用於海洋地震傳感器拖纜的質點運動傳感器的製作方法
2023-06-30 08:20:46
專利名稱：用於海洋地震傳感器拖纜的質點運動傳感器的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及地震測量系統和技術領域。更具體地說，本發明涉及用於海洋地震拖纜的質點運動傳感器的結構。
背景技術：
在地震勘探時，通過向地面附近的地下傳送聲能並檢測從地下巖層不同層之間的邊界反射的聲能來獲取地震數據。當位於邊界相對兩側的地層之間存在聲阻抗差異時聲能便被反射。對代表檢測到的聲能的信號進行解釋，以推斷地下構造的結構和組成。
在海洋地震勘探中(在水體中進行的地震勘探)，通常使用諸如空氣槍或空氣槍陣列等地震能量源向地下傳遞聲能。空氣槍或空氣槍陣列是在水中一個選定的深度被激勵，而通常空氣槍或空氣槍陣列由地震測量船拖拽。這同一個或另一個地震測量船還在水中拖拽一個或多個地震傳感器電纜，稱作「拖纜(streamer)」。一般情況下拖纜在船的後方沿著該拖纜被拖拽的方向伸展。通常，一條拖纜包括多個壓力傳感器，通常為水聽器，被以沿電纜的一定間距放置在電纜上的已知位置。是傳感器，它們產生與水的壓力或水中壓力的時間梯度(dp/dt)對應的光信號或電信號。拖拽一個或多個拖纜的船通常包括記錄設備用於記錄具有時間標註的信號，這些信號是由水聽器響應被檢測到的聲能而產生的。信號記錄被處理，如前面解釋的那樣推斷進行地震測量的位置下方地層的結構和組成。
海洋地震數據往往包括虛反射和水層多次反射。這是因為水與水面上方的空氣有顯著不同的聲阻抗，還因為通常水與水底(或海底)以下的地層有顯著不同的聲阻抗。虛反射和水層多次反射能按下述來理解。當空氣槍或空氣槍陣列被激勵時，聲能通常向下輻射，在那裡它穿過海底進入地下巖層。如先前解釋的那樣，一些聲能在地下巖層各層之間的地下聲阻抗邊界被反射。被反射的聲能通常向上傳播並最終被一個或多個拖纜上的地震傳感器檢測到。然而，在被反射的能量到達拖纜之後，它繼續向上傳播直至它達到水面。水面對向上傳播的聲能幾乎完全反射(反射係數約為-1)。所以，幾乎全部向上傳播的聲能將從水面反射並再次向下傳播，在那裡它可被拖纜中的傳感器檢測到。被水面反射的聲能的相位還將與向上傳輸的入射聲能相差180度。被表面反射的向下傳播的聲能通常稱作「虛反射」信號。虛反射信號造成特定頻率範圍內的另類「凹陷」，或者說能量衰減。
由水面反射的向下傳播的聲能與從地震能量源直接輻射的聲能一樣，可從水底反射和向上傳播，在那裡它可被拖纜中的傳感器檢測到。這同一向上傳播的聲能還將從水面反射，再次向下傳播。這樣，聲能在被衰減掉之前可能從水面和水底反射多次，造成所謂水層混響。這種混響能在被檢測的總聲能中有顯著的振幅，掩蓋從地下層邊界反射的聲能，從而使得由地震數據推斷地下結構和組成變得更加困難。
所謂「雙傳感器」電纜在本技術領域公知用於某些類型海洋地震測量中檢測聲(地震)信號。一個這樣的電纜被稱作「海底電纜」(OBC)，它包括多個水聽器位於沿電纜的彼此分離的位置，在電纜上還有多個地震檢波器，每個地震檢波器與一個水聽器基本上位於同一位置。地震檢波器響應與其耦合的介質的運動速度。通常，對於OBC，地震檢波器所耦合的介質是水底或海底。使用由雙傳感器電纜獲取的信號使得能採取特別有用的地震數據處理形式。這樣的地震數據處理形式通常利用這樣的事實，即虛反射信號與向上傳播的聲能相位基本相反。虛反射的相反相位使其在水聽器測量信號中與向上傳播的聲能相比表現為虛信號有相反的符號或極性，而由於地震能量在水面的相位反轉和傳播方向的反射，地震檢波器信號有基本相同的極性。儘管OBC提供的地震數據容易用於推斷地面的地下結構和組成，但如OBC的名字所意味的那樣，OBC被布設在海底。這樣，在較大地下區域上進行地震測量需要重複地布設、取回和再布設OBC。
