本發(fā)明涉及物理探測領(lǐng)域，特別是涉及一種地震探測裝置及方法。

背景技術(shù)：

常規(guī)海洋地震探測通常是將震源與采集纜同時拖曳于海面，以震源發(fā)射頭激發(fā)地震波，通過采集纜接收經(jīng)海底反射的地震波的聲學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)，進一步通過對所獲取數(shù)據(jù)進行計算、成圖來分析判斷海底地質(zhì)情況。這種常規(guī)地震探測方式適用于絕大部分海域地震探測，但在極地浮冰區(qū)這種拖曳式探測裝置無法使用：浮冰可以輕易地撞壞甚至是割斷震源炮纜和采集纜，浮冰撞擊震源發(fā)射頭也會導(dǎo)致設(shè)備損壞，導(dǎo)致地震探測無法正常進行。因此浮冰區(qū)被喻為海洋勘探的禁區(qū)，目前沒有適用于極地浮冰區(qū)的地震探測裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種地震探測裝置及方法，能夠在極地浮冰區(qū)進行地震探測，并保證裝置完好無損，提高極地浮冰區(qū)地震探測的準確性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種地震探測裝置，所述裝置包括：震源控制器、發(fā)射頭、炮纜、主機、信號傳輸纜、信號采集拖纜、防護裝置；

所述震源控制器通過所述炮纜與所述發(fā)射頭連接，所述震源控制器位于船室內(nèi)，所述發(fā)射頭位于浮冰區(qū)下方的水中；

所述主機通過所述信號傳輸纜連接所述信號采集拖纜，所述主機位于所述船室內(nèi)，所述信號采集拖纜位于所述浮冰區(qū)下方的水中；

所述主機用于生成所述震源控制器的控制參數(shù)；

所述炮纜和所述信號傳輸纜均穿過所述防護裝置內(nèi)部，所述防護裝置位于船尾，所述防護裝置上端位于浮冰區(qū)上方的空氣中，所述防護裝置下端位于所述浮冰區(qū)下方的水中。

可選的，所述防護裝置具體包括：防護管、分纜槽、導(dǎo)纜繩；

所述分纜槽和所述導(dǎo)纜繩位于所述防護管內(nèi)部；

所述分纜槽有n個通孔，每一個通孔穿過一根所述炮纜或一根所述信號傳輸纜；

所述導(dǎo)纜繩有n根纜繩，所述分纜槽的每一個通孔對應(yīng)穿過一條所述纜繩；所述纜繩用于將所述炮纜或所述信號傳輸纜牽引至對應(yīng)于所述纜繩的通孔中。

可選的，所述導(dǎo)纜繩的長度大于所述防護管高度的2倍，所述導(dǎo)纜繩的一端穿過所述分纜槽的通孔，從所述防護管外部繞出，與所述導(dǎo)纜繩的另一端連接。

可選的，所述發(fā)射頭位于所述船的中垂面上；所述中垂面為平行于所述船長度方向的平面。

可選的，所述信號采集拖纜的數(shù)量大于1，且所述信號采集拖纜之間相互平行；所述信號采集拖纜在船長度方向上平行于所述船，在船寬度方向上位于所述發(fā)射頭的兩側(cè)。

可選的，所述裝置還包括浮球，所述浮球通過凱夫拉繩與所述發(fā)射頭連接。

可選的，所述發(fā)射頭的入水深度為20米，所述發(fā)射頭與所述船的水平距離大于30米；所述信號采集拖纜入水深度為20米，所述信號采集拖纜的起始端與所述船的水平距離大于30米，所述信號采集拖纜的起始端為與所述信號傳輸纜連接的一端。

