海底系统

摘要

公开了一种地震数据采集系统。该系统可以包括至少第一壳体和第二壳体。第一壳体可以被配置为可拆卸地耦接到所述第二壳体。系统还可以包括各种部件，诸如一个或多个地震传感器、时钟或存储器。部件中的每个可以被布置在第一壳体或第二壳体之一中。

权利要求

1.一种地震数据采集系统，包括：

至少第一壳体和第二壳体，其中第一壳体被配置为可拆卸地耦接到第二壳体；以及多个部件，包括：一个或多个地震传感器；

时钟；以及

存储器，

其中所述多个部件中的每个被布置在第一壳体和第二壳体之一中，以及其中第一壳体和第二壳体限定用于接纳应力构件的通道，所述通道包括用于将所述地震数据采集系统耦接到所述应力构件的连接器，所述连接器在第一位置中是可配置的，在所述第一位置中应力构件能够在部署期间自由穿过所述通道。

2.如权利要求1所述的地震数据采集系统，其中第一壳体与第二壳体的物理耦接至少将第一壳体中的第一部件电耦接到第二壳体中的第二部件。

3.如权利要求1所述的地震数据采集系统，其中第一壳体和第二壳体之一包括电源。

4.如权利要求1所述的地震数据采集系统，进一步包括电接口，其中将第一壳体与第二壳体物理地耦接创建所述电接口。

5.如权利要求1所述的地震数据采集系统，其中第一壳体和第二壳体中的至少一个包括配置为与应力构件耦接的连接器。

6.如权利要求1所述的地震数据采集系统，其中所述连接器在如下位置中是可配置的：第二位置，在所述第二位置中所述连接器耦接到应力构件以便于地震数据采集系统的部署。

7.如权利要求1所述的地震数据采集系统，其中所述地震数据采集系统被配置为经由部署应力构件接收时钟信号。

8.如权利要求7所述的地震数据采集系统，其中时钟是从时钟，并且经由部署应力构件接收到的时钟信号是由配置为使从时钟同步的主时钟生成的。

9.如权利要求1所述的地震数据采集系统，其中地震传感器包括加速度计、地震检波器以及水听器中的一种或多种。

10.一种地震数据采集系统，包括：

第一壳体，包括一个或多个地震传感器；

第二壳体，包括时钟和存储器，其中第一壳体被配置为可拆卸地耦接到第二壳体；以及通过第一壳体和第二壳体形成的连接器，其中所述连接器被配置为在应力构件与第一壳体和第二壳体中的至少一个之间创建连接，所述连接器在第一位置中是可配置的，在所述第一位置中所述连接器在部署期间不夹紧所述应力构件。

11.如权利要求10所述的地震数据采集系统，其中第一壳体与第二壳体的物理耦接将所述一个或多个地震传感器电耦接到时钟和存储器中的至少一个。

12.如权利要求10所述的地震数据采集系统，其中第二壳体进一步包括电源。

13.如权利要求10所述的地震数据采集系统，其中所述连接是物理连接、电连接或感应连接中的至少一种。

14.如权利要求13所述的地震数据采集系统，其中所述连接器驻留在第一壳体和第二壳体中的至少一个的外部，并且便于所述地震数据采集系统的物理部署。

15.如权利要求10所述的地震数据采集系统，其中时钟被配置为从部署应力构件接收同步信号，其中所述同步信号是从耦接到部署应力构件的主时钟接收的。

16.一种地震数据采集系统，包括：

至少包括第一电接口的第一壳体和包括第二电接口的第二壳体，其中第一壳体被配置为可拆卸地耦接到第二壳体；以及多个部件，包括：

一个或多个地震传感器；

时钟；以及

存储器，

其中第一壳体和第二壳体限定用于接纳应力构件的通道，所述通道包括用于将所述地震数据采集系统耦接到所述应力构件的连接器，所述连接器在第一位置中是可配置的，在所述第一位置中应力构件能够在部署期间自由穿过所述通道，其中所述多个部件中的每个被布置在第一壳体和第二壳体之一中，以及其中第一壳体与第二壳体的物理耦接将第一电接口电连接至第二电接口。

17.如权利要求16所述的地震数据采集系统，其中第一壳体和第二壳体之一包括电源。

18.如权利要求17所述的地震数据采集系统，其中第一壳体包括一个或多个地震传感器，并且其中第二壳体包括时钟、存储器和电源。

19.如权利要求16所述的地震数据采集系统，其中电的第一电接口和第二电接口被配置为交换数据信号、电力、时钟信号和控制信号中的至少一种。

说明书

海底系统

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 该申请要求于2015年5月12日提交的题为“OCEAN BOTTOM SYSTEM”的美国专利申请号14/710373的优先权，以及于2014年5月13日提交的题为“OCEAN BOTTOM SYSTEM”的美国临时申请号61/992684的权益，通过引用将其全部内容并入本文以用于所有目的。

[0003] 发明背景

技术领域

[0004] 本发明通常涉及地震数据采集，并且更具体地涉及海底地震数据采集系统。

背景技术

[0005] 诸如石油和天然气的石油化学产品在社会中是普遍存在的，并且可以在从汽油到儿童玩具的一切事物中发现。正因为如此，对石油和天然气的需求仍然很大。为了满足这种高需求，重要的是探明地球中的石油和天然气储量。科学家和工程师进行“勘测”，除了别的之外，使用地震和其它波勘探技术发现地球内的油气藏。这些地震勘探技术通常包括用地震能量源(例如，炸药、气枪、振动器等)控制地震能量发射到地球中，以及用一个或多个接收器监测地球对地震源的响应，以便创建地球地下的图像。