在題為「多分量海洋地球物理數據收集的裝置和方法(Apparatusand Method for Multicomponent Marine Geophysical DataGathering)」的美國專利申請10/233,266號中公開說明了一類拖纜，它包括響應壓力的傳感器和響應質點運動的傳感器二者，該專利申請於2002年8月30日被提交，被賦予本發明的受讓人，在這裡被引用作為參考。在題為「利用運動傳感器和壓力傳感器數據的地震勘探方法(Method for Seismic Exploration Utilizing Motion Sensor andPressure Sensor Data)」的美國專利申請10/621,222號中公開說明了在雙傳感器拖纜中檢測到的信號中衰減虛反射和水層多次反射效應的技術，該專利申請於2003年7月16日被提交，被賦予本發明的受讓人，在這裡被引用作為參考。
拖纜中的質點運動傳感器不僅響應由地震能量引起的水的運動，而且響應穿過水體傳播的地震能量以外的其他能量源引起的拖纜電纜本身的運動。除了其他來源外，拖纜電纜的運動還可包括沿拖纜電纜的由機械運動引起的噪聲。這種與地震能量無關的電纜運動可能造成質點運動傳感器輸出中的噪聲，這可能使地震信號解釋變得困難。所以，希望提供一種具有運動傳感器的拖纜電纜，它能減小耦合於運動傳感器中的電纜噪聲，而同時又保持質點運動傳感器對地震能量的靈敏度。
發明內容
本發明的一個方面是一種地震傳感器，它包括至少一個質點運動傳感器以及一個適於穿過水體被移動的傳感器外套。質點運動傳感器被至少一個偏置裝置(biasing device)懸掛在傳感器外套內。在一個實施例中，選擇傳感器的質量和偏置裝置的力比(force rate)，使得在傳感器外套內的傳感器的諧振頻率在一個選定的頻率範圍內。
本發明的另一方面是一種海洋地震傳感器系統。根據本發明這一方面的傳感器系統包括一個適於由地震勘探船穿過水體拖拽的傳感器外套。在傳感器外套內有多個質點運動傳感器被懸掛在沿外套彼此分開的各位置。每個質點運動傳感器在該外套中由至少一個偏置裝置懸掛。在一個實施例中，選擇每個質點運動傳感器的質量和每個偏置裝置的力比，使得在傳感器外套內的每個傳感器的諧振頻率在一個選定的頻率範圍內。該系統可以包括沿外套放置在一個選定位置的至少一個壓力傳感器。
由下文的描述和所附權利要求，本發明的其他方面和優點將顯而易見。
圖1顯示根據本發明在地震拖纜中的一個質點運動傳感器的一個圖2顯示地震拖纜中的質點運動傳感器另一實施例的剖視圖。
圖3A顯示有多個運動傳感器的海洋地震拖纜中質點運動傳感器另一實施例的剖視圖。
圖3B顯示多個質點運動傳感器的與圖3所示不同的另一種結構的剖視圖。
圖4顯示包括根據本發明的傳感器的一個海洋地震測量系統示例。
具體實施例方式
在圖1的剖視圖中顯示放置在一段海洋地震傳感器拖纜中的地震傳感器的一個實施例。拖纜10包括由本技術領域公知的任何材料做成的外部外套12，用於封裝地震傳感器拖纜的部件。在本實施例中，外套12可由聚氨酯材料製成。本實施例中的外套12可包括一個整體強度部件(為清楚起見，圖1中未單獨畫出)。另一種作法是，拖纜10可包括一個或多個單獨的強度部件(未畫出)，用於沿拖纜10傳送軸向負荷。至少一個傳感器外殼14被放在外套12內沿外套的一個選定位置。典型實施例將包括多個放在沿外套12彼此分開的位置的這樣的傳感器外殼。傳感器外殼1 4可由諸如塑料(包括但不限於以商標LEXAN出售的那類塑料，這裡LEXAN是General Electric Co.，Fairfield，Connecticut，的註冊商標)，鋼或本領域普通技術人員公知的其他高強度材料製成。