一種地震探測方法，所述探測方法包括：

將地震探測裝置中炮纜的頭端與地震控制器連接；所述地震探測裝置包括：震源控制器、發(fā)射頭、炮纜、主機、信號傳輸纜、信號采集拖纜、防護裝置；所述震源控制器位于船室內(nèi)，所述主機位于所述船室內(nèi)，所述主機用于控制所述震源控制器的控制參數(shù)；所述防護裝置位于船尾，所述防護裝置上端位于浮冰區(qū)上方的空氣中，所述防護裝置下端位于所述浮冰區(qū)下方的水中；所述防護裝置具體包括：防護管、分纜槽、導(dǎo)纜繩；所述分纜槽和所述導(dǎo)纜繩位于所述防護管內(nèi)部；所述分纜槽有n個通孔，每一個通孔穿過一根所述炮纜或一根所述信號傳輸纜；所述導(dǎo)纜繩有n根纜繩，所述分纜槽的每一個通孔對應(yīng)穿過一條所述纜繩；所述纜繩用于將所述炮纜或所述信號傳輸纜牽引至對應(yīng)于所述纜繩的通孔中；

將所述炮纜的尾端與纜繩的頭端連接，通過牽引所述纜繩的尾端，將所述炮纜牽引至所述防護管內(nèi)直至尾端穿出所述防護管；所述纜繩的頭端為暴露在所述防護管上方的一端，所述纜繩的尾端為暴露在所述防護管下方的一端；

將所述炮纜的尾端牽引至甲板上，斷開所述炮纜的尾端與所述纜繩的連接，將所述炮纜的尾端與所述發(fā)射頭連接；

將所述船的速度控制在第一設(shè)定速度范圍內(nèi)，將所述發(fā)射頭放入船尾后方的水中；

將所述船的速度提升至第二設(shè)定速度范圍內(nèi)，使所述發(fā)射頭處于設(shè)定深度范圍內(nèi)；所述第二設(shè)定速度范圍內(nèi)的速度大于所述第一設(shè)定速度范圍內(nèi)的速度；

將所述信號傳輸纜的頭端與所述主機連接，將所述信號傳輸纜的尾端與所述信號采集拖纜的頭端連接，信號采集拖纜的尾端與另一纜繩的頭端連接，通過牽引所述纜繩的尾端，將所述信號采集拖纜牽引至所述防護管內(nèi)直至尾端穿出所述防護管；

將所述的信號采集拖纜牽引至甲板上，斷開所述信號采集拖纜的尾端與所述纜繩的連接；

將所述信號采集拖纜放入船尾后方的水中，使所述信號采集拖纜位于所述設(shè)定的深度；

所述主機控制所述震源控制器的發(fā)射間隔，并接收所述信號傳輸纜傳輸?shù)牡卣饻y量數(shù)據(jù)。

可選的，將所述發(fā)射頭放入船尾后方的水中之前，還包括：

用凱夫拉繩將浮球與所述發(fā)射頭連接，并調(diào)節(jié)所述凱夫拉繩的長度，用于控制所述發(fā)射頭入水后的深度。

可選的，所述的所述主機控制所述震源控制器的發(fā)射間隔，并接收所述信號傳輸纜傳輸?shù)牡卣饻y量數(shù)據(jù)之后，還包括：

牽引所述炮纜的頭端，將所述發(fā)射頭牽引至距離船尾設(shè)定距離范圍內(nèi)；

通過所述凱夫拉繩將所述發(fā)射頭牽引至甲板；

斷開所述炮纜與所述發(fā)射頭的連接

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

通過防護裝置防護炮纜和信號傳輸纜，避免浮冰對炮纜和信號傳輸纜的損毀，大大降低了浮冰對地震探測設(shè)備安全的威脅，降低設(shè)備丟失和損毀的風(fēng)險。采用本發(fā)明的探測裝置和方法，實現(xiàn)了極地浮冰區(qū)的地震探測，并且提高了地震探測的準確性和效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明地震探測裝置實施例1結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明地震探測裝置實施例2立體結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明地震探測裝置實施例2俯視圖；

圖4為本發(fā)明地震探測裝置實施例2中防護管示意圖

圖5為本發(fā)明地震探測裝置中防護裝置實施方式1立體結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本發(fā)明地震探測裝置中防護裝置實施方式2立體結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本發(fā)明地震探測裝置中防護裝置實施方式3立體結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明地震探測裝置實施例1結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，所述裝置包括：

