[发明专利]分布式光纤地震数据采集系统及其数据收集转换方法

权利要求书

1.分布式光纤地震数据采集系统的数据收集转换方法，所述的分布式光纤地震数据采集系统，包括布设在地面或井中的铠装光缆(2)、多个布设在地面或井下的检波器(5)，还包括地面震源(6)、调制解调仪器(7)；

多个检波器(5)沿铠装光缆(2)的测线等间距埋设；

所述的铠装光缆(2)内安装有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；单模光纤的尾端上安装有消光器(4)；

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)的间距为6.25米，或12.5米，或25米，或50米；

作为井下分布式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)，把井下的铠装光缆(2)固定在金属套管(1)的外侧；井下的检波器(5)安置在所述金属套管(1)内；

作为地面分布式光纤地震数据采集系统使用时候，包括沿测线开挖的浅沟，铠装光缆(2)埋在浅沟内；检波器(5)布设在地面上；检波器(5)的间距为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，所述的方法，作为井下分布式光纤地震数据采集系统使用时候：包括以下步骤：

(a)井下分布式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DAS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井下的铠装光缆(2)内光纤沿线的质点位移信号，井下的检波器(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)测量的光纤沿线的质点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检波器(5)采集的地震数据一样量纲的地震数据；

作为井下分布式光纤地震数据采集系统使用时候，步骤(c)处理过的井下分布式光纤地震数据和井下的检波器(5)测量的数据，为井中地震数据；

(d)对井下的检波器(5)记录的离散采样地震数据f_G(t),t＝0,1,...,N-1，做离散傅里叶变换：

其中，公式中f_G(t)为井下的检波器(5)记录的时间域道集地震数据，F_G(ω)为井下的检波器(5)记录的地震数据的离散傅里叶变换,ω＝0,1,...,N-1；

(e)对时间的微分处理后的DAS地震数据f_F(t)做离散傅里叶变换：

其中，公式中f_F(t)为井下的铠装光缆(2)记录并进行过微分处理后的DAS时间域道集地震数据，F_F(ω)为井下的铠装光缆(2)记录并进行过微分处理后的DAS时间域道集地震数据的离散傅里叶变换,ω＝0,1,...,N-1；

(f)把离散傅里叶变换后的两种数据的振幅谱|F_G(ω)|和|F_F(ω)|进行对比，并在全频段的振幅谱上求取每个离散角频率ω对应的井下的检波器(5)记录的地震数据振幅谱|F_G(ω)|和转换后的DAS地震数据振幅谱|F_F(ω)|之间的比值ΔA_G/F(ω):

ΔA_G/F(ω)＝|F_G(ω)|/|F_F(ω)|

(g)在井下的铠装光缆(2)记录并进行过微分处理后的DAS地震数据各离散角频点(ω)对应的系数乘上ΔA_G/F(ω)：

|F_FG(ω)|＝ΔA_G/F(ω)|F_F(ω)|

其中，|F_FG(ω)|为振幅校正到全频段上对应井下的检波器地震数据振幅谱后的DAS频率域系数,ω＝0,1,...,N-1；

(h)对振幅校正后的DAS时间域道集地震数据的振幅谱进行离散傅里叶逆变换：

其中，f_FG(t)为振幅校正到全频段上对应井下的检波器(5)的井中地震数据振幅谱后的DAS时间域道集地震数据,t＝0,1,...,N-1；

(i)利用步骤(c)到(h)的数据转换和处理流程可以把井下的铠装光缆(2)采集的井中下行直达波(81)和上行反射波(92)转换成与井下的检波器(5)采集的井中下行直达波(81)和上行反射波(92)数据一样的地震波数据。

2.根据权利要求1所述的分布式光纤地震数据采集系统的数据收集转换方法，其特征在于，作为地面分布式光纤地震数据采集系统使用时候，包括以下步骤：

(a)地面分布式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地面的检波器(5)采集的地震数据一样量纲的地震数据；

作为地面分布式光纤地震数据采集系统使用时候，步骤(c)处理过的地面分布式光纤地震数据和地面的检波器(5)测量的数据，为地面地震数据；

(d)对地面的检波器(5)记录的离散采样地震数据f_G(t),t＝0,1,...,N-1，做离散傅里叶变换：

其中，公式中f_G(t)为地面的检波器(5)记录的时间域道集地震数据，F_G(ω)为地面的检波器(5)记录的地震数据的离散傅里叶变换,ω＝0,1,...,N-1；

(e)对时间的微分处理后的DAS地震数据f_F(t)做离散傅里叶变换：

其中，公式中f_F(t)为地面的铠装光缆(2)记录并进行过微分处理后的DAS时间域道集地震数据，F_F(ω)为地面的铠装光缆(2)记录并进行过微分处理后的DAS时间域道集地震数据的离散傅里叶变换,ω＝0,1,...,N-1；

(f)把离散傅里叶变换后的两种数据的振幅谱|F_G(ω)|和|F_F(ω)|进行对比，并在全频段的振幅谱上求取每个离散角频率ω对应的地面的检波器(5)记录的地震数据振幅谱|F_G(ω)|和转换后的DAS地震数据振幅谱|F_F(ω)|之间的比值ΔA_G/F(ω):

ΔA_G/F(ω)＝|F_G(ω)|/|F_F(ω)|

(g)在井下的铠装光缆(2)记录并进行过微分处理后的DAS地震数据各离散角频点(ω)对应的系数乘上ΔA_G/F(ω)：

|F_FG(ω)|＝ΔA_G/F(ω)|F_F(ω)|

其中，|F_FG(ω)|为振幅校正到全频段上对应地面的检波器地震数据振幅谱后的DAS频率域系数,ω＝0,1,...,N-1；

(h)对振幅校正后的DAS时间域道集地震数据的振幅谱进行离散傅里叶逆变换：

其中，f_FG(t)为振幅校正到全频段上对应地面的检波器(5)的井中地震数据振幅谱后的DAS时间域道集地震数据,t＝0,1,...,N-1；

(i)利用步骤(c)到(h)的数据转换和处理流程可以把地面的铠装光缆(2)采集的上行反射波(92)转换成了与地面的检波器(5)采集的上行反射波(92)数据一样的数据。