傳感器外殼14含有下文將解釋的地震質點運動傳感器的有效部件。優選地，傳感器外殼14包括槽26或其他形式的聲透明窗口，使在操作期間在其中懸掛拖纜10的水體內的質點運動能穿過傳感器外殼14側壁，在那裡能由質點運動傳感器20檢測到這種質點運動。本實施例中的質點運動傳感器20被剛性安裝在對流體密封的容器18內部，容器18可由塑料、鋼或本技術領域公知的其他適用材料製成。容器18排除流體與傳感器20的換能部件接觸。容器18的運動直接與質點運動傳感器20耦合，以將質點運動轉換成諸如電的或光的信號，這也如同本技術領域公知的那樣。運動傳感器20可以是地震檢波器、加速度計或本技術領域已知的響應加在傳感器20上的運動的其他傳感器。本實施例中的運動傳感器20可為地震檢波器，能產生與運動傳感器20的速度相關的電信號。
在本實施例中，優選地，外套12和傳感器外殼14被充以有一定密度的流體24，使得組裝的拖纜10近似於隨遇地漂浮在水中(圖1中未畫出)。用於填充外套12的流體可與用於填充傳感器外殼14的流體相同或不同。優選地，在容器18內的傳感器20的有效密度也使得組合的傳感器20和容器18近似於隨遇地漂浮在流體24中。優選地，流體24的粘滯度使得容器18相對於傳感器外殼14的運動(這是由容器18在外殼14內可回彈的懸掛造成的運動，下文將進一步解釋)被阻尼。在本實施例中，流體24可為合成油。
如本技術領域公知的那樣，在地震測量操作過程中拖纜10可以轉動。人們希望避免將拖纜轉動傳送給質點運動傳感器20。為解除拖纜10的轉動與質點運動傳感器20的耦合，在圖1的實施例中，容器18能被可轉動地安裝在傳感器外殼14內部。在這一實施例中的轉動安裝包括放在容器18相對兩側上的旋轉接頭16(swivel)，它們利用偏置裝置22將容器18可轉動地懸掛在傳感器外殼14的內部。在圖1的實施例中，旋轉接頭16可包括本技術領域公知的任何類型的電觸點，以保持穿過旋轉接頭16的電連接，不論容器18在外殼14內部的轉動取向如何。
容器18優選為被配重的(或者說有一個質量分布)，從而保持相對於地球重力的一個選定轉動取向。為了減小拖纜10的轉動向傳感器20傳送，對流體24的粘滯度的選擇，除了要對傳感器外殼14內的容器18的其他類型運動加以阻尼外，還應被選擇成使得在拖纜10以及相應地在外殼14被轉動時容器18基本上能避免被轉動。在本實施例中，流體24的粘滯度優選值在約50至3000釐沲(centistoke)。
圖1中所示結構配置在其中包括外殼14以容納傳感器容器18和傳感器20，這種結構配置與沒有單獨的傳感器外殼14的結構配置相比，可提供若干機械性好處。這些可能的好處包括更好地阻止在處置和使用拖纜10的過程中對傳感器20的損壞。然而，如下文將進一步解釋的那樣，根據本發明的傳感器系統的操作原理並不要求有單獨的外殼來封裝運動傳感器。可以構成其他實施例而沒有在外套12內部的單獨傳感器外殼14，在這種情況中，偏置裝置22被直接或間接地連接於外套12。
在本實施例中，外套12、外殼14和容器18的聲阻抗可以基本上與拖纜10周圍的水體(圖中未畫出)的聲阻抗相同。讓外套12、外殼14和容器18的聲阻抗基本上與周圍水體的聲阻抗匹配，將改善運動傳感器對穿過水體傳播的地震能量的響應。優選地，地震傳感器(包括外殼14和容器18)有在約750,000至3,000,000牛頓秒每立方米(Ns/m3)範圍內的聲阻抗。
如前文解釋的那樣，傳感器20被剛性耦合於容器18的內部。如前文解釋的那樣，容器18被偏置裝置22懸掛在外殼14的內部。在本實施例中，偏置裝置22可為彈簧，偏置裝置22的目的是保持容器18在外殼14內部的位置，並使外殼14的運動可回彈地耦合於容器18。因為容器18基本上隨遇地漂浮在外殼14的內部，所以本實施例中的彈簧不需要大的恢復力來使容器18懸掛在外殼14內的選定位置。
