[发明专利]通过光纤的时钟同步

说明书

技术领域

本公开总体上涉及利用网络进行地震测量。

背景技术

进行地震测量来绘制地下结构，以标识并开发石油和天然气储集层。通常执行地震测量以在开发石油和天然气田（钻井）之前估算该石油和天然气田的位置和数量，并且还确定在钻井之后储集层随着时间的变化。一方面，通过在选定地理区域上部署地震传感器（还称为地震接收器）阵列来进行地震测量。这些阵列通常覆盖75-125平方公里或更大的地理面积，并且包括2000至5000个地震传感器。这些地震传感器（如地震检波器或加速度计）按网格的形式耦接至地。诸如炸药（例如埋置炸药）或移动振动源的能量源在该地理区域中的选定的间隔开的位置处使用，以产生或引发进入地下的声波或信号（还称为声能）。产生进入地下的声波从地下岩层不连续面（如因石油和天然气储集层而形成的不连续面）反射回至地面。这些反射通过地震传感器在地面处感测或检测到。部署在接近地震传感器的现场的数据获取单元可以被配置成接收来自它们的相关联的地震传感器的信号，至少部分地处理所接收的信号，以及将已处理的信号发送至远程单元（通常为放置在移动单元上的中央控制或计算机单元）。该中央单元通常控制数据获取单元的至少一些操作，并且可以处理从所有数据获取单元接收到的地震数据，和/或将已处理的数据记录在数据存储装置上，以供进一步处理。感测、处理和记录地震波被称为地震数据获取。

用于获取地震数据的传统传感器是地震检波器。然而，多组件（三轴）加速度计更常用于获取三维地震图。与利用单组件传感器的地震测量布局相比，利用多组件传感器的布局需要在现场使用更复杂的数据获取和记录设备，并且需要相当大的带宽来向中央位置传送数据。

地震数据获取系统的常见架构是全部地震传感器的点对点线缆连接。典型地讲，来自该阵列中的传感器的输出信号通过附着至一个或多个传感器的数据获取单元被收集、数字化并且沿着线缆线路中继至高速骨干网（backbone）现场处理装置或现场箱。高速骨干网通常经由与其它现场箱的点对点中继器连接至中央记录系统，其中，所有数据都被记录在诸如磁带的存储介质上。

地震数据可以被记录在现场箱处，以供以后检索，并且在某些情况下，使用前端现场箱，以通过无线电链路（射频链路或“RF”链路）与中央记录系统传送命令和控制信息。即使使用这种RF链路，在传感器与各个现场箱之间也可能需要几公里的电缆连接。这种电缆系统架构可能导致部署在测量区域上的150公里以上的电缆。在多变地形上部署几公里的电缆需要大量的设备和劳动，通常是在环境敏感区域中。

由于声波穿过地层的高速和为解析地震信号所需的灵敏度，定时精度在地震数据获取中相当重要。传统上，定时精度已经通过按点对点拓扑排列的远程单元与主时钟的时钟同步而实现。然而，这些系统因主时钟必须单独与每个远程单元连接而在配置上受限。需要一种考虑在利用线性和/或树形拓扑排列的远程单元上实现时钟同步的系统。本公开讨论了这种系统。

发明内容

在多个方面，本公开涉及利用光纤网络来进行地震测量的方法和装置。

根据本公开的一个实施例包括一种用于进行地震测量的方法，该方法包括：利用从数据流恢复的主时钟信号，在光纤网络上同步多个地震装置，其中，至少一个地震装置通过至少一个其它地震装置与主时钟分开。

在一些实施例中，该主时钟和地震装置可以按（i）线性拓扑和（ii）树形拓扑中的至少一种来布置。在一些实施例中，同步地震装置可以通过以下步骤来执行：利用i）包含地震数据的信号、和2）包含命令和控制信息的信号中的至少一个信号将主时钟信号编码成数据流；将该数据流直接发送至所述至少一个其它地震装置中的一个；以及将主时钟信号通过所述至少一个其它地震装置中的随后的地震装置传播至所述至少一个地震装置。传播主时钟信号可以通过在每一个随后的地震装置处执行以下步骤来进行：在该随后的装置处从所接收的数据流恢复主时钟信号；利用锁定电路，用所恢复的主时钟信号将随后的装置处的本地时钟锁定至主时钟；将本地时钟信号编码为随后数据流中的随后主时钟信号，该数据流包括4B5B比特流和8B10B比特流中的至少一个；以及将该数据流直接发送至另一随后的地震装置。该数据流可以为4B5B比特流和8B10B比特流中的至少一个。