專利名稱：在多軸地震傳感器模塊中得出傾斜校正的地震數據的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及在具有沿多個軸布置的多個傳感元件的地震傳感器模塊中得出傾斜校正的地震數據。
背景技術：
地震勘測被用來識別地下組成，例如碳氫化合物儲層、淡水層、噴氣儲層(gas injection reservoirs)等。在執(zhí)行地震勘測時，地震源被布置于地表或海底之上的各個位置，地震源被激活以產生引入地下結構中的地震波。地震源的示例包括爆炸、氣槍，或者產生地震波的其他源。在海洋地震勘測的操作中，地震源能夠在水中拖曳。由地震源產生的地震波傳播到地下結構中，一部分地震波反射回到表面以由地震傳感器(例如，地震檢波器、水聽器等)接收。這些地震傳感器產生表示所測得的地震波的信號。來自地震傳感器的信號被處理以產生關于地下結構的組成和特性的信息。對于基于陸地的地震數據獲取，地震傳感器被植入地表之內。典型地，在垂直方向上傳播的地震信號有利于表征地下結構的組成。由于基于陸地的地震數據獲取布置典型地包括相對大量的地震傳感器，因而試圖在完全垂直的取向上植入地震傳感器通常是不切實際的。如果地震傳感器(例如地震檢波器)相對于垂直的取向傾斜，那么垂直的地震信號(也稱為“壓縮波”或“P波”)將被記錄具有減小的振幅。而且，在水平取向上的地震信號(也稱為“剪切波”或“S波”)將漏入壓縮波中，其中地震信號向壓縮波中的泄漏被看作噪聲。由于在基于陸地的地震數據獲取布置中的地震傳感器的傾斜是未知的并且可能隨機性地不同，因而噪聲在地震傳感器與地震傳感器之間將是非相干的，這使得難以通過執(zhí)行過濾來校正噪聲。

發(fā)明內容
總體上，根據實施例，地震傳感器模塊包括沿多個軸布置以在多個相應的方向上檢測地震信號的傳感元件。地震傳感器模塊還包括從傳感元件接收數據并確定軸相對特定取向的傾角的處理器。處理器還將使用所確定的傾角來組合從傳感元件接收的數據以得出對于特定取向的傾斜校正的地震數據。其他或另選的特征根據下面的描述、附圖和權利要求書將變得顯而易見。


圖1示出了根據某些實施例的包括地震傳感器模塊的示例性勘測布置。圖2-3示出了地震傳感器模塊的示例性部署。圖4是根據實施例的地震傳感器模塊的示意圖。圖5是根據實施例的在圖4的地震傳感器模塊中得出傾斜校正的地震數據的方法的流程圖。
具體實現方式在下面的描述中，闡述了眾多的細節(jié)以便于本發(fā)明的理解。但是，本領域技術人員應當理解，本發(fā)明可以在沒有這些細節(jié)的情況下實現并且對所描述的實施例的眾多改變或修改是可能的。圖1示出了包括地震傳感器模塊102的陣列的示例勘測布置(分布)。根據某些實施例，地震傳感器模塊是各自包括處理器的多軸地震傳感器模塊，所述處理器執(zhí)行傾斜校正以獲得沿著垂直取向(垂直方向)的地震數據并且去除或降低因沿著水平取向傳播的地震信號漏入垂直的地震信號中所致的噪聲。更一般地，處理器能夠獲得沿著目標取向 (該目標取向可以是垂直取向、水平取向或任意其他取向)的地震數據，并且處理器能夠去除或降低因沿著其他取向傳播的地震信號漏入在目標取向上傳播的地震信號中所致的噪聲。地震傳感器模塊102通過通信鏈路104 (例如，該通信鏈路104可以采用電纜的形式)連接至相應的路由器106和108(也稱為“集中器”)?！凹衅鳌敝傅氖窃诳睖y數據獲取系統(tǒng)的節(jié)點之間路由數據的通信模塊。作為選擇，代替通過電纜進行有線通信，地震傳感器模塊102能夠進行與相應的集中器的無線通信。集中器108由通信鏈路110連接。由地震傳感器模塊102獲取的地震數據通過集中器106、108傳送到中央記錄站112(例如，記錄車)。記錄站112包括存儲子系統(tǒng)以存儲從地震傳感器模塊102收到的地震數據。