優選地，彈簧22應被選擇為具有足夠小的力比，從而使外殼14內懸掛的容器18的諧振頻率在一選定範圍內。選定範圍優選為小於約20Hz，更優選的是小於約10Hz。拖纜的高於諧振頻率的運動將被解除與容器18的耦合(因而與傳感器20解耦)。如本技術領域所知，諧振頻率將依賴於傳感器20和容器18的質量，並依賴於偏置裝置22的力比(稱作「彈簧負荷率」，意思是相對於變形距離的恢復力大小)。從地下通過水體傳播的地震信號將被傳送到傳感器20，然而，沿外套12傳輸的在諧振頻率以上的噪聲將被基本上解除與傳感器20的耦合。
在其他實施例中，可使用其他形式偏置裝置代替圖1中所示彈簧22。例如，可使用彈性體環(如下文針對圖2、3A和3B及4解釋的那樣)或類似物在外殼14內懸掛容器18。如圖1中所示彈簧22的情況那樣，每個彈性體環或其他偏置裝置的力比應使外殼14內容器18的諧振頻率在選定範圍內。在一些實施例中，該範圍少於20Hz，更優選的是小於約10Hz。儘管這裡具體說明的是彈簧和彈性體環，但應該清楚地理解，任何裝置，如果能提供一個與傳感器(或其容器)從一個隨遇的或靜止的位置運動的運動量相關的恢復力，則該裝置便可用作偏置裝置。偏置裝置的其他實例包括放在圓筒中的活塞，在該圓筒中有可壓縮流體，使活塞壓縮流體的運動造成一個趨向於將活塞推回靜止位置的力。
在本實施例中，傳感器20在容器18內被定向，使得當容器18保持前述基本恆定取向時傳感器20的取向基本垂直。如在本說明書中使用的「傳感器取向」是指傳感器20的主要敏感方向。如本技術領域所知，許多類型運動傳感器響應響一個選定方向的運動，並且基本上對沿著任何其他方向的運動不敏感。使傳感器20的取向保持基本垂直可降低對裝置保持與拖纜沿其長度轉動對齊的需求，並減小由於測量過程中拖纜10的瞬時扭轉所造成的傳感器20的靈敏度變化。保持傳感器20的基本垂直取向的目的是使得傳感器20的響應將主要與布放拖纜10的水體(圖1中未畫出)運動的垂直分量相關。如在這裡先前說明的美國專利申請10/621,222號中解釋的那樣，水體運動的垂直分量可用於確定地震波場的上行分量。如下文將參考圖3A和3B解釋的那樣，其他實施例包括多個運動傳感器，它們有沿著不同方向取向的敏感軸。
根據本發明的質點運動傳感器的另一實施例示於圖2的剖視圖中。在圖2所示實施例中，外套12能是與前一實施例基本相同的結構。本實施例中的傳感器外殼14也可與前一實施例中的相同。在本實施例中外套12的內部和外殼14的內部也可優選地填充粘滯度在約50至3000釐沲範圍內的流體24，如在前一實施例中那樣。如前一實施例中那樣，合成油可用作該流體。
在圖2的實施例中的運動傳感器可以是加速度計、地震檢波器或本技術領域公知的任何其他類型運動傳感器，如在圖1所示實施例中那樣。然而，如圖2中所示，傳感器20能被安裝在萬向支承16B上，在其中包括電旋轉接頭。萬向支承16B被安裝在萬向架16A內部。萬向架16A剛性耦合於傳感器容器18。傳感器18的外部結構能與前一個實施例中的傳感器容器(圖1中的18)類似。優選地，萬向支承16B在傳感器20重心上方與傳感器20耦合，從而使傳感器20能靠重力沿一選定方向取向。優選的選定方向使得所選定方向基本垂直，並對應於傳感器20的敏感方向。