主機101、信號傳輸纜102、信號采集拖纜103、震源控制器104、炮纜105、發(fā)射頭106、防護裝置107；

所述主機101通過信號傳輸纜102連接所述信號采集拖纜103，所述主機101位于船室內(nèi)，信號采集拖纜103位于浮冰區(qū)下方的水中；震源控制器104通過所述炮纜105與發(fā)射頭106連接，所述震源控制器104位于船室內(nèi)，所述發(fā)射頭106位于浮冰區(qū)下方的水中；發(fā)射頭106為水下發(fā)射頭；主機101還與震源控制器104連接，用于生成所述震源控制器104的控制參數(shù)；所述炮纜105和所述信號傳輸纜102均穿過防護裝置107內(nèi)部，所述防護裝置107位于船尾，所述防護裝置107上端位于浮冰區(qū)上方的空氣中，下端位于所述浮冰區(qū)下方的水中。防護裝置107具體包括：防護管、分纜槽、導(dǎo)纜繩；分纜槽和所述導(dǎo)纜繩位于所述防護管內(nèi)部；分纜槽有n個通孔，每一個通孔穿過一根所述炮纜或一根所述信號傳輸纜；導(dǎo)纜繩有n根纜繩，所述分纜槽的每一個通孔對應(yīng)穿過一條所述纜繩；所述纜繩用于將所述炮纜或所述信號傳輸纜牽引至對應(yīng)于所述纜繩的通孔中。所述導(dǎo)纜繩的長度大于所述防護管高度的2倍，所述導(dǎo)纜繩的一端穿過所述分纜槽的通孔，從所述防護管外部繞出，與所述導(dǎo)纜繩的另一端連接。

圖2為本發(fā)明地震探測裝置實施例2立體結(jié)構(gòu)圖(此圖為帶有一定俯視角度的斜視圖)。本發(fā)明裝置實施例2的俯視圖參見圖3.

如圖2所示，所述裝置包括三部分：地震控制部分、震源發(fā)射部分、防護部分。

地震控制部分包括：主機201、信號傳輸纜204、信號采集纜205；主機201位于調(diào)查船實驗室，通過信號傳輸纜204與水下的信號采集拖纜205連接。主機201用于控制震源控制器202的發(fā)射間隔，并實時接收、監(jiān)視并存儲地震數(shù)據(jù)；信號傳輸纜204的干端位于調(diào)查船，與主機201連接，濕端位于水下，與信號采集拖纜205連接，用于將主機201的命令傳輸至信號采集拖纜205，并將信號采集拖纜205的地震數(shù)據(jù)傳輸給主機201；所述信號采集拖纜205采集震源發(fā)射部分激發(fā)的地震波和地層反射的地震波。

震源發(fā)射部分包括：震源控制器202、炮纜206，水下發(fā)射頭207；震源控制器202位于調(diào)查船實驗室，通過炮纜206與水下發(fā)射頭207連接；炮纜206將震源控制器202的信號傳輸至水下發(fā)射頭207，所述水下發(fā)射頭207位于水下，用于激發(fā)地震波；炮纜206的干端位于調(diào)查船，用于連接震源控制器202，濕端位于水下，用于連接水下發(fā)射頭207。水下發(fā)射頭207由震源控制器202采用負高壓供電，震源控制器202由電壓220v、頻率50hz的交流電供電，內(nèi)部有控制模塊、儲能電容器組、充電模塊、放電模塊、人機接口模塊等部分組成。水下發(fā)射頭207的發(fā)射針為負高壓電極，金屬框架為地電極。

防護部分即為防護裝置203，具體的防護裝置203包括：防護管、導(dǎo)纜繩、分纜槽等，具體結(jié)構(gòu)參見圖4-7。

信號采集拖纜205的數(shù)量大于1，本圖中以2根信號采集拖纜205為例，信號采集拖纜205之間相互平行，且在船長度方向上平行于船，在船寬度方向上位于水下發(fā)射頭207的兩側(cè)，炮纜206與信號采集纜205之間相互平行且間距越大越好，避免相互纏繞。信號采集拖纜205近船端與水下發(fā)射頭207在船寬度方向盡量水平對齊。

信號傳輸纜204、信號采集拖纜205、炮纜206均由滑輪、導(dǎo)纜繩穿過防護管送至船尾底部入水，有效避免浮冰的干擾。信號傳輸纜204與信號采集拖纜205、炮纜206與水下發(fā)射頭207的連接均用承重頭連接。

