• / 8
  • 下载费用:1 下载币  

海上地震勘探多缆定位技术研究

关 键 词:
海上 地震 勘探 定位 技术研究
资源描述:
  2009 年 8 月 第 44 卷   第 4 期  3 浙 江 省 嘉 兴 市 亚 太 路 778 号 5 号 楼 东 侧 501 室 ,314006本 文 于 2008 年 8 月 7 日 收 到 ,修 改 稿 于 2009 年 2 月 19 日 收 到 。本 项 研 究 受 国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 (2006 助 。· 采 集 技 术 ·海 上 地 震 勘 探 多 缆 定 位 技 术 研 究李 国 栋 3 ① ②   冯 海 泓 ①   黄 敏 燕 ①   徐 海 东 ①( ① 中 国 科 学 院 声 学 研 究 所 东 海 研 究 站 ,上 海 200032 ; ② 中 国 科 学 院 研 究 生 院 ,北 京 100039)李 国 栋 ,冯 海 泓 ,黄 敏 燕 ,徐 海 东 . 海 上 地 震 勘 探 多 缆 定 位 技 术 研 究 . 石 油 地 球 物 理 勘 探 ,2009 ,44 (4) :393~ 398摘 要   水 下 多 缆 定 位 系 统 采 用 标 、 声 学 设 备 、 测 深 计 、 磁 罗 盘 等 构 成 组 合 定 位 系 统 ,在 拖 缆 前 、 后 两 端 布放 标 ,在 每 条 拖 缆 间 隔 一 定 距 离 布 放 声 学 换 能 器 、 测 深 计 、 电 子 罗 盘 等 构 成 定 位 阵 元 ,具 有 实 时 性 、 相 对性 、 容 错 性 、 综 合 性 的 特 点 。 其 关 键 技 术 包 括 组 合 定 位 数 据 融 合 、 长 基 线 水 声 定 位 、 合 理 的 声 学 阵 型 设 计 、 大 容量 长 距 离 数 据 传 输 链 路 等 。 文 中 对 采 用 上 述 技 术 的 难 点 提 出 了 有 效 的 解 决 方 法 ,定 位 模 型 建 立 及 仿 真 试 算 结果 表 明 ,本 文 所 采 用 的 定 位 模 型 及 修 正 方 法 能 保 证 6 的 拖 缆 定 位 误 差 小 于 8m。关 键 词   海 上 地 震 勘 探   阵 形 设 计   水 下 定 位   误 差 分 析   数 据 融 合1   概 况经 过 几 十 年 的 勘 探 ,中 国 陆 上 大 型 构 造 油 气 藏基 本 被 发 现 并 进 行 了 开 发 。 未 被 发 现 的 油 气 藏 大 多是 埋 藏 深 、 低 渗 透 、 难 于 发 现 且 开 采 难 度 大 的 非 构 造油 气 藏 。 严 峻 的 勘 探 现 状 使 人 们 认 识 到 海 洋 油 气 勘探 开 发 的 重 要 性 。海 上 石 油 地 震 勘 探 的 基 本 思 路 是 通 过 记 录 和分 析 地 层 对 地 震 波 的 反 射 信 号 ,获 取 地 层 的 结 构 信息 。 图 1 为 海 上 石 油 勘 探 系 统 示 意 图 ,由 图 1 可见 ,海 上 石 油 勘 探 系 统 一 般 由 拖 船 、 水 下 拖 缆 、 、 气 枪 、 水 鸟 等 组 成 。 水 鸟 用 于 控 制 拖 缆 的 状态 和 深 度 ,尽 量 保 证 拖 缆 在 水 下 保 持 平 稳 和 统 一 深度 。 采 用 气 枪 作 为 震 源 ,产 生 地 震 波 ,在 地 层 中 遇到 波 阻 抗 界 面 发 生 反 射 ,安 装 在 拖 缆 上 的 检 波 器(通 常 为 压 力 传 感 器 ) 将 接 收 到 的 地 震 波 转 化 为 电信 号 。 拖 缆 中 的 传 输 链 将 信 号 传 送 到 船 上 的 记 录系 统 ,并 被 记 录 在 磁 带 上 。 