在圖2所示實施例中，如上述針對圖1解釋的那樣，使用一個或多個偏置裝置將傳感器容器18懸掛在傳感器外殼14內。在本實施例中，偏置裝置能是彈性體或其他形式可回彈環22A。可回彈環22A應有可壓縮性，也稱作「硬度計」測量值或讀數(因而有等效的力比)，使得傳感器外殼14內的傳感器容器18的諧振頻率在選定範圍內。在一個實施例中，該諧振頻率的優選值小於約20Hz，或更優選的值小於約10Hz。可選地，傳感器容器18可使用彈簧(未畫出)懸掛在傳感器外殼14內，如前一個實施例中那樣。彈簧和彈性體環只是用於在傳感器外殼14內懸掛傳感器容器18的偏置裝置的兩個實例。使用彈性體環或其他形式可回彈環作為偏置裝置22A的一個好處在於當這種環如圖2中所示被配置時提供基本上無定向的恢復力，意思是，不管使傳感器容器18相對於傳感器外殼14沿什麼方向運動，由可回彈環施加的相應的恢復力總是將傳感器容器推回其靜止位置。結果，使用可回彈環作為偏置裝置能簡化根據本發明的地震傳感器的結構。
圖2中所示實施例有一個總體上呈圓柱狀的容器18，它由彈性體環22懸掛在外套12內。外套12本身可以基本上為圓筒形。容器18和外套12的準確形狀對本發明的操作原理並不重要。然而，使用裝入圓筒形外套12內的圓筒形容器，從而只由彈性體環22A將容器18懸掛在外套12內，這能簡化根據本發明的地震傳感器的構成。
如前文解釋的那樣，只需要將容器18懸掛在外殼18內，使得拖纜10的運動可回彈地(通過偏置裝置-本實施例中的彈性體環22A)與傳感器容器18耦合。通過彈性體環22A使拖纜10的運動耦合於容器18，這樣，與沿拖纜傳輸的某些類型聲噪聲相關的運動將基本上被解除與傳感器20的耦合。使拖纜運動與傳感器20解除耦合能改善在使用過程中檢測到的與懸浮拖纜10所在水體中的質點運動相關的信號的信噪比，對此將在下文中進一步解釋。
參考圖1和圖2描述的根據本發明的傳感器實施例包括拖纜內可轉動懸掛的質點運動傳感器的各種實現。如前面這些實施例中的運動傳感器可轉動懸掛使運動傳感器的敏感方向能保持沿著一個選定方向。現在將參考圖3A描述的另一個實施例包括多個運動傳感器，它們可以以不可轉動的方式懸掛在拖纜內部。圖3A顯示的運動傳感器容器19以偏置裝置懸掛在外套12內部。在圖3A的實施例中，偏置裝置可以是彈性體環22A，它們可與上文參考圖2解釋的彈性體環類似。彈性體環22A應該有一個硬度計讀數使得外套12內懸掛的容器19的諧振頻率在選定範圍內。在一些實施例中，諧振頻率小於約20Hz，而更優選的是小於約10Hz。外套12可以有與先前的實施例中基本相同的結構，包括一個整體強度部件(未單獨畫出)。外套12優選填充基本上如上文參考圖1和圖2解釋的流體。
圖3A中所示實施例包括三個單獨的質點運動傳感器，顯示在20X、20Y和20Z，每個被剛性耦合於容器19內部。三個運動傳感器20X、20Y和20Z每個被安裝在容器19內，使得每個運動傳感器20X、20Y和20Z的敏感軸沿不同方向取向。通常方便的是使運動傳感器20X、20Y和20Z每個沿相互垂直的方向取向，然而，運動傳感器的其他相對取向方式在本技術領域是公知的。如圖3A中所示多個運動傳感器的結構安排可以無需在拖纜12中提供對運動傳感器容器19的可轉動安裝，而且可以向拖纜提供沿不只一個方向檢測質點運動的能力。如在先前的實施例中那樣，在圖3A所示實施例中的運動傳感器20X、20Y和20Z可以是地震檢測器、加速度計或本技術領域公知的任何類型其他質點運動傳感器。還如先前的實施例中參考圖1和圖2所解釋的那樣，圖3A的實施例優選具有在其中有傳感器20X、20Y和20Z的容器19的有效密度，使得容器19基本上隨遇地漂浮在流體中，從而使需要由彈性體環22A增加的恢復力達到最小。
圖3A所示實施例包括三個安裝在單一容器19內的相互正交的運動傳感器。另一種作法是如參考圖3B解釋的那樣，使用彈性體環22A在外套12內懸掛單個運動傳感器(也示為20X、20Y和20Z)，每個傳感器有各自的容器19X、19Y和19Z，它們有選定的硬度計讀數，使得每個容器19X、19Y和19Z的諧振頻率小於約20 Hz，更優選的值是小於約10Hz。傳感器20X、20Y和20Z被安排成使得每個傳感器的敏感軸的取向沿著不同於另外兩個傳感器的方向。在一個實施例中，傳感器20X、20Y和20Z的敏感軸相互正交。在圖3B的實施例中，外套12優選填充流體24，基本上如同上文參考圖1和圖2解釋的那樣。
