海洋物探双检拖缆中的若干关键技术研究
发布时间：2020-11-11 19:11
地球上的油气资源约有5 0%储藏在海洋中,全球已探明的海洋石油储量约为540亿吨,其探明程度远低于陆地油气资源。因此,海洋油气资源具有巨大的开发潜力,是石油勘探未来的希望。目前海上拖缆地震勘探技术在海洋油气勘察中的应用最为广泛,传统的海上拖揽系统中所用的检波器是单一类型的水检,检波器被均匀排列在同一水平拖缆中,这种工作方式具有施工条件相对灵活、作业效率高的特点。但是,由于拖缆工作时检波器阵列是处于一定的沉放深度上,海水的声阻抗比空气大,地震波向上传播时,会在海水界面发生全反射。这些海面反射波也称为鬼波,同样会被拖缆中的检波器接收,每个被记录的有效反射波都会伴随着鬼波的干扰。鬼波造成的陷频现象和低频能量损耗会影响地震记录分辨率,降低地震信号有效频带宽度,这极大地制约了传统拖缆技术的地震勘探质量。为消除鬼波的影响,一系列海上拖缆地震勘探的新方法逐步得以发展并被运用到实际勘探作业中。这些方法中,双检拖缆采集技术因为具有实施简单、效果显著的特点,尤其受到重视。区别于传统的海上拖缆,双检拖缆中用集成水检和陆检的检波器组代替单独的水检检波器,两种检波器被固定在同一位置。水检压力检波器记录检波点处由地震波引起的水声压力波场变化;陆检速度检波器记录检波点处速度波场变化。对两种检波器的输出信号进行合成,就可得到消除鬼波后的有效反射波信号。本论文的主要研究内容是海洋地震勘探双检拖缆系统中的几个关键技术,这些技术的研究成果主要用于指导双检拖缆系统的实际研制,除此以外也可将这些研究成果用于其他包含大规模传感器网络的系统中。本文主要研究了数据采集、数据传输和系统同步这三个关键技术。数据采集技术研究中,本论文对压电式水听器、动圈式速度传感器和MEMS加速度传感器三种检波器的输出信号的读出电路进行研究,并结合Σ-△调制型ADC技术,实现高分辨率的模拟信号数字化通道。数据传输技术研究中,本论文首先对几种常用于地震勘探领域的数据传输技术进行了介绍,分析了双检拖缆相对于传统拖缆系统对传输数据率需求的提升,并结合现有的RS-485技术和SerDes技术提出了适用于双检拖缆的传输系统构架。此外,为降低船上数据读出电路的复杂度,本文对雷电接口(Thunderbolt)技术也进行了相应的研究。系统同步技术的研究,本论文主要从命令同步技术与时钟同步技术两方面进行探讨:在命令同步方面实现了基于命令回环的同步方案,在时钟同步方面研究了基于门控环形振荡器的时钟同步技术,并实现了门控时钟发生器的原型电路。为验证上述技术的可行性与可靠性,我们在实验室条件下搭建了用于关键技术测试的双检拖缆原型电路,并在原型电路上主要对采集系统、传输系统和系统同步这三项技术在功能和性能方面分别进行了一系列相关测试。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P631;P618.13
【部分图文】：
斜缆采集技术（又称为变深度缆采集）最早由Ｃ．Ｒａｙ于１９８２年提出，指的??是通过控制拖缆中检波器的沉放深度随检波器偏移距离的增大而增大，使拖缆倾??斜布置在水中，如图１．２所示［７］。由于检波器深度的不同，接受信号的频带也是??不同的，对应的探测岩层深度也不同。因此，斜缆采集数据的频带宽，不同深度??岩层均能获得较好的成像。同时，针对斜缆采集的地震资料，利用镜像偏移和联??合反褶积技术，可以有效实现鬼波压制［８］。??１３０ｍ??■＇?＂￣￣Ｍ?咖＂?＇??Ｔ￣?７＂??—＇５０ｍ?／??图１．２斜缆采集技术示意图??上下双缆采集技术，是将两条平行拖缆布置在同一水平位置、不同深度上实??现地震资料采集，如图１．３所示。一方面，上下双缆在不同的深度，相较于单缆??采集，接受信号的频带更宽，在低频部分也可以获得丰富的信息；另一方面，针??对上下双缆，可以通过稀疏反演技术、Ｆ－Ｋ域波场沿拓技术等方法实现鬼波压??制［９］。??？＾１?ｉ??图１．３上下双缆采集技术示意图??双检采集技术