这 些 数 据 处 理 后 的 结果 ,结 合 拖 缆 定 位 数 据 ,经 过 解 释 就 可 找 出 可 能 含油 气 的 地 质 储 集 体 。海 上 地 震 勘 探 水 下 多 缆 定 位 技 术 伴 随 20 世 纪80 年 代 海 洋 地 震 勘 探 技 术 而 发 展 ,它 是 海 上 地 震 勘探 技 术 中 的 一 项 关 键 技 术 。 精 确 的 拖 缆 定 位 可 以 保证 较 高 的 三 维 地 震 成 像 精 度 ,为 后 续 开 发 方 案 的 制定 提 供 可 靠 的 依 据 。 但 由 于 在 海 上 地 震 数 据 采 集时 ,拖 缆 长 度 达 到 数 千 米 ,受 海 流 影 响 ,其 位 置 时 时都 在 变 化 ,需 要 对 拖 缆 进 行 定 位 ,以 确 定 准 确 的 拖 缆位 置 。 本 文 对 海 上 石 油 勘 探 中 的 水 下 多 缆 定 位 原理 、 特 点 及 关 键 技 术 进 行 了 分 析 ,在 此 基 础 上 ,建 立了 海 上 地 震 勘 探 多 缆 定 位 模 型 ,并 给 出 了 误 差 仿 真结 果 。图 1   海 上 石 油 勘 探 系 统 示 意 图  394   石 油 地 球 物 理 勘 探 2009 年  2   水 下 多 缆 定 位 原 理图 2 为 水 下 多 缆 定 位 系 统 示 意 图 ,由 图 2 可 见 ,水 下 多 缆 定 位 系 统 采 用 标 、 声 学 设 备 、 测 深计 、 磁 罗 盘 等 构 成 组 合 定 位 系 统 。 在 拖 缆 前 、 后 两 端布 放 标 ,在 每 条 拖 缆 间 隔 一 定 距 离 布 放 声 学换 能 器 、 测 深 计 、 电 子 罗 盘 等 构 成 定 位 阵 元 。图 2   水 下 多 缆 定 位 系 统 示 意 图在 海 上 地 震 勘 探 中 ,由 于 多 缆 可 以 使 用 更 多 的定 位 装 置 ,从 而 为 水 下 拖 缆 的 高 精 度 定 位 提 供 了 可能 。 首 先 由 标 确 定 每 条 拖 缆 前 、 后 两 端 的 大地 坐 标 。 在 对 拖 缆 各 段 的 定 位 中 充 分 考 虑 了 拖 缆 定位 的 特 点 ,发 挥 多 种 定 位 手 段 的 优 点 以 提 高 水 下 拖缆 定 位 精 度 。 由 于 水 声 定 位 发 射 基 阵 近 似 在 一 个 平面 上 ,其 对 z 坐 标 的 定 位 误 差 较 大 ,因 此 目 标 阵 元 的深 度 信 息 是 通 过 压 力 传 感 器 直 接 获 得 的 。 通 过 结 合深 度 信 息 ,水 声 定 位 系 统 由 两 端 向 中 间 对 称 求 解 拖缆 各 段 x 坐 标 、 y 坐 标 。 又 由 于 拖 缆 上 阵 元 的 纵 向定 位 误 差 大 于 横 向 定 位 误 差 ,并 且 随 着 阶 数 的 增 加这 一 现 象 表 现 得 更 明 显 。 为 此 引 入 罗 盘 数 据 重 新 确定 拖 缆 的 纵 向 位 置 ,便 能 在 一 定 程 度 上 改 善 系 统 的定 位 精 度 及 提 高 系 统 的 可 靠 性 (图 3) 。图 3   水 下 多 缆 定 位 原 理3   水 下 多 缆 定 位 特 点水 下 多 缆 定 位 系 统 不 仅 仅 表 现 出 设 备 组 合 的 复杂 性 (包 括 统 、 声 学 系 统 、 罗 盘 、 测 深 仪 等 各种 测 量 系 统 ) ,而 且 还 具 有 以 下 特 点 :(1)实 时 性   海 上 石 油 勘 探 时 ,所 有 各 种 设 备 都在 运 动 ,无 论 是 检 波 点 还 是 震 源 点 都 随 时 间 变 化 ,因此 各 系 统 只 有 在 统 一 的 时 间 下 实 时 记 录 各 种 数 据 ,以 确 定 它 们 在 某 一 时 刻 所 有 各 点 的 位 置 。 