為了使用如圖3A和3B所示多個不可轉動傳感器判定地震能量的起源方向，人們希望有一個取向傳感器(未畫出)放置在質點運動傳感器附近。取向傳感器可包括三個相互正交的加速度計，由它們得到的測量值可用於確定地球重力相對於拖纜10的方向。其他實施例可包括三個相互正交的磁強計或一個陀螺儀，以確定拖纜相對於地球磁場或地球地理基性的取向。這種取向傳感器是本技術領域公知的。
本領域技術人員將容易看出，圖3A和3B中所示多傳感器結構安排還可以與圖1中所示可轉動安裝結構安排結合(例如包括圖1中的電旋轉接頭16)，以提供多個傳感器而每個傳感器的取向保持基本上沿著相對於地球重力的一個選定方向，參考圖1所解釋的實施例提供單個運動傳感器保持基本垂直取向。在將轉動安裝與多運動傳感器結合的一個實施例中，多個運動傳感器可被安排成使它們的敏感軸保持基本上相互正交，並且在一些實施例中傳感器之一保持基本垂直取向。
圖4中示意性顯示一個海洋地震測量系統的一個實施例，該系統包括根據本發明的質點運動傳感器。該系統包括地震測量船30，它適於穿過水體11拖拽一個或多個拖纜9。測量船30通常包括數據獲取與記錄系統32，它可包括導航設備以確定船30以及多個傳感器對36中每一個的地理位置，這些傳感器對36沿著一個或多個拖纜9放置在彼此分開的位置。數據獲取與記錄系統還可包括控制器，用於啟動地震能量源34。例如，源34可以是空氣槍、水槍、或這類槍的陣列。在本實施例中的每條拖纜9包括多個彼此分開的地震傳感器對36。每個傳感器對36包括至少一個響應壓力的傳感器，總體示為36B，每個可為水聽器。質點運動傳感器可以是上文參考圖1、2和3解釋的實施例中的任何一個。在圖4中所示具體實施例中，每個傳感器對36中的每個壓力傳感器36B和每一個質點運動傳感器36A基本上是在共同的位置，或者說它們的位置使得由每個壓力傳感器36B和運動傳感器36A檢測到的地震信號代表地下基本相同的部分。其他實施例可在每個傳感器對中包括不只一個壓力傳感器和運動傳感器。例如，在每個傳感器對中可包括多達8個單個壓力傳感器和8個單個運動傳感器。還有些實施例可包括一個或多個壓力傳感器，放置在一個或多個拖纜上的與每個質點運動傳感器不共位的位置。
根據本發明的地震傳感器和海洋地震數據獲取系統可以改善對水體中由地震波引起的質點運動的檢測，並可降低對由於地震拖纜電纜的運動引起的噪聲的靈敏度。
儘管已針對有限數量實施例描述了本發明，受益於這一說明的本領域技術人員將會理解，能設計出其他實施例，而它們不脫離這裡公開說明的本發明範圍。因此，本發明的範圍只受限於由所附權利要求定義的範圍。
權利要求
1.一種地震傳感器，包含至少一個質點運動傳感器；以及適於穿過水體被移動的傳感器外套，質點運動傳感器由至少一個偏置裝置懸掛在傳感器外套內。
2.權利要求1的地震傳感器，其中這至少一個質點運動傳感器的質量和偏置裝置的力比被選擇以便使傳感器外套內的傳感器的諧振頻率在預先確定的範圍內。
3.權利要求1的地震傳感器，其中傳感器外套被充以具有選定密度的流體，從而當傳感器外套被懸掛在水體中時傳感器外套基本上為隨遇漂浮。
4.權利要求3的地震傳感器，其中的流體有粘滯度在約50至3000釐沲範圍內。
5.權利要求1的地震傳感器，其中的運動傳感器被可轉動地懸掛在傳感器外套內，並有其質量分布使得該運動傳感器保持選定的轉動取向。
6.權利要求5的地震傳感器，其中的可轉動懸掛包括萬向支承，該萬向支承被支持在一個框架中，該框架通過至少一個偏置裝置與傳感器外套內部耦合。
7.權利要求5的地震傳感器，其中選定的取向基本上是垂直的。