斜缆采集技术（又称为变深度缆采集）最早由Ｃ．Ｒａｙ于１９８２年提出，指的??是通过控制拖缆中检波器的沉放深度随检波器偏移距离的增大而增大，使拖缆倾??斜布置在水中，如图１．２所示［７］。由于检波器深度的不同，接受信号的频带也是??不同的，对应的探测岩层深度也不同。因此，斜缆采集数据的频带宽，不同深度??岩层均能获得较好的成像。同时，针对斜缆采集的地震资料，利用镜像偏移和联??合反褶积技术，可以有效实现鬼波压制［８］。??１３０ｍ??■＇?＂￣￣Ｍ?咖＂?＇??Ｔ￣?７＂??—＇５０ｍ?／??图１．２斜缆采集技术示意图??上下双缆采集技术，是将两条平行拖缆布置在同一水平位置、不同深度上实??现地震资料采集，如图１．３所示。一方面，上下双缆在不同的深度，相较于单缆??采集，接受信号的频带更宽，在低频部分也可以获得丰富的信息；另一方面，针??对上下双缆，可以通过稀疏反演技术、Ｆ－Ｋ域波场沿拓技术等方法实现鬼波压??制［９］。??？＾１?ｉ??图１．３上下双缆采集技术示意图??双检采集技术
能看到应用双检拖缆技术最成熟的是挪威ＰＧＳ公司推出的ＧｅｏＳｔｒｅａｍｅｒ双检拖??缆采集系统，其中陆检部分使用的是基于ＭＥＭＳ技术的垂直速度检波器。??双检拖缆系统示意图如图１．５所示，检波器组中Ｈ表示水检压力检波器??（Ｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅ），Ｇ表示陆检速度检波器（Ｇｅｏｐｈｏｎｅ）?［ｎ１。区别于传统海上拖缆??系统，双检拖缆中用集成水检和陆检的检波器组代替单独的水检检波器，两种检??波器被固定在拖缆上同一检波点处。水检压力检波器利用压电效应记录检波点处??由地震波引起的水声压力波场变化，灵敏度高；陆检速度检波器则是通过机电转??换记录检波点处速度波场的变化，适应范围广。对两种检波器的输出信号利用一??定的算法进行数据合成，就可得到消除鬼波后的有效反射波信号。??海面??／?＼??／?＼??震源?／?、检波器组???拖缆??Ｖ＼．?／??，／?ｚ??＞有效反射波??＼?＼＼／?／／??、海面反射波??＼?／?（鬼波）???乂????图１．５双检拖缆地震勘探技术示意图??１．４．２双检拖缆技术的特点??１）消除鬼波??双检拖缆技术中利用集成水检和陆检的检波器组在同一时刻记录该检波点??处的地震波场，由陆检速度检波器记录垂直方向上由地震波引起的质点运动速度，??由水检检波器记录同一点由质点运动引起的水声压力变化。??水检记录的水压分量是无方向的标量信息
【参考文献】
本文编号：2879614
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P631;P618.13
【部分图文】：
斜缆采集技术（又称为变深度缆采集）最早由Ｃ．Ｒａｙ于１９８２年提出，指的??是通过控制拖缆中检波器的沉放深度随检波器偏移距离的增大而增大，使拖缆倾??斜布置在水中，如图１．２所示［７］。由于检波器深度的不同，接受信号的频带也是??不同的，对应的探测岩层深度也不同。因此，斜缆采集数据的频带宽，不同深度??岩层均能获得较好的成像。同时，针对斜缆采集的地震资料，利用镜像偏移和联??合反褶积技术，可以有效实现鬼波压制［８］。??１３０ｍ??■＇?＂￣￣Ｍ?咖＂?＇??Ｔ￣?７＂??—＇５０ｍ?／??图１．２斜缆采集技术示意图??上下双缆采集技术，是将两条平行拖缆布置在同一水平位置、不同深度上实??现地震资料采集，如图１．３所示。一方面，上下双缆在不同的深度，相较于单缆??采集，接受信号的频带更宽，在低频部分也可以获得丰富的信息；另一方面，针??对上下双缆，可以通过稀疏反演技术、Ｆ－Ｋ域波场沿拓技术等方法实现鬼波压??制［９］。??？＾１?ｉ??图１．３上下双缆采集技术示意图??双检采集技术