同 时 ,定位 数 据 的 解 算 也 需 要 实 时 进 行 ,以 保 证 地 震 采 集 数据 的 实 时 解 释 ,辅 助 导 航 系 统 完 成 拖 船 的 导 航 。(2)相 对 性   除 拖 缆 前 端 和 后 端 统 是 测量 当 时 的 大 地 坐 标 外 ,其 他 各 种 测 量 系 统 测 得 的 都是 相 对 数 据 (如 某 一 点 到 另 一 点 的 相 对 距 离 、 角 度 ) ,从 而 推 算 出 所 有 各 点 的 坐 标 。(3)容 错 性   各 种 定 位 方 法 交 叉 进 行 ,即 所 有 各点 测 量 结 果 都 包 括 多 余 测 量 数 据 ,从 而 防 止 某 一 次测 量 出 现 故 障 时 ,影 响 整 个 系 统 的 正 常 运 行 。 同 时为 后 续 数 据 处 理 方 法 的 选 择 提 供 了 条 件 。(4)综 合 性   综 合 性 主 要 表 现 在 两 点 :一 是 海 上勘 探 中 各 系 统 同 时 作 业 ,相 互 协 作 ,共 同 完 成 海 上 石油 勘 探 (如 数 据 传 输 系 统 同 时 传 输 拖 缆 定 位 数 据 和地 震 勘 探 采 集 数 据 ) ;二 是 导 航 测 量 使 用 各 种 测 量 仪器 系 统 ,共 同 完 成 海 上 石 油 勘 探 测 量 工 作 。4   水 下 多 缆 定 位 系 统 关 键 技 术水 下 多 缆 定 位 误 差 的 大 小 取 决 于 多 种 因 素 ,包括 测 量 仪 器 的 性 能 、 测 量 的 密 度 和 结 构 (拖 缆 的 长 度和 间 隔 距 离 )以 及 环 境 因 素 (如 洋 流 影 响 ) 等 。 这 里针 对 现 有 条 件 ,分 析 影 响 水 下 多 缆 定 位 精 度 的 几 项关 键 技 术 。  第 44 卷   第 4 期 李 国 栋 等 :海 上 地 震 勘 探 多 缆 定 位 技 术 研 究 395    4. 1   组 合 定 位 数 据 融 合组 合 定 位 系 统 的 实 质 是 一 个 多 传 感 器 的 定 位信 息 优 化 处 理 系 统 ,因 此 数 据 融 合 技 术 就 成 为 组 合定 位 的 关 键 技 术 之 一 。 在 水 下 多 缆 定 位 中 可 以 同时 接 收 统 、 声 学 系 统 、 罗 盘 、 测 深 仪 等 测 量的 数 据 ,其 中 包 括 同 时 测 量 多 路 声 学 数 据 。 这 些 数据 加 上 已 知 阵 元 间 的 拖 缆 长 度 ,经 过 数 据 融 合 便 可确 定 阵 元 位 置 。 图 4 为 水 下 多 缆 定 位 数 据 融 合 示意 图 。数 据 融 合 采 用 的 技 术 有 卡 尔 曼 滤 波 器 、 神 经 网络 、 据 理 论 、 贝 叶 斯 推 理 方 法 等 。 这 里 介 绍 基于 卡 尔 曼 滤 波 器 的 拖 缆 定 位 数 据 融 合 。图 4   水 下 多 缆 定 位 数 据 融 合 示 意 图利 用 卡 尔 曼 滤 波 实 现 多 个 传 感 器 的 数 据 融 合 有两 种 途 径 ,一 种 是 标 准 的 集 中 式 卡 尔 曼 滤 波 ,另 一 种是 分 散 式 卡 尔 曼 滤 波 。 采 用 集 中 式 卡 尔 曼 滤 波 ,理论 上 可 以 获 得 系 统 状 态 的 最 优 估 计 ,但 是 在 实 际 应用 中 存 在 以 下 缺 陷 : ① 计 算 负 担 重 ,严 重 影 响 了 滤 波器 的 动 态 性 能 和 实 时 性 ; ② 传 感 器 数 据 的 集 中 处 理导 致 滤 波 器 的 容 错 性 较 差 。 由 于 以 上 的 局 限 性 ,多传 感 器 组 合 定 位 系 统 的 潜 力 无 法 充 分 发 挥 。 