本發(fā)明的炮纜206與信號傳輸纜204均穿過防護裝置203，在冰層之下牽引水下發(fā)射頭207和信號采集拖纜205，有效避免冰區(qū)作業(yè)時的損壞。地震探測時，炮纜206與炮纜206牽引的水下發(fā)射頭207，穿過船尾的防護管拖曳于船尾海水中，入水深度20m左右，水下發(fā)射頭207與船尾水平距離不小于30m，有效避開浮冰的干擾及船上噪音源的干擾；信號傳輸纜204與其牽引的信號采集拖纜205，穿過船尾的防護管拖曳于船尾海水中，信號采集拖纜205的起始端與船尾的水平距離不小于30米，并與水下發(fā)射頭207對齊，入水深度20米左右，有效避免浮冰的干擾。

裝置還包括浮球208，浮球208通過凱夫拉繩與水下發(fā)射頭207連接。浮球208的作用在于：(1)通過控制凱夫拉繩的長度，進而控制水下發(fā)射頭207的深度；(2)回收水下發(fā)射頭207時，直接通過拉引炮纜206使水下發(fā)射頭207移動至船尾螺旋槳下方防護管出口處，導(dǎo)致無法回收發(fā)射頭207。使用浮球208可以在將炮纜206拉引至一定長度時，通過拉引浮球208上的凱夫拉繩將水下發(fā)射頭207拉至甲板上，實現(xiàn)對水下發(fā)射頭207的回收。

圖4為本發(fā)明地震探測裝置中防護裝置示意圖。如圖4所示，防護裝置位于船尾，高度大致為船的甲板處至螺旋槳處的高度，防護裝置包括：防護管401、導(dǎo)纜繩402和分纜槽(圖中未顯示)。分纜槽和所述導(dǎo)纜繩402位于防護管401內(nèi)部；分纜槽有n個通孔，每一個通孔穿過一根炮纜或一根信號傳輸纜；導(dǎo)纜繩402有n根纜繩，分纜槽的每一個通孔對應(yīng)穿過一條纜繩；纜繩用于將炮纜或信號傳輸纜牽引至對應(yīng)于該纜繩的通孔中。

防護裝置的具體結(jié)構(gòu)圖參見圖5-7，圖5為本發(fā)明地震探測裝置中防護裝置實施方式1立體結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明地震探測裝置中防護裝置實施方式2立體結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明地震探測裝置中防護裝置實施方式3立體結(jié)構(gòu)圖。

如圖5-7所示，防護裝置包括：防護管501、導(dǎo)纜繩502、分纜槽503。分纜槽503有n個通孔，每一個通孔對應(yīng)穿過一條導(dǎo)纜繩502，導(dǎo)纜繩502用于將炮纜或信號傳輸纜牽引至通孔中，每一個通孔穿過一根炮纜或一根信號傳輸纜，避免炮纜和信號傳輸纜、信號傳輸纜與信號傳輸纜之間相互纏繞，互相干擾。

導(dǎo)纜繩502的長度大于防護管501高度的2倍，導(dǎo)纜繩502的一端穿過分纜槽503的通孔，從防護管501外部繞出，與導(dǎo)纜繩502的另一端連接，使導(dǎo)纜繩502形成環(huán)狀，避免在使用過程中丟失，實現(xiàn)重復(fù)利用。使用時，炮纜或信號傳輸纜的一端連接至暴露在防護管501上方的導(dǎo)纜繩502部分，通過牽引暴露在防護管501下方的導(dǎo)纜繩502部分，使炮纜或信號傳輸線從防護管501上端進入，穿過防護管501，從下端穿出，然后與對應(yīng)裝置相連。

分纜槽503和防護管501可以制為一體的，也可以制為分開的，圖5和圖7中兩者為一體的，圖6中兩者為分開的。分纜槽503的高度也是可以根據(jù)實際需求進行調(diào)整；圖5中分纜槽503高度與防護管501高度相同，相當于實心圓柱體防護管501中沿軸線防線設(shè)置通孔，即可作為分纜槽503。圖6中分纜槽503高度遠遠小于防護管501高度，相當于在空心圓柱體防護管501中套接薄片分纜槽503。圖7中分纜槽503的高度大約為防護管501高度的三分之一。