8.權利要求5的地震傳感器，其中的可轉動安裝包含一個旋轉接頭，使至少一個傳感器和傳感器外殼能夠轉動同時保持通過該旋轉接頭的電接觸。
9.權利要求2的地震傳感器，其中的至少一個運動傳感器、傳感器外套以及流體，當它們組合在一起時，有聲阻在約750,000牛頓秒每立方米和約3,000,000牛頓秒每立方米的範圍內。
10.權利要求1的地震傳感器，其中的諧振頻率小於約20Hz。
11.權利要求1的地震傳感器，其中的諧振頻率小於約10Hz。
12.權利要求1的地震傳感器，其中的至少一個偏置裝置包含彈簧。
13.權利要求1的地震傳感器，其中的至少一個偏置裝置包含彈性體環。
14.權利要求1的地震傳感器，其中運動傳感器剛性地耦合於傳感器外殼內部，該傳感器外殼可轉動地安裝在傳感器裝配裝置中，該傳感器外殼通過至少一個偏置裝置與傳感器外套耦合。
15.權利要求14的地震傳感器，其中傳感器外殼包含至少一個聲透明窗口。
16.權利要求14的地震傳感器，其中傳感器外殼是由其密度基本上等於該流體密度的塑料製成的。
17.權利要求1的地震傳感器，其中的運動傳感器包含地震檢波器。
18.權利要求1的地震傳感器，其中的運動傳感器包含加速度計。
19.權利要求1的地震傳感器，其中的質點運動傳感器包含三個地震傳感器，每個傳感器的敏感軸沿不同的選定方向放置。
20.權利要求19的地震傳感器，其中各選定方向相互正交。
21.權利要求1的地震傳感器，其中的傳感器外套包含整體強度部件。
22.一種海洋地震傳感器系統，包含適於由地震測量船拖拽穿過水體運動的傳感器外套；在該傳感器外套內懸掛在沿外套的選定位置的多個質點運動傳感器，這多個質點運動傳感器由至少一個偏置裝置懸掛在該外套中，所選擇的這多個質點運動傳感器的質量和這至少一個偏置裝置的力比使得在傳感器外套內的這多個質點運動傳感器的諧振頻率在預先確定的範圍內；以及沿傳感器外套的一個選定位置放置的至少一個壓力傳感器。
23.權利要求22的地震傳感器系統，其中傳感器外套被充以具有選定密度的流體，使得當傳感器外套被懸掛在水體中時該傳感器外套基本上為隨遇漂浮。
24.權利要求23的地震傳感器系統，其中該流體的粘滯度在約50至3000釐沲範圍內。
25.權利要求22的地震傳感器系統，其中每個運動傳感器被可轉動地懸掛在傳感器外套內，並有質量分布使得每個運動傳感器保持一個選定的轉動取向。
26.權利要求25的地震傳感器系統，其中每個可轉動懸掛裝置包含萬向支承，這些萬向支承被支持在一個框架中，該框架通過至少一個偏置裝置與傳感器外套內部耦合。
27.權利要求25的地震傳感器系統，其中在多個運動傳感器中至少一個的選定取向基本上為垂直方向。
28.權利要求25的地震傳感器系統，其中每個可轉動安裝裝置包含一個旋轉接頭，適於使每個運動傳感器能充分轉動而同時通過該旋轉接頭保持電接觸。
29.權利要求23的地震傳感器系統，其中每個運動傳感器、傳感器外套以及流體，當它們組合起來時，有其聲阻抗在約750,000牛頓秒每立方米和3,000,000牛頓秒每立方米範圍內。
30.權利要求22的地震傳感器系統，其中的諧振頻率小於約20Hz。
31.權利要求22的地震傳感器系統，其中的諧振頻率小於約10Hz。
32.權利要求22的地震傳感器系統，其中至少一個偏置裝置包含彈簧。
33.權利要求22的地震傳感器系統，其中至少一個偏置裝置包含可回彈環。
34.權利要求22的地震傳感器系統，其中每個運動傳感器包含地震檢波器。
35.權利要求22的地震傳感器系統，其中每個運動傳感器包含加速度計。
36.權利要求22的地震傳感器系統，其中的多個運動傳感器包含三個運動傳感器，每個傳感器的敏感軸沿著一個不同的選定方向放置。
37.權利要求36的地震傳感器系統，其中這些不同的選定方向相互正交。
38.權利要求22的地震傳感器系統，其中的外套包含整體強度部件。