分 散 化滤 波 是 一 种 新 型 的 滤 波 器 结 构 ,它 是 解 决 系 统 状 态估 计 、 降 低 计 算 量 ,防 止 由 于 系 统 阶 次 很 高 时 带 来 数值 计 算 困 难 的 有 效 方 法 之 一 。在 众 多 的 分 散 化 滤 波 方 法 中 ,联 合 滤 波 器 设 计灵 活 、 计 算 量 小 、 容 错 性 能 好 ,只 需 进 行 简 单 、 有 效的 融 合 ,就 能 得 到 全 局 最 优 或 次 优 估 计 ,因 而 受 到重 视 。 联 合 卡 尔 曼 滤 波 器 的 基 本 思 想 是 在 诸 多 非相 似 的 子 系 统 中 选 取 一 个 信 息 全 面 、 输 出 速 率 高 、可 靠 性 绝 对 保 证 的 子 系 统 作 为 公 共 参 考 系 统 ,它为 主 滤 波 器 提 供 直 接 的 量 测 输 入 ,也 可 作 为 局 部 滤波 器 的 量 测 输 入 ,各 传 感 器 的 输 出 则 只 提 供 给 相应 的 局 部 滤 波 器 。 采 用 各 局 部 滤 波 器 并 行 运 行 ,可获 得 建 立 在 各 局 部 量 测 基 础 上 的 局 部 最 优 估 计 ,并将 这 些 局 部 最 优 估 计 在 主 滤 波 器 内 按 融 合 算 法合 成 ,从 而 获 得 建 立 在 所 有 量 测 基 础 上 的 全 局 最 优估 计 。4. 2   长 基 线 水 声 定 位在 多 缆 定 位 系 统 所 采 用 的 多 种 定 位 手 段 中 ,水声 学 定 位 最 为 关 键 ,水 声 定 位 误 差 是 水 下 多 缆 定 位系 统 误 差 的 主 要 来 源 。 图 5 为 长 基 线 水 声 定 位 的 原理 图 。 声 学 信 号 从 发 射 阵 元 z i ) 到 达 接 收阵 元 O 的 时 间 为 t i ,那 么 两 阵 元 之 间 的 直 线 距 离 达 式 为 Δ 1)其 中 c 为 海 水 中 声 传 播 速 度 。 两 阵 元 的 斜 距 公 式 又可 以 表 示 为 ( x - x i ) 2 + ( y - 2 + ( z - z i ) 2 (2)Δ ( x - 2 + ( y - 2 + ( z - 2 (3)式 (1) ~ 式 (3) 中 , i = 1 , … , N 。图 5   水 声 定 位 原 理O 为 目 标 阵 元 的 位 置 ,其 待 估 计 坐 标 为 ( x , y , z) ,其 接 收 声学 信 号 的 N 个 发 射 阵 元 分 别 为 T 1 ( , , , … , T N ( x N , y N , z N )由 于 水 下 多 缆 定 位 系 统 中 的 阵 元 深 度 信 息 是 通过 压 力 传 感 器 直 接 获 得 的 ,可 以 视 为 接 收 阵 元 坐 标中 的 一 维 信 息 已 知 (即 深 度 z = h) ,同 样 发 射 阵 元 坐标 中 的 深 度 信 息 也 可 以 通 过 相 同 方 法 获 得 (即 深 度z i = ,但 是 接 收 的 深 度 与 发 射 阵 元 的 深 度 不 同 ,这 时 的 声 学 定 位 数 学 模 型 为 准 三 维 的 。令 Δ h - 则 式 (3) 可 以 表 示 为Δ ( x - x i ) 2 + ( y - 2 +Δ 4) 2 xi x - 2 yi y =Δ Δ )令 Δ Δ Δ 取 N = 3 ,由 式 ( 5)可 得  396   石 油 地 球 物 理 勘 探 2009 年   2 x1 x - 2 y1 y=Δ Δ Δ 2 x2 x - 2 y2 y=Δ Δ Δ 2 x3 x - 2 y3 y=Δ Δ Δ )将 式 (6) 中 的 去 ,得( x + ( y = 12 (Δ Δ ( x + ( y = 12 (Δ Δ (7)将 式 (7) 表 示 成 矩 阵 的 形 式 