[发明专利]阵列式井中四分量光纤地震数据采集装置及数据采集方法

权利要求书

1.一种阵列式井中四分量光纤地震数据采集装置，包括：地面人工震源和井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)，所述井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)通过铠装光电复合缆(2)与井口附近的数据采集控制和调制解调仪器(16)相连接，所述的铠装光电复合缆(2)控制井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)在井中的深度位置，其特征在于，所述井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)有多个；

每个井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)内设有四分量光纤地震信号传感单元、三分量光纤姿态传感器(20)和光纤惯导陀螺仪(30)。

2.根据权利要求1所述的一种阵列式井中四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，多个所述井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)按照阵列式布设，相邻的井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)之间通过铠装光电复合缆(2)相连接，间距从几米到几十米之间。

3.根据权利要求1所述的一种阵列式井中四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，所述四分量光纤地震信号传感单元包括三分量光纤地震信号传感单元(3)和光纤水听器(9)，所述的三分量光纤地震信号传感单元(3)采用了三轴分立式结构且相互垂直。

4.根据权利要求3所述的一种阵列式井中四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，所述井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)内自上到下依次为：光纤惯导陀螺仪(30)、三分量光纤地震信号传感单元(3)、三分量光纤姿态传感器(20)、光纤水听器(9)；三分量光纤地震信号传感单元(3)、光纤水听器(9)分别依次通过耐高温光纤(11)和铠装光电复合缆(2)与数据采集控制和调制解调仪器(16)相连接。

5.根据权利要求3所述的一种阵列式井中四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，所述三分量光纤地震信号传感单元(3)包括六个光纤检波器，分成三个相互垂直的分量方向，每个分量方向各由两个光纤检波器串联叠加构成。

6.根据权利要求3所述的一种阵列式井中四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，所述三分量光纤地震信号传感单元(3)的光纤检波器为强度调制型光纤检波器、相位调制型光纤检波器、波长调制型检波器、分布型光纤检波器中的任一种。

7.根据权利要求1所述的一种阵列式井中四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，所述光纤水听器(9)为调幅型光纤水听器、调相型光纤水听器、偏振型光纤水听器中的任一种，光纤水听器(9)外面紧密包裹有耐高温耐高压防水的保护橡胶套，保护橡胶套外的高强度合金材料仪器保护外壳上开有槽(10)，便于井液中的压力波直接传递到紧密包裹光纤水听器(9)的保护橡胶套上。

8.根据权利要求1所述的一种阵列式井中四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，所述井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)中部外壁设有一个推靠装置(15)，所述的推靠装置(15)为机械推靠装置、机电推靠装置、电磁推靠装置、液压推靠装置中任一种；推靠装置(15)由铠装光电复合缆(2)控制；在井中地震数据采集过程中，所述的推靠装置(15)将井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)紧紧的推靠在井下套管内壁上或井壁上，保证井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)和套管内壁或井壁的紧密贴壁和良好的波阻抗耦合。

9.采用权利要求1至权利要求8中任一项所述的阵列式井中四分量光纤地震数据采集装置的数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、停在井口旁边的仪器车逐级将井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)下放到待测井段，仪器车内的数据采集控制和调制解调仪器(16)通过铠装光电复合缆(2)启动推靠装置(15)将井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)紧紧的推靠在套管内壁或井壁上，然后启动井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)进行仪器状态自检，确保每级井中四分量光纤地震信号接收采集短接(1)都与套管内壁或井壁有良好的推靠耦合并且工作正常；

b、所述地面人工震源按照施工计划在钻井周围预先设计的震源点逐点依次进行激发，地面人工震源为地面重锤震源或炸药震源或可控震源或在水池中或湖泊中或海洋中激发的气枪震源或电火花震源；所述四分量光纤地震信号传感单元在待测井段按一定的点距逐点采集地面人工震源激发的全波场四分量井中地震数据；

c、所述三分量光纤姿态传感器(20)同步采集四分量光纤地震信号传感单元在数据采集位置的三分量姿态数据；

d、所述光纤惯导陀螺仪(30)同步采集四分量光纤地震信号传感单元在数据采集位置的方位数据；

e、将步骤b采集的四分量井中地震数据、将步骤c采集的三分量姿态数据和步骤d采集的方位数据通过铠装光电复合缆(2)传输至数据采集控制和调制解调仪器(16)，然后经过调制解调转换成相应深度的井下四分量地震数据；

f、根据数据采集位置的三分量姿态数据和方位数据，将步骤e中相应深度的井下三分量地震数据通过旋转投影变换成相应深度的井下三分量地震数据，得到井下数据采集位置沿垂直方向和与地平面平行的两个正交水平方向的三分量井中地震数据；

g、将步骤f中转换成相应深度且进行了旋转投影变换的井下四分量地震数据进行井中地震数据处理，获得地下介质的纵横波速度、纵横波波阻抗、纵横波各向异性系数、纵横波衰减系数、弹性参数、粘弹性参数、地震属性数据、井周围高分辨率地质构造成像、获取反褶积算子、进行井控速度建模、地层划分、层析成像，以及对地面地震数据进行静校正处理、高频恢复、多次波消除、反褶积处理、各向异性偏移、Q补偿或Q偏移，提高地面地震数据的处理精度和品质。