采用上述裝置，地震探測方法實施例1，包括以下步驟：

將炮纜的頭端與地震控制器連接；

將炮纜的尾端與纜繩的頭端連接，通過牽引纜繩的尾端，將所述炮纜牽引至所述防護管內(nèi)直至尾端穿出所述防護管；所述纜繩的頭端為暴露在所述防護管上方的一端，所述纜繩的尾端為暴露在所述防護管下方的一端；

將所述炮纜的尾端牽引至甲板上，斷開所述炮纜的尾端與所述纜繩的連接，將所述炮纜的尾端與所述發(fā)射頭連接；

將所述船的速度控制在第一設(shè)定速度范圍內(nèi)，將所述發(fā)射頭放入船尾后方的水中；

將所述船的速度提升至第二設(shè)定速度范圍內(nèi)，使所述發(fā)射頭處于設(shè)定深度范圍內(nèi)；所述第二設(shè)定速度范圍內(nèi)的速度大于所述第一設(shè)定速度范圍內(nèi)的速度；

將所述信號傳輸纜的頭端與所述主機連接，將所述信號傳輸纜的尾端與另一纜繩的頭端連接，通過牽引所述纜繩的尾端，將所述信號傳輸纜牽引至所述防護管內(nèi)直至尾端穿出所述防護管；

斷開所述信號傳輸纜的尾端與所述線纜的連接，將所述信號傳輸纜的尾端與所述信號采集拖纜的頭端連接；

將所述信號采集拖纜放入船尾后方的水中，使所述信號采集拖纜位于所述設(shè)定的深度；

所述主機控制所述震源控制器的發(fā)射間隔，并接收所述信號傳輸纜傳輸?shù)牡卣饻y量數(shù)據(jù)。

采用上述裝置，地震探測方法實施例2，包括如下步驟：

炮纜的一端與震源控制器連接，另一端與導(dǎo)纜繩一端連接后通過導(dǎo)纜繩的牽引穿過防護管并回到船尾甲板上，再與水下發(fā)射頭(例如可以為電火花震源)連接，用凱夫拉繩將浮球與水下發(fā)射頭連接，并調(diào)節(jié)所述凱夫拉繩的長度，用于控制發(fā)射頭入水后的深度；

測量船在極地浮冰區(qū)保持1～2kn左右航行，將水下發(fā)射頭與浮球放入船尾海水中；

將船速增加到3kn航行，炮纜足夠長使水下發(fā)射頭入水深度20米左右，距船尾的水平距離不小于30米，避開浮冰與船上噪音源的影響；

將信號采集拖纜與主機通過信號傳輸纜連接；

信號采集拖纜的一端與導(dǎo)纜繩的一端連接并通過導(dǎo)纜繩的牽引穿過防護管進入浮冰海水中；

將信號采集拖纜逐漸放入船尾的海水中，使信號采集拖纜入水深度20米左右，與船尾的水平距離不小于30米，信號采集拖纜近船端與水下發(fā)射頭盡量水平對齊；

震源控制器控制水下發(fā)射頭激發(fā)地震波；

信號采集拖纜接收地震信號，并通過信號傳輸纜發(fā)送給主機；

主機實時接收、監(jiān)視并存儲地震數(shù)據(jù)，并控制震源的發(fā)射間隔；

測量完成后，回收信號傳輸纜和信號采集拖纜，保留導(dǎo)纜繩位于防護管內(nèi)，便于下次使用。

之后牽引炮纜的頭端，將水下發(fā)射頭牽引至近船尾(距離船尾設(shè)定距離范圍內(nèi))時，再通過水下發(fā)射頭上的凱夫拉繩和船上a架將水下發(fā)射頭回收至后甲板。

斷開炮纜濕端與水下發(fā)射頭的連接，將炮纜濕端密封保護后，抽出防護管，保留導(dǎo)纜繩位于防護管內(nèi)，便于下次使用。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。