X = [ x   y ] 12 (Δ Δ   12 (Δ Δ 阵 A 为 非 奇 异 可 逆 矩 阵 ,则 可 以 由 下 式 求 得 接收 阵 元 坐 标 的 x 轴 、 y 轴 方 向 的 值X = V (9)其 中 x 轴 方 向 的 只 值 为x = (Δ Δ ( - (Δ Δ ( 2[ ( ( - ( ( ](10)y 轴 方 向 的 只 值 为y = (Δ Δ ( - (Δ Δ ( 2[ ( ( - ( ( ](11)水 声 定 位 误 差 由 水 声 测 距 误 差 所 引 起 ,而 水 声测 距 误 差 主 要 来 源 于 测 时 误 差 和 声 速 误 差 。 由 于 多缆 定 位 测 量 环 境 的 深 度 、 温 度 和 盐 度 变 化 不 大 ,所 以声 速 误 差 较 小 。 测 时 的 基 本 方 法 是 相 关 函 数 法 ,即经 过 求 取 两 接 收 信 号 的 相 关 函 数 ,并 经 峰 值 检 测 而得 时 延 估 值 。 海 洋 声 信 道 为 多 途 信 道 ,当 信 号 带 宽有 限 时 ,其 相 关 函 数 的 主 瓣 占 有 一 定 宽 度 ,信 号 带 宽越 窄 ,主 瓣 越 宽 。 在 一 般 情 况 下 ,信 号 都 是 限 带 的 ,因 此 其 相 关 函 数 的 主 瓣 应 占 有 一 定 宽 度 。 在 存 在 多途 时 延 时 ,主 瓣 宽 度 就 成 为 多 途 时 延 分 辨 的 一 大 阻碍 。 如 何 提 高 多 途 条 件 下 时 延 分 辨 率 ,进 而 提 高 测时 精 度 就 成 为 提 高 水 下 多 缆 定 位 系 统 中 水 声 定 位 精度 的 关 键 问 题 。4. 3   合 理 的 声 学 阵 型 设 计声 学 阵 型 的 设 计 对 系 统 定 位 精 度 的 提 高 起 着 主要 作 用 。 图 6 为 多 缆 定 位 系 统 中 声 学 网 络 的 不 同 发图 6   多 缆 定 位 声 学 网 络 的 不 同 发 展 阶 段 示 意 图展 阶 段 示 意 图 ,由 图 中 可 见 ,早 期 只 在 拖 缆 前 部 布 放水 声 换 能 器 的 声 学 网 络 ,此 后 改 为 在 拖 缆 前 、 中 、 后部 分 别 布 放 声 学 网 络 ,然 而 没 有 声 学 网 络 的 部 分 定位 精 度 依 旧 较 低 ,从 而 影 响 整 个 系 统 的 定 位 精 度 。目 前 使 用 的 水 下 多 缆 定 位 系 统 多 采 用 全 缆 声 学 网络 ,从 而 使 定 位 精 度 大 为 提 高 。水 下 多 缆 定 位 系 统 采 用 全 缆 声 学 网 络 ,水 声 定位 所 能 达 到 的 精 度 直 接 取 决 于 时 延 测 量 和 声 速 测 量误 差 。 同 时 声 学 网 络 定 位 阵 型 对 系 统 定 位 精 度 也 有着 较 大 的 影 响 。 因 此 水 下 多 缆 定 位 阵 型 设 计 必 须 考虑 以 下 几 点 。4. 3. 1   边 缆 修 正由 于 对 每 阶 收 发 合 置 阵 元 定 位 阵 形 是 直 线 阵 ,仅 对 阵 前 方 小 区 域 范 围 内 的 阵 元 定 位 精 度 高 ,再 加上 拖 缆 阵 形 的 偏 移 (图 7) ,导 致 阵 型 边 缘 缆 上 阵 元 定位 精 度 低 ,并 在 下 一 阶 定 位 时 将 这 一 低 精 度 的 结 果 向下 一 级 传 播 ,最 终 导 致 系 统 整 体 定 位 精 度 下 降 。图 7   中 心 缆 与 边 缆 的 误 差 比 较为 了 改 进 系 统 定 位 精 度 ,文 中 采 用 同 道 相 邻 阵元 对 边 缆 上 阵 元 进 行 修 正 的 方 法 ,减 小 每 阶 收 发 合置 阵 元 低 定 位 精 度 对 整 体 定 位 精 度 的 影 响 。