記錄站112還負責管理地震傳感器模塊和集中器， 以及整個網絡。提供一個或多個地震源114，其中地震源114能夠被激活以將地震信號傳播到地表之下的地下結構之內，在該地表上部署了地震傳感器模塊102的配置。地震波由地下結構反射，所反射的地震波由在勘測分布中的勘測傳感器模塊接收。圖2示出了植入地表200之內的三個地震傳感器模塊102A、102B、102C。每個地震傳感器模塊102A、102B或102C包括具有尖端以使得植入容易的相應的植入部件(例如， 錨)202A.202B或202C。地震傳感器模塊102B被植入地表200之內以具有基本上垂直的取向(垂直方向)使得地震傳感器模塊102B沒有相對于垂直取向傾斜(傳感器模塊102B的 Z軸平行于垂直取向)。同樣示出了 X和Y軸，該X和Y軸是彼此正交并且正交于Z軸的水平的軸。地震傳感器模塊102C被植入成具有輕微的傾斜使得Z軸相對于垂直方向成角β。 地震傳感器模塊102Α相對于垂直方向具有較大的傾斜；實際上，地震傳感器模塊102Α未被正確植入以致側面擱置，使得Z軸相對垂直取向的偏差大于90°。如圖2所進一步描繪的，每個地震傳感器模塊102Α、102Β和102C都包括相應的處理器210Α、210Β和210C。每個處理器210Α、210Β或210C都能夠執(zhí)行根據某些實施例的傾斜校正以校正相應的地震傳感器模塊相對于垂直取向的傾斜。在傾斜校正之后，Ζ、Χ和Y 軸被正確地取向，如圖3所示。更具體而言，在圖3中，每個地震傳感器模塊210Α、210Β和 210C的Z軸大致地平行于垂直取向。結果，沿著Z軸的地震數據相對于垂直取向進行了傾斜校正。圖4示出了根據實施例的地震傳感器模塊102。地震傳感器模塊102具有界定其
5中能夠提供各種部件的內部腔室303的外殼302。所述部件包括分布沿著Z、X和Y軸的地震傳感元件304、306和308。在一種實施例中，地震傳感元件304、306和308可以是加速度計。地震傳感元件304、306和308與地震傳感器模塊102中的處理器210電連接?！疤幚砥鳌笨梢灾笀?zhí)行預定的處理任務的單個處理部件或多個處理部件。例如，處理部件可以包括專用集成電路(ASIC)部件或數字信號處理器。處理部件可通過固件或軟件來編程以執(zhí)行此類任務?！疤幚砥鳌边€可以包括濾波電路、模數轉換電路等(該“處理器”可以是處理電路的一部分或者在處理電路之外)。處理器210與其中能夠存儲由處理器210計算出的傾斜校正的地震數據214的存儲器件212連接。地震傳感器模塊102還包括能夠將傾斜校正的地震數據通過通信鏈路 104(該通信鏈路104可以是有線的或無線的鏈路)的遙測模塊216。根據某些實施例，不是發(fā)送全部三個軸上的傾斜校正的地震數據，而是只發(fā)送沿著單一軸(例如，Z軸)的傾斜校正的地震數據。結果，因為必須發(fā)送的地震數據的量減少了，因此節(jié)省了通信鏈路帶寬。 在一種實現方式中，遙測模塊216以一個單獨的遙測信道來發(fā)送Z軸的傾斜校正的地震數據，而不是以多個遙測信道來傳送全部三個軸的地震數據。短語“遙測信道”指的是通信鏈路帶寬的一部分，其可以是時間段、多個頻率中的特定一個等。進一步參考圖5，地震傳感元件304、306和308(例如，加速度計)記錄(在502) 相應的Z、X和Y三個軸上的地震信號(粒子運動信號)。同樣，每個地震傳感元件304、306 和308記錄重力場沿著相應的Z、X或Y軸的分量。由每個地震傳感元件記錄的重力場分量是DC分量。在另選的實現方式中，地震傳感元件304、306和308能夠通過三分量(3C)動圈式地震檢波器來實現。處理器210確定(在504)地震傳感元件304、306和308的傾角。各個相應的地震傳感元件的傾角通過提取來自地震傳感元件的記錄信號的DC分量(用g或重力來表示) 來確定。