[0006] 常规的海洋地震勘测通常涉及用地震船拖曳包括多个接收器的一个或多个拖缆线缆。每个接收器可以包括，例如，彼此相邻的压力传感器和/或质点运动传感器。压力传感器可以是，例如，记录地震波场的标量压力测量的水听器。质点运动传感器可以是，例如，记录地震波场的矢量速度测量的三分量地震检波器。通过观测由接收器(一个或多个)在勘测期间检测到的反射地震波场，可以获取与反射信号相关的地球物理数据，并且这些信号可以用于形成指示地球在勘测位置附近的组分的图像。

附图说明

[0007] 图1是例示根据本发明的实施例的海底地震传感器站中的示例性部件的框图。

[0008] 图2-5例示了根据本发明的实施例的用于地震传感器站(例如，图1的传感器站)的示例性壳体。

[0009] 图6例示了根据本发明的实施例的示例性地震勘测。

[0010] 图7例示了根据本发明的实施例的示例性线缆的横截面。

[0011] 图8例示了用于经由导电绳索传输信号的系统。

[0012] 图9例示了根据本发明的实施例的传感器部署船的示例性后甲板。

[0013] 图10例示了根据本发明的实施例的示例性小车(cart)。

[0014] 图11例示了根据本发明的实施例的地震船的后甲板上的集结(staging)区域。

[0015] 图12例示了根据本发明的实施例的用于部署海底地震传感器站的示例性自动化系统。

[0016] 图13A-D例示了根据本发明的实施例的海底地震传感器系统的示例性部署。

[0017] 图13E和13F例示了根据本发明的实施例的用于将传感器站耦接到绳索的方法。

[0018] 图14例示了根据本发明的实施例的用于部署地震传感器站的另一个系统。

[0019] 图15例示了根据本发明的实施例的海底地震传感器站系统的另一实施例。

[0020] 图16例示了根据本发明的实施例的示例性小车。

[0021] 图17例示了根据本发明的实施例的传感器绳索段的部署/收回。

[0022] 图18例示了将包括多个地震传感器站的传感器线缆段耦接到应力线缆的示例性方法。

[0023] 图19例示了根据本发明的另一实施例的海底地震传感器系统。

[0024] 图20A-C例示了根据本发明的实施例的分布式传感器系统的位置处的部件的示例性布置。

[0025] 图21是根据本发明的实施例的部署控制系统的示例性功能图。

具体实施方式

[0026] 在下文中，参照本发明的实施例。然而，应当理解本发明并不限定于具体描述的实施例。相反，以下特征和要素的任意组合，无论是否涉及不同的实施例，都被设想为实现和实施本发明。此外，在各种实施例中，本发明提供优于现有技术的许多优点。然而，虽然本发明实施例可以实现优于其它可能的解决方案和/或优于现有技术的优点，但是特定优点是否由给定的实施例来实现并不限制本发明。因此，以下的方面、特征、实施例和优点仅仅是说明性的，并且不被认为是随附权利要求的要素或限制，除非在权利要求(一个或多个)中明确记载。同样，提到“本发明”不应被解释为本文中公开的任何发明主题的概括，并且不应被视为是随附权利要求的要素或限制，除非在权利要求(一个或多个)中明确记载。

[0027] 本发明的一个实施例被实现为用于与计算机系统一起使用的程序产品。该程序产品的程序(一个或多个)限定实施例(包括这里描述的方法)的功能，并且可被包含在各种计算机可读介质上。说明性的计算机可读介质包括，但不限于：(i)永久存储在非可写存储介质(例如，计算机内的只读存储器设备，诸如由CD-ROM驱动器可读的CD-ROM盘)上的信息；(ii)存储在可写存储介质(例如，软盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘)上的可变信息；以及(iii)通过通信介质(诸如通过无线网络)传送到计算机的信息。后者实施例具体包括从互联网和其它网络下载的信息。这样的计算机可读介质，当执行处理本发明的功能的计算机可读指令时，代表本发明的实施例。

[0028] 通常，执行以实现本发明的实施例的例程可以是操作系统或特定应用、部件、程序、模块、对象或指令序列的部分。本发明的计算机程序通常由将通过本地计算机转化为机器可读格式并且因此可执行的指令的大量指令组成。此外，程序由要么本地驻留于程序要么在存储器或存储设备上发现的变量和数据结构组成。此外，在下文中描述的各种程序可以基于它们在本发明的具体实施例中所用于的应用来识别。然而，应当理解所遵循的任何特定的程序命名法仅仅是为了使用方便，并且因此，本发明不应限于仅在由这种命名法所识别和/或暗示的任何特定应用中使用。

[0029] 图1是例示根据本发明的实施例的海底地震传感器站100中的示例性部件的框图。如图1所示，传感器站100可以包括一个或多个地震传感器110和存储器设备120。地震传感器110可以包括传感器(诸如水听器、地震检波器、加速度计等)的任意数量和组合。在一个实施例中，传感器110可以包括配置为测量地震波的三个空间分量的三分量(3C)传感器。在一些实施例中，地震传感器110可以包括数字传感器，例如，微机电系统(MEMS)加速度计。数字传感器的例子在由Peter Maxwell等人于2009年3月16日提交的题为“Accelerometer Transducer Used for Seismic Prospecting”的美国专利6883638中公开。该专利的公开内容在此通过引用全部并入本文。使用数码传感器可以具有多个优点，包括执行自动校准的能力、降低传感器之间的制造差异、提高频率响应、在任意定向上的一致性能、小巧紧凑的包装等。