4. 3. 2   减 少 发 射 次 数在 每 次 水 声 信 号 的 接 收 时 都 将 引 入 声 信 号 时 延  第 44 卷   第 4 期 李 国 栋 等 :海 上 地 震 勘 探 多 缆 定 位 技 术 研 究 397    测 量 误 差 ,并 且 下 面 阵 元 进 行 声 学 定 位 是 在 上 一 次基 础 上 再 次 引 入 这 一 声 学 信 号 时 延 测 量 误 差(图 8) ,因 此 随 着 接 收 次 数 的 增 加 ,声 信 号 时 延 测 量误 差 对 阵 元 定 位 误 差 的 影 响 逐 步 加 大 。 为 了 克 服 这一 弊 端 ,必 须 减 少 水 声 信 号 的 发 射 次 数 。 虽 然 减 少发 射 次 数 可 以 有 效 地 提 高 系 统 定 位 精 度 ,但 在 实 际阵 形 中 的 发 射 次 数 受 到 发 射 阵 元 发 射 功 率 和 带 宽 的限 制 ,因 此 水 声 信 号 的 发 射 次 数 不 能 无 限 止 减 少 。图 8   发 射 次 数 对 定 位 精 度 的 影 响4. 4   大 容 量 长 距 离 数 据 传 输 链 路水 下 多 缆 定 位 数 据 传 输 是 通 过 多 级 链 路 完 成 的(图 9) ,每 隔 一 定 距 离 放 置 一 传 输 包 ,传 输 包 负 责 将测 量 数 据 通 过 有 线 方 式 传 回 主 机 系 统 。 随 着 地 震 勘探 精 度 要 求 的 提 高 ,道 数 越 来 越 多 ,数 据 传 输 量 越 来越 大 ,对 传 输 技 术 不 断 提 出 新 的 要 求 。 水 下 多 缆 定位 所 采 用 的 数 据 传 输 链 路 有 如 下 特 点 : ① 位 于 水 下受 外 界 干 扰 少 ,干 扰 主 要 来 源 于 传 输 系 统 自 身 的 串扰 ; ② 多 级 数 据 传 输 导 致 系 统 误 码 率 增 大 。 光 纤 、 双绞 线 均 可 作 为 有 线 传 输 的 介 质 。 光 纤 材 料 有 较 强 的抗 干 扰 能 力 ,重 量 轻 ,目 前 国 外 大 多 数 多 缆 定 位 系 统都 利 用 光 缆 传 输 数 据 。 但 光 纤 的 抗 折 强 度 差 ,接 口需 要 增 加 光 电 转 换 部 件 ,不 利 于 各 道 信 号 直 接 与 光纤 相 接 ,实 现 工 艺 复 杂 。 因 此 ,目 前 正 在 对 利 用 双 绞线 进 行 水 下 多 缆 定 位 数 据 传 输 进 行 研 究 ,但 这 种 传输 方 式 还 要 考 虑 数 据 的 产 生 、 传 输 、 存 贮 、 同 步 问 题和 远 程 供 电 问 题 。图 9   大 容 量 长 距 离 数 据 传 输 链 路 结 构 图5   定 位 模 型 建 立 及 仿 真 结 果本 文 设 计 的 水 下 多 缆 三 维 定 位 模 型 采 用 全 缆 声学 网 络 ,由 16 条 6 的 拖 缆 组 成 。 拖 缆 间 距 为100m ,阵 元 间 距 为 100m。 整 个 阵 形 包 括 接 收 换 能器 672 个 ,收 发 合 置 换 能 器 288 个 。 在 每 条 拖 缆 的前 端 和 尾 端 加 装 差 分 标 ,并 利 用 罗 盘 修 正 拖缆 法 线 方 向 的 定 位 精 度 。 由 于 拖 缆 前 3 后3 有 对 称 性 ,文 中 只 给 出 前 3 元 布 放 情 况(图 10) 。 前 3 行 分 为 10 阶 (“ 道 ” 为 各 个 拖 缆上 离 浮 标 距 离 相 等 的 阵 元 所 在 的 列 ;“ 阶 ” 为 收 发 合置 阵 元 所 在 的 道 以 及 接 下 来 所 有 的 接 收 阵 元 所 在的 道 ) 。