DC部件能夠通過取得所記錄信號相對于時間的均值，或者通過(使用低通濾波器) 過濾掉所記錄信號的高頻分量來提取。DC分量的反余弦提供了每個軸(Z、X或Y)相對于垂直取向的傾角。作為選擇，如果地震傳感元件304、306和308通過3C動圈式地震檢波器來實現，則能夠使用測斜儀來測量元件的傾角。如果地震傳感元件304、306和308被布置成完全彼此正交，那么地震傳感元件 304,306和308相對于垂直取向的傾角將是相同的值。但是，由于制造公差，地震傳感元件 304、306和308可能沒有完全彼此正交，使得傾角可能略有不同。一旦知道了地震傳感元件304、306和308的傾角，處理器210就將由地震傳感元件304、306和308記錄的地震數據分別旋轉(在506)至垂直取向以及兩個正交的水平取向。旋轉地震數據包括將所記錄的(傾斜的)地震數據外推到相應的垂直或水平取向，以及去除由其他取向(例如，水平取向)上的地震信號漏入沿著第一取向(例如，垂直取向) 的地震信號之內所引起的任何噪聲。然后，只有垂直的傾斜校正的地震數據通過地震傳感器模塊102發(fā)送(在508)。通過只發(fā)送垂直的傾斜校正的地震數據而不是水平的地震數據，通信鏈路寬帶得以節(jié)省。在另選的實施例中，不是只發(fā)送垂直的地震數據，而是能夠發(fā)送水平的傾斜校正的地震數據。 實際上，地震傳感器模塊102能夠通過記錄站112選擇性地編程或指示(例如響應于操作者的命令)來發(fā)送沿著特定取向的傾斜校正的地震數據。此外，操作者能夠選擇發(fā)送沿著一個或多個取向的非傾斜校正的地震數據，這對測試、故障查找或質量控制的目的可能是有用的。作為又一種選擇，不同的信號取向能夠由處于不同空間間距的不同的傳感器模塊來發(fā)送。例如，能夠為全部的傳感器模塊選擇垂直方向，以及能夠只為這些傳感器模塊的子集選擇水平方向。 在不同的實現方式中，根據某些實施例的技術能夠應用于只使用剪切波地震源 (例如，剪切波聲振子)的地震數據獲取布置中。結果，地震傳感器模塊將只在X和Y水平取向上記錄。如果地震傳感器模塊還包括羅盤或磁力儀，則能夠旋轉X和Y地震信號以對相對于任意目標方位角(例如，源-接收器方向或者垂直于源-接收器方向，以從由剪切波地震源產生的剪切波中獲得徑向的或橫向的能量)的傾角予以考慮。在旋轉之后，只有沿著一個方向的地震數據必須發(fā)送。 在相同的勘測中，還能夠激活壓縮波地震源，地震傳感器模塊記錄沿著垂直取向的地震信號。在這種情況下，只是垂直地震數據將由地震傳感器模塊傳輸以記錄在記錄站 112(圖 1)中。除了圖5所描繪的任務之外，另選的實現方式還能夠在任務502和504之間執(zhí)行地震傳感器模塊校準。此外，過濾能夠應用于任務502和504之間，和/或在506和508之間，以過濾掉例如地滾波噪聲的噪聲，所述地滾波噪聲是由地震源產生的地震源信號中沿著地面?zhèn)鞑ザ皇莻鞑サ降叵陆Y構之內的部分。雖然本發(fā)明已經針對有限數量的實施例進行了公開，但是得益于本公開內容的本領域技術人員應當意識到所述實施例的眾多的修改和變化。希望所附的權利要求覆蓋此類屬于本發(fā)明的真正主旨和范圍之內的修改和變化。
權利要求
1.一種地震傳感器模塊，包括沿多個軸布置以在多個相應的方向上檢測地震信號的傳感元件；以及處理器，用于從所述傳感元件接收數據；確定所述軸相對于特定取向的傾角；使用所確定的傾角來組合從所述傳感元件接收的數據，以得出對于所述特定取向的傾斜校正的地震數據。
2.根據權利要求1所述的地震傳感器模塊，還包括遙測模塊，以單一遙測信道來發(fā)送對于特定取向的傾斜校正的地震數據而不發(fā)送其他取向上的地震數據。
3.根據權利要求1所述的地震傳感器模塊，其中所述特定取向包括垂直取向。
