[发明专利]光纤地震数据采集系统及其信息采集和转换方法

权利要求书

1.光纤地震数据采集系统的信息采集和转换方法，所述的光纤地震数据采集系统，包括铠装光缆(2)、多个垂直速度检波器(5)、地面震源(6)、调制解调仪器(7)，所述铠装光缆(2)尾端的光纤上安装了消光器(4)；多个垂直速度检波器(5)沿铠装光缆(2)的测线等间距埋设；所述的铠装光缆(2)内安装的是高灵敏度抗氢损的单模光纤；调制解调仪器(7)与铠装光缆(2)内的单模光纤相连接；

所述地面震源(6)按照二维震源激发线或三维震源激发网等间距逐点布设，地面震源(6)的间距可为3.125米，或6.25米，或12.5米，或25米，或50米；

作为井下光纤地震数据采集系统使用时候，还包括金属套管(1)，每根金属套管(1)的接箍处安装有金属卡子(3)，把铠装光缆(2)固定在金属套管(1)的外侧；垂直速度检波器(5)安置在所述金属套管(1)内；

作为地面光纤地震数据采集系统使用时候，包括沿地面检波器测线开挖好的浅沟，铠装光缆(2)埋在浅沟内；在地面上，垂直速度检波器(5)沿铠装光缆(2)的测线等间距埋设，垂直速度检波器(5)的间距可为3.125米，或6.25米，或12.5米，或25米；

所述地面震源(6)是炸药震源或可控震源或气枪震源或重锤震源或电火花震源中的一种；

其特征在于，作为井下光纤地震数据采集系统使用时候：包括以下步骤：

(a)光纤地震数据采集系统的安装；

把金属套管(1)和铠装光缆(2)同步缓慢的下入完钻的井孔里；

在井口把金属卡子(3)安装在两根金属套管(1)的连接处，固定并保护铠装光缆(2)在下套管过程中不会旋转移动和/或被损坏；

用高压泵车从井底泵入水泥浆，使水泥浆从井底沿金属套管(1)外壁和钻孔之间的环空区返回到井口，水泥浆固结后，把金属套管(1)、铠装光缆(2)和地层岩石永久性的固定在一起；

在井口处把铠装光缆(2)内的单模光纤连接到调制解调仪器(7)的DTS信号输入端；

(b)逐点激发地面震源(6)震源信号，调制解调仪器(7)测量井下由地面震源(6)激发的地震波引起的铠装光缆(2)内光纤沿线的位移信号，井下的垂直速度检波器(5)同步采集由地面震源(6)激发的地震信号；

(c)对调制解调仪器(7)测量的光纤沿线的位移信号进行对时间的微分处理，将所述的光纤沿线的位移信号转变成与垂直速度检波器(5)采集的地震数据一样的地震数据；

作为井下光纤地震数据采集系统使用时候，调制解调仪器(7)处理过的地震数据和垂直速度检波器(5)检测的数据，为井中地震数据；

(d)对井中地震数据进行下行直达纵波(81)和上行反射纵波(92)的波场分离处理；

(e)根据地面震源(6)激发点的三维坐标和井中每个垂直速度检波器(5)的三维坐标计算地面震源(6)激发点的直达纵波到达每个垂直速度检波器(5)的入射角θ，然后用下式计算步骤(d)分离处理后的井下铠装光缆(2)采集的下行直达纵波数据：

A_GW(θ)＝A_FW(θ)(2cosθ/(1+cos2θ)

其中，θ是下行直达纵波(81)的入射角，A_FW(θ)是入射角为θ的从铠装光缆(2)采集的井中地震数据中分离出来的下行直达纵波(81)数据，A_GW(θ)是入射角为θ的转换成与从井下垂直速度检波器(5)采集的井中地震数据中分离出来的下行直达纵波(81)数据一样的数据；

根据地面震源(6)激发点的三维坐标和井中每个垂直速度检波器(5)的三维坐标计算地面震源(6)激发点的直达纵波到达地下反射面后反射回每个井中垂直速度检波器(5)的反射纵波入射角θ，然后用下式计算步骤(d)分离处理后的井下铠装光缆(2)采集的上行反射纵波(92)数据：

A_GW(θ)＝A_FW(θ)(2cosθ/(1+cos2θ)

其中，θ是上行反射纵波(92)的入射角，A_FW(θ)是入射角为θ的从铠装光缆(2)采集的井中地震数据中分离出来的上行反射纵波(92)数据，A_GW(θ)是入射角为θ的转换成与从井中垂直速度检波器(5)采集的井中地震数据中分离出来的上行反射纵波(92)数据一样的数据；

(f)把井中的铠装光缆(2)采集的下行直达纵波(81)和上行反射纵波(92)转换成了与井中垂直速度检波器(5)采集的下行直达纵波(81)和上行反射纵波(92)数据一样的数据。

2.根据权利要求1所述的光纤地震数据采集系统的信息采集和转换方法，其特征在于，作为地面光纤地震数据采集系统使用时候，包括以下步骤：

(a)光纤地震数据采集系统的安装；

在地面沿设计好的二维测线或三维测网开挖浅沟，将铠装光缆(2)埋设到浅沟内并回填浅沟压实；在地面沿已经埋设好铠装光缆(2)的测线等间距埋设垂直速度检波器(5)；

(b)逐点激发地面震源(6)信号，调制解调仪器(7)测量地面以下由地面震源(6)激发的地震波引起的铠装光缆(2)内光纤沿线的位移信号，地面布设的垂直速度检波器(5)同步采集由地面震源(6)激发的地震信号；

(c)对调制解调仪器(7)测量的光纤沿线的位移信号进行对时间的微分处理，将所述的光纤沿线的位移信号转变成与垂直速度检波器(5)采集的地震数据一样的地震数据；

作为地面光纤地震数据采集系统使用时候，调制解调仪器(7)处理过的地震数据和垂直速度检波器(5)检测的数据，为地面地震数据；

(d)对地面地震数据进行上行反射纵波(92)的波场分离处理；

(e)根据地面震源(6)激发点的三维坐标和地面每个垂直速度检波器(5)的三维坐标计算地面震源(6)激发点的直达纵波(82)到达地下反射面后反射回地面每个垂直速度检波器(5)的上行反射纵波(92)入射角(90°-θ)，然后用下式计算步骤(j)分离处理后的地面之下铠装光缆(2)采集的上行反射纵波(92)数据：

A_GS(θ)＝A_FS(θ)(2cosθ/(1-cos2θ)

其中，θ是上行反射纵波(92)的入射角，A_FS(θ)是入射角为(90°-θ)的从铠装光缆(2)采集的地面地震数据中分离出来的上行反射纵波(92)数据，A_GS(θ)是入射角为θ的转换成与从垂直速度检波器(5)采集的地面地震数据中分离出来的上行反射纵波(92)数据一样的数据；

(f)把地面之下铠装光缆(2)采集的上行反射纵波(92)转换成了与地面的垂直速度检波器(5)采集的上行反射纵波(92)数据一样的数据。