在 定 位 模 型 中 ,收 发 合 置 阵 元 布 放 在 同 一 道 上 ,每 隔 几 道 接 收 阵 元 布 放 一 道 收 发 合 置 阵 元 。 收 发 合置 阵 元 和 接 下 来 的 数 道 接 收 阵 元 组 成 一 阶 ,接 收 阵元 的 阶 数 由 收 发 合 置 阵 元 的 发 射 功 率 和 整 体 阵 形 中的 频 率 分 配 来 确 定 。 根 据 实 际 换 能 器 性 能 , 选 择 前图 10   水 下 多 缆 三 维 定 位 系 统 阵 元 布 放 示 意 图 (前 3 阶 ,每 阶 中 包 括 3 道 阵 元 ,最 后 一 阶 包 括 4 道 阵元 ,每 一 阶 中 第 1 道 所 有 阵 元 均 为 收 发 合 置 阵 元 ,其余 道 所 有 阵 元 均 为 接 收 阵 元 。根 据 图 10 的 定 位 阵 形 ,采 取 由 声 学 阵元 、 磁 罗 盘 等 构 成 的 综 合 定 位 方 法 ,并 加 入 边 缆 修正 ,仿 真 得 到 的 系 统 整 体 定 位 精 度 如 图 11 所 示 。 其中 仿 真 条 件 为 : 定 位 误 差 服 从 均 值 为 0、 标 准差 为 2m 的 高 斯 分 布 ,时 延 测 量 误 差 服 从 0. 1~0. 3 均 匀 分 布 ,罗 盘 测 角 误 差 服 从 - 0. 5° ~0. 5° 之 间 均 匀 分 布 。 由 图 11的 结 果 可 看 出 ,本 文 所  398   石 油 地 球 物 理 勘 探 2009 年  图 11   系 统 整 体 定 位 精 度 仿 真 结 果定 位 模 型 为 四 元 直 线 阵 ,拖 缆 长 度 为 3缆 上 震 源 间 距 为 100m , 差 为 2m ,测 时 误 差 为 0. 3 的 定 位 模 型 及 修 正 方 法 能 保 证 6 的 拖 缆定 位 误 差 小 于 8m。6   结 束 语水 下 多 缆 定 位 系 统 采 用 标 、 声 学 设 备 、测 深 计 、 磁 罗 盘 等 构 成 组 合 定 位 系 统 ,在 拖 缆 前 、 后两 端 布 放 标 ,在 每 条 拖 缆 间 隔 一 定 距 离 布 放声 学 换 能 器 、 测 深 计 、 电 子 罗 盘 构 成 定 位 阵 元 ,具 有实 时 性 、 相 对 性 、 容 错 性 、 综 合 性 的 特 点 。 其 关 键 技术 包 括 组 合 定 位 数 据 融 合 、 长 基 线 水 声 定 位 、 合 理 的声 学 阵 型 设 计 、 大 容 量 长 距 离 数 据 传 输 链 路 等 。 通过 建 立 定 位 模 型 及 仿 真 试 算 表 明 ,本 文 所 采 用 的 定位 模 型 及 修 正 方 法 能 保 证 6 的 拖 缆 定 位 误 差小 于 8m。目 前 ,我 国 海 上 石 油 勘 探 和 开 采 工 作 ,不 是 直 接由 外 国 公 司 进 行 勘 探 就 是 购 买 国 外 的 设 备 。 国 外 进口 的 设 备 价 格 昂 贵 ,维 修 也 很 不 方 便 ,特 别 是 目 前 国外 水 下 多 缆 定 位 设 备 还 存 在 许 多 不 完 善 之 处 。 为此 ,2006 年 “ 863” 国 家 高 科 技 研 究 计 划 立 项 研 究 具有 自 主 知 识 产 权 的 水 下 多 缆 三 维 定 位 设 备 ,以 继 续丰 富 和 完 善 该 技 术 ,推 动 我 国 海 洋 地 震 勘 探 技 术 的发 展 。参 考 文 献[ 1 ]   A , . D Ex 6 t g , 2006 , 6~ 9[ 2 ]   of d 2001 ,2 :16~ 31[ 3 ]   D T 2005 ,23 :77~ 80[ 4 ]   A a 2000 ,27 :495~ 472[ 5 ]   I E E E,1981 :1077~ 1081[ 6 ]   . V , al f or D ]2001 :75~ 89[ 7 ]   N J V. in y d 1995 , (76) :43~ 57[ 8 ]   , P A A A to y d 1995 , ( 77) :90~ 96[ 9 ]   E , K. at Ex 6 t g ,2006 , 3250~ 3254.