[0030] 在一个实施例中，地震传感器110可以包括压电传感器。压电传感器的例子在由Ken Kan Deng于2012年2月7日提交的均题为“Method and Apparatus for Sensing Underwater Signals”的美国专利申请号13/984255和美国专利申请号13/984266中公开。这两者专利申请的公开内容在此通过引用全部并入本文。

[0031] 存储器120优选是足够大到容纳期望量的地震数据的随机存取存储器。虽然存储器120被示为单个实体，但应当理解，存储器120实际上可以包括多个模块，并且存储器120可以存在于从高速寄存器和高速缓存到较低速度但较大的DRAM芯片的多个级别。

[0032] 在一个实施例中，传感器站110还可以包括定时设备/电路130和/或能量源140。在一个实施例中，定时设备130可以是配置为生成用于记录地震数据的定时信号的谐振器、水晶或振荡器。在一个实施例中，定时设备130可以被配置为独立地为地震传感器站生成时钟信号。在替代实施例中，定时设备可以配置为从主时钟接收外部时钟信号，并基于所接收的外部时钟信号为地震传感器站100生成时钟信号。

[0033] 能量源140可以被配置为向站100中的传感器110、存储器120、以及其它电子电路提供电力。在一个实施例中，能量源140可以是足够大到向站100提供用于地震勘测持续的电力的电池。在替代实施例中，可以从外部向传感器站100提供电力，如将在下面更详细地描述的。

[0034] 在本发明的一个实施例中，地震传感器站100可以包括深度和/或压力传感器150。深度或压力传感器150可以被配置为在部署和/或收回期间确定地震传感器站的深度。在一个实施例中，可以针对接通或断开地震传感器站来定义阈值深度。例如，在部署期间，地震传感器站100的传感器、存储器和其它电路可以不被供电，直到达到(如由深度/压力传感器
150所测量的)阈值深度。类似地，在收回期间，当达到阈值深度时，可以将地震传感器站的一个或多个电路断电。通过有选择地给地震传感器站100的一个或多个电路供电，本发明的实施例可以在记录地震数据操作期间保留电力并延长地震传感器站的寿命。

[0035] 图2、3、4、和5例示了根据本发明的实施例的用于地震传感器站(例如，图1中的传感器站100)的示例性壳体。如图2中所示，在一个实施例中，地震传感器站100可以包括单个集成壳体200。所有电子部件(诸如传感器、电池、存储器、和其它电路)可以被包含在壳体200内。在本发明的一个实施例中，地震传感器站可以被配置为经由绳索部署。因此，壳体
200可以包括限定为借此用于接纳绳索220的通道210。术语绳索被限定为被配置为与地震传感器站附接以便于多个地震传感器站的部署和收回的任何应力构件。绳索可以由任意类型的材料(其可以包括合成材料、天然材料、金属材料、或类似物、或其任意组合)制成。在替代实施例中，传感器站可以在没有绳索的情况下被部署，例如，经由远程操作的运载工具或仅仅通过将站落入水中。在其中未使用绳索的实施例中，通道210可以省略。

[0036] 图3例示了其中两个或更多个壳体被配置为彼此附接以形成完成的模块化传感器站的实施例。例如，如图3中所示，模块化站的第一模块壳体310可以是包括一个或多个地震传感器的传感器包(或模块)。第二模块壳体320可以是存储器和/或电池组(在下文中，简称为存储器包或存储器模块)。

[0037] 传感器模块310可以被配置为与绳索330上的存储器模块320耦接，从而形成固定到绳索330的模块化站。虽然模块化站被示为包括两个部件，但是在替代实施例中，模块化站可以包括任意数量的多个部件。例如，模块320可以通过将不同的存储器包耦接到不同的电池组来形成。通常，本发明的实施例涉及通过将两个或更多个不同的壳体彼此耦接以形成完整的站而形成的模块化站，其中耦接还可以使完整的站成为附连到部署绳索。

[0038] 在一个实施例中，模块310和320，当连接时可以关于绳索330彼此是不对称的。例如，存储器模块320可以明显比传感器模块310大。较大的壳体可以用于存储器模块320以允许用于包括足够大的电池和存储器设备的更大的空间。在本发明的一个实施例中，部件310和320中的一个或多个可以是流体动力学成形，以便于在部署和/或收回操作期间行进通过水柱。在一个实施例中，部件310和320的外壳还可以包括特征(例如，双头螺栓(stud)、夹板等(图3中未示出))以便于与海床更好的耦接，从而提高所采集的地震数据的质量。

[0039] 将传感器模块310耦接到存储器模块320可能涉及在预定位置将传感器模块310和存储器模块320夹紧到绳索330上。传感器模块310和存储器模块320的夹紧可能涉及将模块310和320的壳体上的一个或多个物理特征彼此接合和/或接合到绳索。此外，夹紧部件310和320还可以将相应的部件彼此电连接。在替代实施例中，部件310和320可以首先被耦接在一起，并且此后包括相结合的部件310和320的组装地震节点可以被附接到绳索，例如，经由通过连接的壳体310和320所限定的通道。

[0040] 图4是例示根据本发明的实施例的模块310和320的示例性部件的框图。如图所示，模块310可以包括地震传感器312，其可以对应于图1的传感器110。模块310还可以包括定时设备313，其可以对应于图1的定时设备130。传感器模块320可以包括能量源323和存储器322，其可以分别对应于图1中的能量源140和存储器120。传感器模块310和320可以包括图4中未示出的额外电路和设备。