斜缆采集技术（又称为变深度缆采集）最早由Ｃ．Ｒａｙ于１９８２年提出，指的??是通过控制拖缆中检波器的沉放深度随检波器偏移距离的增大而增大，使拖缆倾??斜布置在水中，如图１．２所示［７］。由于检波器深度的不同，接受信号的频带也是??不同的，对应的探测岩层深度也不同。因此，斜缆采集数据的频带宽，不同深度??岩层均能获得较好的成像。同时，针对斜缆采集的地震资料，利用镜像偏移和联??合反褶积技术，可以有效实现鬼波压制［８］。??１３０ｍ??■＇?＂￣￣Ｍ?咖＂?＇??Ｔ￣?７＂??—＇５０ｍ?／??图１．２斜缆采集技术示意图??上下双缆采集技术，是将两条平行拖缆布置在同一水平位置、不同深度上实??现地震资料采集，如图１．３所示。一方面，上下双缆在不同的深度，相较于单缆??采集，接受信号的频带更宽，在低频部分也可以获得丰富的信息；另一方面，针??对上下双缆，可以通过稀疏反演技术、Ｆ－Ｋ域波场沿拓技术等方法实现鬼波压??制［９］。??？＾１?ｉ??图１．３上下双缆采集技术示意图??双检采集技术
能看到应用双检拖缆技术最成熟的是挪威ＰＧＳ公司推出的ＧｅｏＳｔｒｅａｍｅｒ双检拖??缆采集系统，其中陆检部分使用的是基于ＭＥＭＳ技术的垂直速度检波器。??双检拖缆系统示意图如图１．５所示，检波器组中Ｈ表示水检压力检波器??（Ｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅ），Ｇ表示陆检速度检波器（Ｇｅｏｐｈｏｎｅ）?［ｎ１。区别于传统海上拖缆??系统，双检拖缆中用集成水检和陆检的检波器组代替单独的水检检波器，两种检??波器被固定在拖缆上同一检波点处。水检压力检波器利用压电效应记录检波点处??由地震波引起的水声压力波场变化，灵敏度高；陆检速度检波器则是通过机电转??换记录检波点处速度波场的变化，适应范围广。对两种检波器的输出信号利用一??定的算法进行数据合成，就可得到消除鬼波后的有效反射波信号。??海面??／?＼??／?＼??震源?／?、检波器组???拖缆??Ｖ＼．?／??，／?ｚ??＞有效反射波??＼?＼＼／?／／??、海面反射波??＼?／?（鬼波）???乂????图１．５双检拖缆地震勘探技术示意图??１．４．２双检拖缆技术的特点??１）消除鬼波??双检拖缆技术中利用集成水检和陆检的检波器组在同一时刻记录该检波点??处的地震波场，由陆检速度检波器记录垂直方向上由地震波引起的质点运动速度，??由水检检波器记录同一点由质点运动引起的水声压力变化。??水检记录的水压分量是无方向的标量信息
【参考文献】
相关期刊论文 前7条
1 矣雷阳;孙晨;胡宗达;张忠山;于连忠;;一种用于地震检波器的新型MEMS加速度传感器[J];微纳电子技术;2015年07期
2 余本善;孙乃达;;海上宽频地震采集技术新进展[J];石油科技论坛;2015年01期
3 贺兆全;张保庆;刘原英;左黄金;常德双;曹雪锋;曾友爱;曾天玖;;双检理论研究及合成处理[J];石油地球物理勘探;2011年04期
4 刘宇;鞠文斌;刘羽熙;;MEMS加速度传感器计量检测技术的研究进展[J];计测技术;2010年04期
5 何香玲;;多谐振荡器的研究与仿真[J];电子技术;2009年02期
6 张宏乐,曹金栋;用于地球物理勘探的MEMS加速度传感器[J];石油仪器;2002年02期
7 安琪,陈虎城,张鹏杰,王砚方;高速门控时钟信号发生器[J];核电子学与探测技术;1998年02期
本文编号：2879614
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