[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

说明书

本发明提出分布式光纤地震数据采集系统及其数据收集转换方法，包括对井下或地面光纤采集的光纤质点位移数据进行对时间的微分处理，将其转换成与速度检波器记录的地震数据量纲相同的DAS地震数据，然后对检波器记录的地震数据和微分处理后的DAS地震数据做离散傅里叶变换(DFT)，把离散傅里叶变换后的两种数据的振幅谱进行对比，并在全频段的振幅谱上求取每个离散角频率ω对应的检波器记录的地震数据振幅谱和转换后的DAS地震数据振幅谱之间的比值ΔAsubgt;G/F/subgt;(ω)，在DAS地震数据各频点对应的系数乘上ΔAsubgt;G/F/subgt;(ω)，最后对进行过振幅谱补偿处理的DAS地震数据的校正振幅谱做离散傅里叶逆变换，即可得到在同一个接收位置与检波器记录的地震数据完全一样的DAS地震数据。

技术领域

本发明属于地震数据的处理技术领域，具体涉及一种分布式光纤地震数据采集系统及其数据收集转换方法。

背景技术

分布式光纤声波传感(Distributed Acoustic Sensing，简称DAS)技术，是一种可以实现振动和声场连续分布式探测的新型传感技术。它利用窄线宽单频激光在光纤中激发的相干瑞利散射对应变变化高度敏感的特性，结合反射计原理，对与光纤相互作用的环境振动与声场信息进行长距离、高时空精度的感知。这种独一无二的信息感知能力，使得DAS技术受到学术界和工业界的广泛关注。DAS技术性能不断提升，应用快速发展，已在周界入侵检测、铁路安全在线监测、地球物理勘探等方面展示了其独特的技术优势和潜力。

分布式光纤声波传感系统(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。DAS利用相干瑞利散射光的相位而非光强来探测音频范围内的声音或震动等信号，不仅可以利用相位幅值大小来提供声音或震动事件强度信息，还利用线性定量测量值来实现对声音或震动事件相位和频率信息的获取。DAS可以认为是一个移动干涉式声波传感器在传感光纤探测外界信号，当声音或震动引起该位置干涉光相位的线性变化，通过提取该位置不同时刻的干涉信号并解调，就可实现外界物理量的定量测量。

DAS测量过程包括激光器沿着光纤发出光脉冲，一些光以反向散射的形式与入射光在脉冲内发生干涉，干涉光反射回来以后，反向散射的干涉光回到信号处理装置，同时将光纤沿线震动声波信号带来信号处理装置。由于光速保持不变，因此可得到每米光纤的声波振动的测量结果。

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埋设的铠装光缆采集井中或地面地震数据时，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检波器记录的是地震波传播到每个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和检波器对地震波波动时的响应是不一样的。如果要对铠装光缆采集的分布式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分析或联合处理，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量纲的转换和振幅谱的补偿处理。

发明内容