[10 ]   D. f 2002 :50~ 62[11 ]   吴 永 亭 ,周 兴 华 ,杨 龙 . 水 下 声 学 定 位 系 统 及 其 应 用 测 绘 ,2003 , 18~ 21[12 ]   王 权 ,程 鹏 飞 ,章 传 银 . 差 分 下 立 体 定 位 系 统 科 学 ,2006 , 18~ 20(本 文 编 辑 :刘 勇 )  2009 年 8 月 第 44 卷   第 4 期  作 者 介 绍袁 三 一   博 士 研 究 生 ,1983 年 生 ;2006 年 本 科 毕 业 于 江 汉 石油 学 院 勘 查 技 术 与 工 程 专 业 ;现 就 读 于 中 国 石 油 大 学(北 京 )资 源 与 信 息 学 院 ,主 要 从 事 地 球 物 理 反 演 、 地 震资 料 处 理 与 解 释 一 体 化 和 复 杂 介 质 波 动 方 程 数 值 模 拟等 领 域 的 学 习 和 研 究 ;曾 获 基 金 奖 、 孙 越 崎 科技 教 育 基 金 优 秀 学 生 奖 。李 国 栋   博 士 研 究 生 ,1978 年 生 ;2003 年 本 科 毕 业 于 辽 宁 工业 大 学 测 控 技 术 及 仪 器 专 业 ,2007 年 获 中 科 院 国 家 授 时中 心 测 试 计 量 技 术 及 仪 器 专 业 硕 士 学 位 ;现 在 中 科 院 声学 所 东 海 站 攻 读 博 士 学 位 ,研 究 方 向 为 水 声 定 位 技 术 。杨 勤 勇   高 级 工 程 师 ,1964 年 生 ;1985 年 本 科 毕 业 于 武 汉 地质 学 院 石 油 物 探 专 业 ,2006 年 获 吉 林 大 学 地 球 探 测 与信 息 技 术 专 业 博 士 学 位 ;主 要 从 事 地 球 物 理 实 验 、 地 震成 像 和 油 藏 综 合 地 球 物 理 技 术 研 究 及 科 技 管 理 工 作 。安   勇   博 士 ,讲 师 ,1973 年 生 ;1996 年 本 科 毕 业 于 石 油 大学 (华 东 )应 用 地 球 物 理 专 业 ,2005 年 获 中 国 科 学 院 地质 与 地 球 物 理 研 究 所 固 体 地 球 物 理 专 业 博 士 学 位 ;现 在中 国 石 油 大 学 (北 京 ) 资 源 与 信 息 学 院 从 事 信 号 分 析 和处 理 、 地 震 数 据 处 理 和 反 演 方 面 的 教 学 与 科 研 工 作 。黄 新 武   副 教 授 ,1972 年 生 ;1994 年 本 科 毕 业 于 江 汉 石 油 学院 物 探 专 业 ,1999 年 获 石 油 大 学 (北 京 ) 地 球 探 测 与 信息 技 术 专 业 博 士 学 位 ;现 在 中 国 地 质 大 学 工 程 技 术 学 院从 事 地 震 波 传 播 理 论 、 多 次 波 压 制 及 近 地 表 校 正 等 领 域的 教 学 与 科 研 工 作 。李 彦 鹏   高 级 工 程 师 ,中 国 地 球 物 理 学 会 、 A 员 ,1970 年 生 ;1991 年 本
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:海上地震勘探多缆定位技术研究
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-63679.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开