[0041] 在一个实施例中，模块310和320各可以包括用以交换/传送由一个或多个地震传感器记录的地震数据、时钟信号、用于控制一个或多个设备的控制信号和/或电力的接口。例如，图4中模块310和320各自的电接口314和324可以被配置为将地震数据从传感器312传送到存储器322，以及将电力从能量源323传送到传感器312(和定时设备313)。在一个实施例中，将部件310和320的壳体物理耦接还可以创建接口314和324之间的电连接。在一个实施例中，接口314和324可以包括用于将用于传送由传感器312记录的地震数据的数据总线耦接到存储器322的连接器。接口314和324还可以包括用于配置为将电力从能量存储323传送到传感器包310中的一个或多个部件(例如，地震传感器312和计时设备313)的电力总线的连接器。在替代实施例中，公共总线可以用于在模块之间传送电力和数据。

[0042] 本发明的实施例不限于图4中例示的模块310和320中的部件的特定布置。在替代实施例中，本文考虑了在两个或更多个可连接模块中的地震传感器站的部件的任意布置。

[0043] 图5例示了本发明的另一实施例，其中地震传感器站500配备有用于将地震传感器站500耦接到绳索520的夹紧构件510和520。地震传感器站500可以具有图2中所示的单个集成壳体，或者在替代实施例中，地震传感器站500可以通过耦接图3中所示的多个壳体来形成。

[0044] 在本发明的一个实施例中，地震传感器站中的一个或多个部件可被集成到部署绳索上。例如，参照图5，部件540可以被集成在绳索530中。在一个实施例中，部件540可以包括一个或多个地震传感器。将壳体500连接到绳索530可以导致在部件540和壳体500内的部件之间创建物理、电、和/或感应连接。

[0045] 图6例示了根据本发明的实施例的示例性地震勘测。可以在海床611上部署多个自主传感器站610。虽然本文中参考了海底和海床，但是本发明的实施例不限于任何特定类型的水体。相反，可以在包括海洋、湖泊、河流等的任何海洋环境中使用本发明的实施。因此，使用术语海、海床、海底等在下文中应当广义理解为包括所有水体。

[0046] 如图6中所示，传感器站610中的两个或更多个可以经由相应的绳索或导线650部署在海底或海床上。在一个实施例中，绳索650可以由合成材料制成，所述合成材料具体相对于其所沉没于的水的预定义密度。在一些实施例，绳索650可以是无源绳索，即它可以不包括任何电导体。然而，在替代实施例中，绳索可以包括用于传送时钟信号、数据信号、控制信号和电力中的一种或多种的嵌入式导体。

[0047] 在一个实施例中，一个或多个地震传感器站610可以经由任何其它装置(例如，经由远程或自主操作运载工具(ROV或AUV)、通过从部署船落下它们、等等)被部署到海底611。在又一个实施例中，每个自主传感器站610可以配备有推进系统并编程为通过水柱导航到海底上的预定位置和从海底上的预定位置导航。如可以在图6中看到的，没有绳索的地震传感器站610的部署在障碍物附近的区域(诸如与石油钻机690相关联的区域680)中可以是有益的，以便避免绳索650在部署和/或收回期间与障碍物部件接触以及损坏障碍物部件。

[0048] 在一个实施例中，部署绳索的地震传感器站可以被耦接到集线器或浮标。例如，绳索段671和672被示出耦接到相应的集线器691和692。虽然集线器691和692被示出为浮动浮标，但是在替代实施例中，集线器691和692中的一个或多个可以被放置在海底上，或可以漂浮在水柱中的预定深度。在一个实施例中，集线器691和692可以包括高精度时钟。来自高精度时钟的时钟信号可以经由绳索650中的导体传送到传感器站610以便于时钟校正或在传感器站610处生成时钟信号。

[0049] 在一些实施例中，集线器691和692可以被配置为将电力、数据和/或控制信号传送给传感器站610。因此，集线器691和692可以配备有发电和或能量存储设备和/或用于执行质量检查和实现预定义操作协议的控制逻辑，等等。在一些实施例中，从集线器发送的信号可以被使用，例如，以给传感器站电池充电、以执行质量/站健康测试、以接通/断开站等。在一些实施例中，集线器设备可以配备有全球定位卫星(GPS)设备和/或无线电发射器/接收器设备，以便于确定集线器的位置和/或便于与集线器设备通信。

[0050] 在其中绳索650被配置为传送信号的实施例中，尾部端子设备615可以被设置在绳索650的端部。分离的头部端子设备还可以被设置在集线器设备中，其中海水可以用于耦接头部和尾部端子设备。在一些实施例中，集线器设备可以被省略。例如，绳索段673被示出为没有相关联的集线器设备。

[0051] 在本发明的一个实施例中，高精度时钟可以被包括在每个地震传感器站610中。在替代实施例中，高精度时钟信号可以经由外部主时钟提供给在地震传感器站中实现的从定时设备。主时钟可以位于可以沿着绳索650以预定义间隔放置的设备618中或集线器设备上。在一个实施例中，设备618可以只包括高精度时钟。在替代实施例中，设备618可以包括其它部件，诸如电源。在又一个实施例中，设备618可能是“超级站”，即，具有地震传感器站610的所有部件，以及可以用于向其它附近的地震传感器站610提供时钟信号的高精度时钟的设备。

[0052] 再次参照图6，源船620可以被配置为在进行地震勘测的同时拖曳地震源621。在一个实施例中，地震源621可以是被配置为朝向海床611将压缩空气冲击波释放进水柱中的气枪(或多个气枪)。如图6所示，压缩空气冲击波生成可以朝向海床611向下行进并且穿透和/或从海底表面反射的地震波622。来自地下的反射可以由传感器站610记录为地震数据，其此后可以被处理，以形成地下各层的图像。这些图像可以由地质学家进行分析以识别可能包括烃或感兴趣的其它物质的区域。

