[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

说明书

本发明提出光纤地震数据采集系统及其信息采集和转换方法，首先对井下或地面光纤采集的各测点位置的光纤位移数据进行对时间的微分处理，将其转换成与垂直速度检波器记录的地震数据相同的数据，然后根据地面震源激发下行到达井下铠装光缆和每个垂直速度检波器的下行直达纵波或上行反射纵波的入射角，分别计算不同入射角时光纤采集的下行直达纵波或上行反射纵波数据的转换系数，最后把光纤采集的下行直达纵波数据或上行反射纵波数据与转换系数相乘，即可将井下或地面光纤采集的地震纵波数据转换成垂直速度检波器采集的地震纵波数据。便于将井下或地面用光纤采集的地震纵波数据和垂直速度检波器采集的地震纵波数据进行各种对比和联合处理。

技术领域

本发明属于地震数据的处理技术领域，具体涉及一种光纤地震数据采集系统及其信息采集和转换方法。

背景技术

分布式光纤声波传感系统(Distributed Acoustic Sensing，简称DAS)是近年发展出并在迅速发展中的高密度、低成本的地震观测技术.该系统通过提取光纤内不同时刻的背向瑞雷散射光信号之间的相位差，计算光纤各位置沿轴向的形变，从而实现光纤上各个位置的震动波场观测.由于DAS系统光纤展布灵活，观测采样密集，同时成本较低，而且耐受恶劣环境，数据实时传输便利，因此在诸如地下构造的面波成像、微地震监测、VSP及地面反射地震、油井生产监测等众多领域迅速展开应用，显示出巨大潜力.

分布式声学传感器调制解调单元将激光脉冲传输到光纤中。当这种光脉冲沿光纤传播时，光纤内的相互作用导致被称为反向散射的光反射，这是由光纤内的微小应变(或振动)事件决定的，这些事件又是由局部声能引起的。这种反向散射的光沿着光纤向上传播到调制解调单元，在那里以瑞利频率对其进行采样。激光脉冲所需的时间允许反向散射事件准确地映射到光纤距离–这被称为光时域反射计。当今市场上的大多数分布式声学传感系统基于称为相干光时域反射计(COTDR)或相位光时域反射计(ΦOTDR)。

检波器，是检出波动信号中某种有用信息的装置。用于识别波、振荡或信号存在或变化的器件。检波器通常用来提取所携带的信息。检波器分为包络检波器和同步检波器。前者的输出信号与输入信号包络成对应关系，主要用于标准调幅信号的解调。后者实际上是一个模拟相乘器，为了得到解调作用，需要另外加入一个与输入信号的载波完全一致的振荡信号(相干信号)。同步检波器主要用于单边带调幅信号的解调或残留边带调幅信号的解调。

用井下铠装光缆或地面之下埋设的铠装光缆采集井中或地震数据时，铠装光缆采集的是地震波沿铠装光缆传播时引起各地震波作用位置光纤内质点的位移，即光纤的拉伸与压缩；用井下布设三分量速度检波器或地面布设的垂直速度检波器记录的是地震波传播到每个垂直速度检波器时引起检波器内部包围着磁芯的线圈随地震波波动时的上下移动的速度。此外，分布式光纤声波传感系统采集的地震纵波振幅与地震纵波的入射角θ成cos²θ的函数关系，而井下或地面布设的垂直速度检波器采集的地震纵波振幅与地震纵波的入射角θ成cosθ的函数关系，二者之间是有区别的。如果要对铠装光缆采集的光纤内质点随地震波波动时的位移数据和检波器记录的线圈随地震波波动时的上下移动的速度数据进行对比或联合处理，就需要对铠装光缆采集的井下或地面的光纤质点的位移数据进行转换。

发明内容