39.權利要求22的地震傳感器系統，進一步包含多個壓力傳感器、沿外套放置在基本上與運動傳感器共同的位置。
40.權利要求22的地震傳感器系統，其中的至少一個壓力傳感器包含水聽器。
41.一種海洋地震數據獲取系統，包含適用於多個地震傳感器拖纜的海洋地震測量船；在操作上耦合於測量船一端的多個地震傳感器拖纜，每個拖纜包含一個外套和多個質點運動傳感器，這多個質點運動傳感器分別被懸掛在傳感器外套內沿該外套的多個選定位置中的每個位置；以及多個壓力傳感器，它們被放置在沿每個拖纜彼此分開的位置。
42.權利要求41的地震系統，其中每個外套被充以具有選定密度的流體，使得當每個傳感器外套被懸掛在水體中時能基本上隨遇漂浮。
43.權利要求41的地震系統，其中每個運動傳感器相對於它的重心可轉動地懸掛在這多個外套之一內，使得每個運動傳感器保持選定的轉動取向。
44.權利要求41的地震系統，其中每個可轉動懸掛裝置包含萬向支承，這些萬向支承被支持在一個框架中，該框架通過至少一個偏置裝置與傳感器外套內部耦合。
45.權利要求42的地震系統，其中每個外套中的至少一個運動傳感器的選定取向基本上為垂直方向。
46.權利要求42的地震系統，其中每個可轉動安裝裝置包含一個旋轉接頭，適於使可轉動懸掛的傳感器能充分轉動而同時保持通過該旋轉接頭保持電接觸。
47.權利要求41的地震系統，其中的流體有粘滯度在約50至3000釐沲範圍內。
48.權利要求41的地震系統，其中每個運動傳感器、每個外套以及流體，當它們組合起來時，有其聲阻抗在約750,000牛頓秒每立方米和3,000,000牛頓秒每立方米範圍內。
49.權利要求41的地震系統，其中所選擇的每個質點運動傳感器的質量和每個偏置裝置的力比使得傳感器外套內每個質點運動傳感器的諧振頻率在一個預先確定的範圍內。
50.權利要求49的地震系統，其中該諧振頻率小於約20Hz。
51.權利要求49的地震傳感器系統，其中該諧振頻率小於約10Hz。
52.權利要求41的地震系統，其中每個偏置裝置包含彈簧。
53.權利要求41的地震系統，其中每個偏置裝置包含彈性體環。
54.權利要求41的地震系統，其中選定的運動傳感器組剛性耦合於傳感器外殼內部，每個傳感器外殼可轉動地安裝在多個外套之一內。
55.權利要求54的地震系統，其中每個傳感器外殼被充以液體，使得該外殼的有效密度基本上等於填充該外套的流體的密度。
56.權利要求54的地震系統，其中每個傳感器外殼包含至少一個聲透明窗口。
57.權利要求41的地震系統，其中每個運動傳感器包含地震檢波器。
58.權利要求41的地震系統，其中每個運動傳感器包含加速度計。
59.權利要求41的地震系統，其中選定的運動傳感器組包含三個運動傳感器，每個傳感器的敏感軸沿著一個不同的選定方向放置。
60.權利要求59的地震系統，其中這些選定的方向相互正交。
61.權利要求41的地震系統，其中每個外套包含整體強度部件。
62.權利要求41的地震系統，進一步包含沿每個外套放置的多個壓力傳感器，每個壓力傳感器放置在基本上與每個運動傳感器共同的位置。
63.權利要求62的地震系統，其中的壓強傳感器包含水聽器。
全文摘要
公開說明了一種地震傳感器，它包括至少一個質點運動傳感器以及一個適於穿過水體被移動的傳感器外套。該質點運動傳感器由至少一個偏置裝置懸掛在傳感器外套內。在一個實施例中，選擇傳感器的質量和偏置裝置的力比，使得傳感器外套內的傳感器的諧振頻率在預先確定的範圍內。
文檔編號G01V1/20GK1664618SQ20051005189
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月3日 優先權日2004年3月3日
發明者S·R·L·藤哈姆, A·施藤策爾 申請人:Pgs美洲公司