[0053] 在本发明的一个实施例中，在采集地震数据的同时可以同时操作多个源船620。在其中使用多个源船的实施例中，源船可以被配置为根据同时源制度来操作它们相应的源。例如，在两个或更多个源船上的源可以被配置为基本上同时或以预定义延迟发射地震能量，使得在从两个或更多个源的地震能量的发射的持续时间中至少存在一些重叠。

[0054] 在本发明的一个实施例中，部署绳索650可以包括被配置为传送时钟信号的单个导体。可以从集线器设备或从设备618传送时钟信号，如上所述。图7例示了根据本发明的实施例的示例性线缆650的横截面。如图所示，绳索650可以包括由绝缘层652包围的导电线651。绝缘层652可以由强度构件653(例如纤维或其它合成材料)包围。

[0055] 在本发明的一个实施例中，设备可以感应地耦接到绳索(诸如图7所示的绳索)中的导体。图8例示了用于经由导电绳索650传输信号的系统。主命令和控制设备810可以被配置为控制电流互感器811以便在导电绳索650中感应地生成电流信号。在一个实施例中，主命令和控制设备810可以位于集线器设备处或在设备618中(参见图8)，并且可以被配置为在导电绳索650中生成时钟信号。

[0056] 可以通过电流互感器821检测导电绳索650中的电流信号，电流互感器821可以感应地向站电流换能器820生成信号，从而将信号从导电绳索传送到传感器站。阻抗830可以被包括在导电绳索650的端部上以便匹配负载和抑制可能会产生噪声的信号反射。如先前所描述的，海水可提供一种连接导电绳索的头部和尾部端子的装置。

[0057] 图9例示了根据本发明的实施例的传感器站部署船的示例性后甲板。船可以被配置为经由绳索部署和/或收回海底传感器系统。如图所示，后甲板可以包括站存储结构910、线缆存储结构920以及集结区域930。在一个实施例中，站存储结构910可以是配置为存储地震传感器站的一个或多个部件的任意尺寸的货物集装箱。站存储结构可以包括用于供电以给电池充电和从存储器下载地震数据等等的布置。在一个实施例中，站存储结构可以包括用于一个或多个站部件的分离区域，例如用于存储站传感器模块的第一区域和用于存储站存储器模块的第二区域。在一个实施例中，站存储结构包括用于放置一个或多个小车的布置，每个小车在其中包含多个站模块。小车可以包括用于电池充电、数据下载、质量保证、等等的接口。站模块小车被在下面更详细描述。

[0058] 线缆存储结构920可以是配置为存储可以用于部署地震传感器站的一个或多个线缆的货物集装箱、线缆槽、线缆卷轴等。集结区域930可以用于在部署之前将模块化传感器站中的一个或多个部件彼此耦接和/或耦接到绳索。集结区域还可以用于在勘测之后在传感器站收回期间从绳索解耦传感器站和/或解耦模块化传感器站的部件。在一个实施例中，集结区域930可以包括部件，例如，机械、工具、等等，以便于地震传感器站(例如，绳索松弛设备、用于引导线缆的斜道或导管、等等)的部署和收回。

[0059] 如前所述，站存储结构910可以被配置为容纳多个小车，其中每个小车可以包含多个传感器站部件。图10例示了根据本发明的实施例的示例性小车1050。小车1050可以包括用于接纳传感器站部件的多个槽1050。在一个实施例中，每个小车可以包括多个垂直堆叠的槽托盘1054。每个小车可以要么单独包括传感器模块、单独包括存储器/电池模块，要么包括传感器模块和存储器/电池模块的组合。每个槽可以电耦接到接口1052。接口1052可以用于从传感器模块下载地震数据、给电池模块中的电池充电、对部件(诸如传感器、存储器、电池)执行质量保证测试、等等。

[0060] 图11例示了根据本发明的实施例的地震船的后甲板上的集结区域。如图所示，线缆卷轴1170可以用于将线缆部署到水中。在图11中所示的实施例中，模块化地震传感器站的第一模块1171可以永久地附接到绳索。绳索可以被从线缆卷轴1170投射到集结区域，其中第二模块1172可以在部署之前被耦接到第一模块1171。在一个实施例中，第一模块1171可以是传感器模块并且第二模块372可以是存储器模块。

[0061] 第二模块1172可以经由小车1050(还见图10)从存储结构(例如，图9的结构910)收回。虽然永久附接的第一模块1171在图11中例示，但是在替代实施例中，绳索可以不包含任何永久附接的部件。在这样的实施例中，传感器站部件可以经由小车1150从存储区域收回。站部件可以在部署之前被在集结区域处彼此耦接以及耦接到绳索。在替代实施例中，站部件可以在另一位置处(例如，在存储结构中)彼此耦接，并且经由一个或多个小车带到集结区域。可以设置小车路径或轨道以将小车安全传送到集结区域。此后，可以在部署之前在存储区域处将完全组装的站耦接到绳索。

[0062] 在收回期间，包括地震传感器站的线缆可以被接纳在集结区域中。在集结区域处，传感器站可以从绳索解耦，传感器站的各个模块可以被解耦并装载在到小车上和传送到相应的存储位置。被收回的线缆可以在其被收回时传送到线缆存储区域/结构。

[0063] 图12例示了根据本发明的实施例的用于部署海底地震传感器站的示例性自动化系统1200。如图所示，系统1200可以包括线缆存储设备1210、多个海底传感器站920A-C、以及绳索1230。在一个实施例中，线缆存储设备1210可以是绞车。替代地，线缆存储设备1210可以是线缆槽，或配置为存储线缆的任何其它结构。线缆1230可以由具有相对于水的预定义浮力的合成材料制成。在一些实施例中，如上所述线缆1230可以是导电线缆。

