地球上的油氣資源約有5 0%儲(chǔ)藏在海洋中,全球已探明的海洋石油儲(chǔ)量約為540億噸,其探明程度遠(yuǎn)低于陸地油氣資源。因此,海洋油氣資源具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力,是石油勘探未來(lái)的希望。目前海上拖纜地震勘探技術(shù)在海洋油氣勘察中的應(yīng)用最為廣泛,傳統(tǒng)的海上拖攬系統(tǒng)中所用的檢波器是單一類型的水檢,檢波器被均勻排列在同一水平拖纜中,這種工作方式具有施工條件相對(duì)靈活、作業(yè)效率高的特點(diǎn)。但是,由于拖纜工作時(shí)檢波器陣列是處于一定的沉放深度上,海水的聲阻抗比空氣大,地震波向上傳播時(shí),會(huì)在海水界面發(fā)生全反射。這些海面反射波也稱為鬼波,同樣會(huì)被拖纜中的檢波器接收,每個(gè)被記錄的有效反射波都會(huì)伴隨著鬼波的干擾。鬼波造成的陷頻現(xiàn)象和低頻能量損耗會(huì)影響地震記錄分辨率,降低地震信號(hào)有效頻帶寬度,這極大地制約了傳統(tǒng)拖纜技術(shù)的地震勘探質(zhì)量。為消除鬼波的影響,一系列海上拖纜地震勘探的新方法逐步得以發(fā)展并被運(yùn)用到實(shí)際勘探作業(yè)中。這些方法中,雙檢拖纜采集技術(shù)因?yàn)榫哂袑?shí)施簡(jiǎn)單、效果顯著的特點(diǎn),尤其受到重視。區(qū)別于傳統(tǒng)的海上拖纜,雙檢拖纜中用集成水檢和陸檢的檢波器組代替單獨(dú)的水檢檢波器,兩種檢波器被固定在同一位置。水檢壓力檢波器記錄檢波點(diǎn)處由地震波引起的水聲壓力波場(chǎng)變化;陸檢速度檢波器記錄檢波點(diǎn)處速度波場(chǎng)變化。對(duì)兩種檢波器的輸出信號(hào)進(jìn)行合成,就可得到消除鬼波后的有效反射波信號(hào)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容是海洋地震勘探雙檢拖纜系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù),這些技術(shù)的研究成果主要用于指導(dǎo)雙檢拖纜系統(tǒng)的實(shí)際研制,除此以外也可將這些研究成果用于其他包含大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)中。本文主要研究了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)同步這三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究中,本論文對(duì)壓電式水聽(tīng)器、動(dòng)圈式速度傳感器和MEMS加速度傳感器三種檢波器的輸出信號(hào)的讀出電路進(jìn)行研究,并結(jié)合Σ-△調(diào)制型ADC技術(shù),實(shí)現(xiàn)高分辨率的模擬信號(hào)數(shù)字化通道。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)研究中,本論文首先對(duì)幾種常用于地震勘探領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進(jìn)行了介紹,分析了雙檢拖纜相對(duì)于傳統(tǒng)拖纜系統(tǒng)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)率需求的提升,并結(jié)合現(xiàn)有的RS-485技術(shù)和SerDes技術(shù)提出了適用于雙檢拖纜的傳輸系統(tǒng)構(gòu)架。此外,為降低船上數(shù)據(jù)讀出電路的復(fù)雜度,本文對(duì)雷電接口(Thunderbolt)技術(shù)也進(jìn)行了相應(yīng)的研究。系統(tǒng)同步技術(shù)的研究,本論文主要從命令同步技術(shù)與時(shí)鐘同步技術(shù)兩方面進(jìn)行探討:在命令同步方面實(shí)現(xiàn)了基于命令回環(huán)的同步方案,在時(shí)鐘同步方面研究了基于門控環(huán)形振蕩器的時(shí)鐘同步技術(shù),并實(shí)現(xiàn)了門控時(shí)鐘發(fā)生器的原型電路。為驗(yàn)證上述技術(shù)的可行性與可靠性,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室條件下搭建了用于關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試的雙檢拖纜原型電路,并在原型電路上主要對(duì)采集系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和系統(tǒng)同步這三項(xiàng)技術(shù)在功能和性能方面分別進(jìn)行了一系列相關(guān)測(cè)試。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P631;P618.13
【部分圖文】：