4.根據權利要求1所述的地震傳感器模塊，其中所述處理器通過使用所確定的傾角來確定因沿其他取向傳播的地震信號所導致的漏入沿所述特定取向的地震信號中的噪聲，從而組合從所述地震傳感元件接收的數據。
5.根據權利要求4所述的地震傳感器模塊，其中所述特定取向是垂直取向，而所述其他取向是水平取向。
6.根據權利要求1所述的地震傳感器模塊，其中所述傳感元件是加速度計。
7.根據權利要求1所述的地震傳感器模塊，其中所述傳感元件沿三個正交的軸布置。
8.根據權利要求1所述的地震傳感器模塊，其中所述處理器用于提取由所述地震傳感元件所測得的地震信號的DC值，以確定所述傾角。
9.一種方法，包括通過沿著多個軸布置的多個地震傳感元件來記錄地震信號；旋轉所記錄的地震信號以對相對于目標取向的傾角予以考慮；以及通過通信鏈路發(fā)送沿著目標取向的旋轉的地震信號，而不通過通信鏈路發(fā)送在其他取向上的任何其他地震信號。
10.根據權利要求9所述的方法，其中通過通信鏈路發(fā)送沿著所述目標取向的旋轉的地震信號包括通過通信鏈路發(fā)送傾斜校正的垂直地震信號。
11.根據權利要求10所述的方法，還包括從所述傾斜校正的垂直地震信號去除噪聲。
12.根據權利要求11所述的方法，其中從所述傾斜校正的垂直地震信號中去除噪聲包括去除由于水平地震信號漏入沿著垂直取向的地震信號中而引起的噪聲。
13.根據權利要求10所述的方法，還包括確定所述地震傳感元件相對于垂直取向的傾角，其中所述旋轉基于所確定的傾角。
14.根據權利要求13所述的方法，其中確定所述地震傳感元件相對于垂直取向的傾角包括提取所記錄的地震信號的DC分量。
15.根據權利要求8所述的方法，其中通過多個地震傳感元件記錄地震信號包括通過多個加速度計記錄所述地震信號。
16.根據權利要求8所述的方法，其中旋轉所記錄的地震信號以對相對于目標取向的傾角予以考慮包括旋轉所記錄的地震信號以對相對于所述地震傳感器模塊的目標方位角的傾角予以考慮。
17.一種執(zhí)行地下勘測的系統(tǒng)，包括多個地震傳感器模塊，其中所述地震傳感器模塊中的至少一個包括沿多個軸布置以在多個相應的方向上檢測地震信號的傳感元件；以及處理器，用于從所述傳感元件接收數據；確定所述軸相對于特定取向的傾角；使用所確定的傾角來組合從所述傳感元件接收的數據以得出對于所述特定取向的傾斜校正的地震數據。
18.根據權利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個地震傳感器模塊還包括遙測模塊，以單一遙測信道發(fā)送對于所述特定取向的傾斜校正的地震數據而不發(fā)送其他取向上的地震數據。
19.根據權利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述特定取向包括垂直取向。
20.根據權利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述處理器通過使用所確定的傾角來確定因在其他取向上傳播的地震信號所導致的漏入沿著所述特定取向的地震信號中的噪聲，從而組合從所述地震傳感元件接收的所述數據。
全文摘要
一種地震傳感器模塊，包括沿多個軸布置以在多個相應的方向上檢測地震信號的傳感元件，以及接收來自傳感元件的數據并且確定軸相對于特定取向的傾角的處理器。所確定的傾角被用來組合從傳感元件所收到的數據以得出對于特定取向的傾斜校正的地震數據。
文檔編號G01V1/22GK102308230SQ201080006631
公開日2012年1月4日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權日2009年2月5日
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