[0064] 多个海底地震传感器站1220可以被存储在容器1240中。在一个实施例中，容器1240可以是由塑料、金属等中的一个或多个的任意组合制成的管。容器1240可以包括第一端1243，其可以包括用于接纳来自线缆存储设备1210的绳索1230的凹槽。容器1240还可以包括的第二端1244，从第二端1244可以部署和/或收回地震传感器站。

[0065] 如图12中所示，多个地震传感器站1220可以被装载到绳索1230上。例如，在一个实施例中，地震传感器站1220可以包括通道1221，通过通道1221可以将传感器站1220串到绳索1230上。在替代实施例中，传感器站1220可以包括用于接纳绳索1230的连接器，例如，循环连接器。

[0066] 在本发明的一个实施例中，容器1240可以包括用于与传感器站1240耦接以用于数据下载、电池充电、等等的装置。例如，在一个实施例中，感应设备1241可以邻近地震传感器站1220(图12中的站1220A)设置。在替代实施例中，连接器1242可以被设置为与传感器站(图12中的站1220B)直接电耦接。在替代实施例中，多个连接器1242可以形成配置为与容器中的每个站连接并访问站以用于电池充电、数据下载、等等的传送总线。在又一个实施例中，传感器站可以被配置为与机载计算机无线通信，以传送所采集的地震数据。

[0067] 地震传感器系统1200的部署可以通过发起绳索1230在水中的部署而开始。在一个实施例中，在部署期间，绳索1230可以被配置为移动通过通道1221，而基本上不将传感器站1220从它们在容器1240中的位置移动。在预定的时间间隔处或在已经部署绳索的预定长度之后，地震传感器站1220之一可以被配置为紧夹绳索和从容器1240部署。例如，在图12中，地震传感器站1220C可以首先被部署，随后是站1220B，并且然后是站1220A。

[0068] 在本发明的一个实施例中，当部署时，地震传感器站沿着绳索1230的部署可以基于传感器站之间的预定义间距。例如，绞车控制器可以被配置为确定部署期间已经发生的绞车的匝数。绞车的匝数可以确定已经部署的绳索的长度。基于已经部署的绳索的长度或自上一地震传感器站部署以来已经部署的绳索的长度，信号可以被发送到下一地震传感器站以紧夹绳索。例如，风控制器可以确定自站1220C部署以来绞车的匝数。当绞车控制器的匝数达到与自站1220C部署以来所部署的绳索的预定义长度相关联的预定数量时，信号可以被发送到站1220B以紧夹绳索。到地震传感器站以紧夹绳索的信号可以经由感应设备1241、经由连接器1242或经由无线命令感应地发送。

[0069] 在地震传感器系统1200的收回期间，绞车1210可以被配置为通过容器1240卷起绳索1230。当地震传感器站在收回期间进入容器1240时，它们可以被配置为释放绳索1230，从而停止在容器内的期望位置处。在一个实施例中，站1220可以被配置为在例如经由感应元件1241或电连接器1242检测到感应或电耦接时，释放绳索。在替代实施例中，站1220可以包括用以确定与另一站1220的接近度或与所述另一站1220的接触的传感器。因此，当地震传感器站达到与另一地震传感器站的预定义距离内时，或者如果地震传感器站检测到与另一地震传感器站接触，则绳索1230可以被释放。

[0070] 虽然地震传感器系统1200被示出为包括单个绞车1210、单个绳索1230和三个地震传感器站，但是在替代实施例中，地震传感器系统可以包括配置为从任意数量的容器1240部署任意数量的绳索的任意数量的绞车，所述任意数量的容器1240可以包括任意数量的地震传感器站。

[0071] 图13A-D例示了根据本发明的实施例的海底地震传感器系统的示例性部署。如图所示，部署可以通过在水中部署绳索1230来开始。绳索1230可以包括锚1310。图13B例示了第一传感器站920C的部署。部署可以由部署控制器(未示出)启动，所述部署控制器可以使站1220C紧夹绳索1230。

[0072] 在第一站1220C的部署之后，部署控制器可以确定自站1220C部署以来已经部署的绳索的长度。当实现所部署绳索的期望长度时，部署控制器可以用信号通知站1220B紧夹绳索和部署，如图13C所示。在站1220B的部署之后，部署控制器可以类似地在已经部署期望数量的绳索之后部署站1220A，如图13D所示。

[0073] 在本发明的一个实施例中，部署控制器可以被配置为在部署期间使站1220沿着绳索等间距。然而，在替代实施例中，部署控制器可以逐渐减少或否则改变绳索上的站之间的距离。例如，参考图13B，部署控制器可以使站1220C和1220B紧夹绳索使得在它们之间存在25米的距离。此后，部署控制器可以用信号通知站1220A紧夹绳索使得在站1220A和1220B之间存在50米的距离。

[0074] 图13E和13F例示了根据本发明的实施例的用于将传感器站耦接到绳索的方法。还示出了包括元件1331、1332和1333的耦接机构的示例。在图13E的实施例中，元件1331、1332和1333被定位成使得绳索1320不由站紧夹，并且因此通过站自由部署。图13F例示了耦接机构的第二配置，其中元件1331、1332和1333被定位成使得绳索1320被紧夹，从而使得站成为附接到绳索。

[0075] 在本发明的一个实施例中，可以设置连接器1340。如图13E所示，当站没有附接到绳索时，连接器1340被配置为从站突出，其可以导致与元件(例如图12的连接器1242)电接触，这便于访问站以用于数据下载、电池充电等。在图13F的配置中，该连接器可以当站被附着到绳索和部署时缩回站。

