工結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的拖曳式海洋地震勘探垂直纜總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的拖曳式海洋地震勘探垂直纜擴(kuò)展示意圖。
[0019]圖5本發(fā)明的拖曳式海洋地震勘探垂直纜水聽器組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6是本發(fā)明的數(shù)字包內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]其中，I水密接頭，2前連接段，3壓力傳感器和測(cè)斜儀組，4首工作段，5數(shù)字包，6尾工作段，7尾連接段，8輔助鋼纜，9卡環(huán)，1卡扣，11水聽器組合，12水聽器，13電纜接頭，14信號(hào)增益控制板，15數(shù)字板A，16地震數(shù)據(jù)采集板，17壓力數(shù)據(jù)采集板，18傾角數(shù)據(jù)采集板，19電子板B，20電流數(shù)據(jù)采集板，21工作段，22連接的兩段工作段，23工作船，24pc控制主機(jī)，25垂直纜控制單元，26差分GPS，27震源主機(jī)，28電極，29拖曳式海洋地震勘探垂直纜。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1-3，一種拖曳式海洋地震勘探垂直纜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括工作船23，該工作船23上設(shè)有PC控制主機(jī)24、垂直纜控制單元25、差分GPS26，并搭載有激發(fā)系統(tǒng)，激發(fā)系統(tǒng)包括位于甲板上的震源主機(jī)27和位于水里的電極28，以及用于接受地震數(shù)據(jù)的拖曳式海洋地震勘探垂直纜29，其特征在于所述電極28和拖曳式海洋地震勘探垂直纜29由工作船拖曳進(jìn)行工作，所述PC控制主機(jī)24通過垂直纜控制單元25來接收和分析由拖曳式海洋地震勘探垂直纜29采集的數(shù)據(jù)；
[0023]所述的拖曳式海洋地震勘探垂直纜包括輔助鋼纜8和通過卡環(huán)9固定在所述輔助鋼纜8上的電纜部分，且輔助鋼纜8與電纜部分均垂直設(shè)置，所述的電纜部分自上而下依次為前連接段2、首工作段4、尾工作段6和尾連接段7，并在前連接段2上端部設(shè)有水密接頭I，在前連接段2、首工作段4之間設(shè)有測(cè)斜儀和壓力傳感器組3，且首、尾工作段4、6內(nèi)部設(shè)有多組電纜，首、尾工作段4、6沿長(zhǎng)度方向依次設(shè)置8道水聽器組合11，在首工作段4與尾工作段6之間設(shè)有可擴(kuò)展式8道數(shù)字包5(該8道數(shù)字包5用于處理前、后工作段中各四道接收的模擬信號(hào))，所述的電纜和水聽器組合之間填充聚氨酯固體材料，在尾工