斜纜采集技術(shù)（又稱為變深度纜采集）最早由Ｃ．Ｒａｙ于１９８２年提出，指的??是通過(guò)控制拖纜中檢波器的沉放深度隨檢波器偏移距離的增大而增大，使拖纜傾??斜布置在水中，如圖１．２所示［７］。由于檢波器深度的不同，接受信號(hào)的頻帶也是??不同的，對(duì)應(yīng)的探測(cè)巖層深度也不同。因此，斜纜采集數(shù)據(jù)的頻帶寬，不同深度??巖層均能獲得較好的成像。同時(shí)，針對(duì)斜纜采集的地震資料，利用鏡像偏移和聯(lián)??合反褶積技術(shù)，可以有效實(shí)現(xiàn)鬼波壓制［８］。??１３０ｍ??■＇?＂￣￣Ｍ?咖＂?＇??Ｔ￣?７＂??—＇５０ｍ?／??圖１．２斜纜采集技術(shù)示意圖??上下雙纜采集技術(shù)，是將兩條平行拖纜布置在同一水平位置、不同深度上實(shí)??現(xiàn)地震資料采集，如圖１．３所示。一方面，上下雙纜在不同的深度，相較于單纜??采集，接受信號(hào)的頻帶更寬，在低頻部分也可以獲得豐富的信息；另一方面，針??對(duì)上下雙纜，可以通過(guò)稀疏反演技術(shù)、Ｆ－Ｋ域波場(chǎng)沿拓技術(shù)等方法實(shí)現(xiàn)鬼波壓??制［９］。??？＾１?ｉ??圖１．３上下雙纜采集技術(shù)示意圖??雙檢采集技術(shù)

斜纜采集技術(shù)（又稱為變深度纜采集）最早由Ｃ．Ｒａｙ于１９８２年提出，指的??是通過(guò)控制拖纜中檢波器的沉放深度隨檢波器偏移距離的增大而增大，使拖纜傾??斜布置在水中，如圖１．２所示［７］。由于檢波器深度的不同，接受信號(hào)的頻帶也是??不同的，對(duì)應(yīng)的探測(cè)巖層深度也不同。因此，斜纜采集數(shù)據(jù)的頻帶寬，不同深度??巖層均能獲得較好的成像。同時(shí)，針對(duì)斜纜采集的地震資料，利用鏡像偏移和聯(lián)??合反褶積技術(shù)，可以有效實(shí)現(xiàn)鬼波壓制［８］。??１３０ｍ??■＇?＂￣￣Ｍ?咖＂?＇??Ｔ￣?７＂??—＇５０ｍ?／??圖１．２斜纜采集技術(shù)示意圖??上下雙纜采集技術(shù)，是將兩條平行拖纜布置在同一水平位置、不同深度上實(shí)??現(xiàn)地震資料采集，如圖１．３所示。一方面，上下雙纜在不同的深度，相較于單纜??采集，接受信號(hào)的頻帶更寬，在低頻部分也可以獲得豐富的信息；另一方面，針??對(duì)上下雙纜，可以通過(guò)稀疏反演技術(shù)、Ｆ－Ｋ域波場(chǎng)沿拓技術(shù)等方法實(shí)現(xiàn)鬼波壓??制［９］。??？＾１?ｉ??圖１．３上下雙纜采集技術(shù)示意圖??雙檢采集技術(shù)

能看到應(yīng)用雙檢拖纜技術(shù)最成熟的是挪威ＰＧＳ公司推出的ＧｅｏＳｔｒｅａｍｅｒ雙檢拖??纜采集系統(tǒng)，其中陸檢部分使用的是基于ＭＥＭＳ技術(shù)的垂直速度檢波器。??雙檢拖纜系統(tǒng)示意圖如圖１．５所示，檢波器組中Ｈ表示水檢壓力檢波器??（Ｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅ），Ｇ表示陸檢速度檢波器（Ｇｅｏｐｈｏｎｅ）?［ｎ１。區(qū)別于傳統(tǒng)海上拖纜??系統(tǒng)，雙檢拖纜中用集成水檢和陸檢的檢波器組代替單獨(dú)的水檢檢波器，兩種檢??波器被固定在拖纜上同一檢波點(diǎn)處。水檢壓力檢波器利用壓電效應(yīng)記錄檢波點(diǎn)處??由地震波引起的水聲壓力波場(chǎng)變化，靈敏度高；陸檢速度檢波器則是通過(guò)機(jī)電轉(zhuǎn)??換記錄檢波點(diǎn)處速度波場(chǎng)的變化，適應(yīng)范圍廣。對(duì)兩種檢波器的輸出信號(hào)利用一??定的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)合成，就可得到消除鬼波后的有效反射波信號(hào)。??海面??／?＼??／?＼??震源?／?、檢波器組???拖纜??Ｖ＼．?／??，／?ｚ??＞有效反射波??＼?＼＼／?／／??、海面反射波??＼?／?（鬼波）???乂????圖１．５雙檢拖纜地震勘探技術(shù)示意圖??１．４．２雙檢拖纜技術(shù)的特點(diǎn)??１）消除鬼波??雙檢拖纜技術(shù)中利用集成水檢和陸檢的檢波器組在同一時(shí)刻記錄該檢波點(diǎn)??處的地震波場(chǎng)，由陸檢速度檢波器記錄垂直方向上由地震波引起的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度，??由水檢檢波器記錄同一點(diǎn)由質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)引起的水聲壓力變化。??水檢記錄的水壓分量是無(wú)方向的標(biāo)量信息
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2879614