[0076] 图14例示了根据本发明的实施例的用于部署地震传感器站的又一系统1400。系统1400可以是自动化系统，其中站库(magazine)1410可以被配置为存储多个传感器站。站库
1410可以被配置为朝向绳索1420以预定义或受控方式弹出包含在其中的地震传感器站。地震传感器站1410可以在接触时紧夹绳索，并用绳索部署。例如可以使用如图5所示的绳索紧夹构件完成紧夹。

[0077] 图15例示了根据本发明的实施例的海底地震传感器站系统的另一实施例。如图15所示，地震传感器站系统可以包括传感器段1500，所述传感器段1500包括耦接到绳索1520的多个地震传感器站1510。地震传感器站1510可以对应于图1-5中例示的地震传感器站，并且可以包括类似的部件。在一个实施例中，地震传感器站1510可以是模块化地震传感器站，其包括彼此耦接的物理上不同的模块。在替代实施例中，地震传感器站1510可以通过在单个壳体中包括地震传感器、存储器、能量源和/或时钟的任意组合来形成。

[0078] 在本发明的一个实施例中，地震传感器站1510可以经由可以集成在绳索1520中的链路1530彼此电耦接。链路1530可以向和/或从传感器段1500的传感器站1510传送电力、数据、指令、等等。在一个实施例中，链路1530可以包括多个传输线。例如，第一多个传输线可以被配置为向和从传感器站1510传送数据，第二多个数据线可以被配置为向和从传感器站1510传送指令，并且第三一个或多个传输线可以向和从传感器站1510传送电力。在替换实施例中，相同的传输线(一个或多个)集合可以用来传送地震数据、指令和/或电力中的一个或多个。此外，虽然本文提到了单个链路1530，但是在替代实施例中，可以包括多个链路以向和从段1500的相应传感器站1510传送地震数据、指令和电力。

[0079] 在本发明的一个实施例中，当在地震勘测期间部署传感器段1500时可以不使用链路1530。当勘测正在进行时，每个地震传感器站1510可以收集其相应的地震数据并将地震数据存储在本地存储器中。在勘测的结尾，可以从勘测地点回收传感器段1500。在回收之后，链路1530可以用于经由链路回收地震传感器站1510中的地震数据。在一个实施例中，链路1530可以被用来在勘测期间将定时信号从集线器设备或从“超级站”设备传送给其它站，并且在勘测完成之后，该链路可以被用于访问节点以用于数据下载、充电、质量检查等。

[0080] 在本发明的一个实施例中，一个或多个绳索段可以在地震船的后甲板上运输时存储在卷轴小车上。图16例示了根据本发明的实施例的示例性小车1600。如图所示，小车1600可以包括卷轴1610和接口1620。当卷起到卷轴1610上时，传感器站1510可以经由链路(例如，图15的链路1530)被电耦接到接口1620。接口1620然后可以用于经由链路在传感器站1510上给电池充电、下载地震数据、执行质量保证测试、等等。

[0081] 多个卷轴小车(每个都包含一个或多个传感器段)可以被存储在地震船后甲板的传感器站存储区域中(参见图9的项910)。在部署和/或收回期间，卷轴小车可以经由小车路径、小车轨道等被运输到传感器站存储区域和/或从传感器站存储区域运输到工作区域。图17例示了根据本发明的实施例的传感器绳索段的部署/收回。如图所示，卷轴小车1500可以被带到地震船的后甲板的工作区域。还示出的是从线缆卷轴1720突出到工作区域的应力构件/线缆1710。在一个实施例中，传感器线缆段可以在部署之前从小车1600退绕并在一个或多个位置处耦接到应力线缆1710。

[0082] 图18例示了将包括多个地震传感器站1870的传感器线缆段1850耦接到应力线缆1810的示例性方法。如图所示，线缆段1850可以以容许线缆段1850相对于应力线缆1810有一些松弛的方式在耦接点1851处耦接到应力线缆1810。一个或多个地震传感器站1870可以存在于两个耦接点1851之间的传感器线缆段1850上。

[0083] 在收回期间，应力线缆1810可以被卷起到地震船的工作区域，并装载到卷轴1820上。在工作区域处，地震线缆段可以从应力线缆1810脱离和加载到小车1600上以待存储。

[0084] 图17还例示了松弛和/或凿槽设备1770。设备1770可以是配置为将线缆引导入水，并在设备1771的第一侧1771和第二侧1772上维持不同水平的张力的捏滑轮(pinch sheave)和/或导管。在一个实施例中，第一侧1771上的张力可以显著低于第二侧1772上的张力。

[0085] 在本发明的替代实施例中，可以省略应力线缆1710，并且可以将地震传感器线缆段直接部署在水中。在这样的实施例中，多个卷轴小车1600可以被带到工作区域，并且在部署之前两个或更多个传感器线缆段可以彼此耦接。

[0086] 图19例示根据本发明的另一实施例的海底地震传感器系统1900。如图所示，传感器系统1900可以包括耦接到绳索1920的多个电耦接位置1910。位置1910可以经由可以集成在绳索1920中的链路系统1930彼此电耦接。链路1930可以向和/或从传感器系统1900的位置1910传送电力、数据、指令等中的任何一种或多种。

[0087] 在一个实施例中，链路1930可以包括多个传输线。例如，第一多个传输线可以被配置为向和从位置1910中的一个或多个传送数据，第二多个数据线可以被配置为向和从位置1910中的一个或多个传送指令，并且第三一个或多个传输线可以向和从位置1910中的一个或多个传送电力。在替代实施例中，相同的传输线(一个或多个)集合可以被用来传送地震数据、指令和/或电力中的一种或多种。此外，虽然本文提到了单个链路1930，但是在替代实施例中，可以包括多个链路以向和从系统1900中的位置1910中的一个或多个传送地震数据、指令、以及动力中的一种或多种。

[0088] 在一个实施例中，系统1900可以是分布式系统，其中每个位置1910可以被配置为容纳地震传感器、时钟、存储器和/或电池中的任何一个或多个。图20A-C例示了根据本发明的实施例的分布式传感器系统的位置1910处的部件的示例性布置。在图20A中，地震传感器可以被放置在位置2011处，时钟可以被放置在位置2012处，电池可以被放置在位置2013处并且存储器设备可以被放置在位置2014处。由位置2011处的传感器记录的地震数据可以经由链路1930传送到存储器2014。时钟信号可以经由链路1930从位置2012处的时钟分配给存储器设备、传感器和电池。此外，来自位置2013处的电池的电力可以经由链路分配给时钟、传感器和存储器。

[0089] 图20B例示了其中时钟被放置在位置2021，且传感器、电池和存储器设备被放置在位置2022、2023和2024中的每个处的实施例。时钟信号可以经由链路1930从位置2021处的时钟设备分配给位置2022、2023和2024处的传感器、存储器和电池。图20C例示了又一实施例，其中时钟和电池被放置在位置2031处，且传感器和存储器被放置在位置2032、2033和2034中的每个处。因此，链路1930可以用来将时钟信号和电力从位置2031传送到位置2032、
2033和2034。

[0090] 在图19和20A-C中的链路1930还可以被用来从存储器设备恢复地震数据和给电池设备充电。例如，在一个实施例中，图19和20A-C中所示的传感器系统可被卷起到卷轴小车，诸如图16所示的卷轴小车1600。链接1930可以被配置为电耦接到接口1620，从而允许访问地震传感器系统中的设备，以用于电池充电、数据下载以及其它质量保证任务。

[0091] 虽然图19和图20A-C例示了具有四个位置的地震传感器系统，但是在替代实施例中，地震传感器系统可以包括任意数量的位置。此外，本发明的实施例并不限于图20A-C中所示的设备的具体布置。通常，本发明的实施例旨在在地震传感器系统中的每个位置处包括传感器、时钟、能量存储设备和存储器设备中的一个或多个的任意布置，其中链路系统被用于在两个或更多个位置之间传送电力、时钟信号和/或地震数据。

[0092] 可以以相对于图17和18描绘和描述的方式类似的方式来执行如图19和图20A-C所示的地震传感器系统的部署和收回。可替换地，地震传感器系统中的两个或更多个可以彼此耦接和直接部署在水中，而无需应力线缆。

[0093] 图21是根据本发明的实施例的部署控制系统2100的示例性功能图。在一个实施例中，控制系统2100可以被设置在地震船上。控制系统可以被配置为确定来自容器的地震传感器站的部署，如上所述。如图21所示，控制系统2100可以包括一个或多个处理器2111、存储器2112、输入/输出设备2114、存储2115和通信接口2116。

[0094] 输入/输出设备2114可以包括输入设备(诸如鼠标、键盘、触摸屏等)和输出设备(诸如CRT显示器、LCD显示器、平板电脑等)。存储设备2115存储应用程序和数据以供控制系统2100使用。典型的存储设备包括硬盘驱动器、闪存设备、光学介质、网络和虚拟存储设备等。通信接口2116可以将控制系统2100连接到任意类型的数据通信网络，包括有线网络、无线网络、或它们的组合。在一个实施例中，通信接口可以被用来将数据、命令等发送给容器中的一个或多个地震传感器站。

[0095] 传感器2120可以被配置为确定已经部署的线缆的长度。在一个实施例中，传感器2120可以包括配置为确定在部署期间已经发生的绞车的匝数的绞车传感器。在任意特定时间处的绞车的匝数可以确定已经部署的线缆的长度。

[0096] 存储器2112优选地是足够大到容纳本发明的必要的编程和数据结构的随机存取存储器。虽然存储器2112被示出为单个实体，但是应当理解，存储器2112实际上可以包括多个模块，并且存储器2112可以存在于从高速寄存器和高速缓存到较低速度但较大的DRAM芯片的多个级别。

[0097] 示例性地，存储器2112包含操作系统2117。众所周知的操作系统的例子包括操作系统、 操作系统的发布以及IBM的AIX和 操作系统，等等。更通常地，可以使用支持本文所公开功能的任意操作系统。

[0098] 存储器2112也示出为包含部署程序2118，其当由处理器2111执行时，为根据以上所描述的任一方法部署地震传感器站提供支持。例如，部署程序可以确定自最近的地震传感器站部署以来已经部署的绳索的长度。当已经部署期望量的绳索时，部署程序可以命令下一地震传感器站紧夹绳索和部署。

[0099] 在本发明内容一个实施例中，每个地震传感器站可以配备有识别设备，诸如，例如，射频识别(RFID)。在部署期间，部署程序可以被配置为基于识别机构确定地震传感器站的部署的顺序。在收回完成采集后的地震传感器站之后，该识别机构可以被用来确认收回的顺序对应于部署的顺序。部署程序还可以被配置为根据部署的顺序组合来自各个地震传感器站的数据，使得所提取的来自各个地震传感器站的地震数据被根据节点的部署的顺序排序。这种排序可以是有利的，因为可以消除在地震数据的处理期间对附加数据重新排序步骤的需求。

[0100] 虽然前述涉及本发明的实施例，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下可以设想本发明的其它和进一步的实施例，并且本发明的范围由随后的权利要求确定。