基于无人艇的海洋四分量光纤地震数据采集缆及采集方法技术

本发明专利技术提供一种基于无人艇的海洋四分量光纤地震数据采集缆及采集方法，包括若干条平行的采集拖缆，采集拖缆包括若干个采集短节等间隔通过铠装光缆串联；每条采集拖缆首尾两端分别由无人艇在拖曳，或者沉放到海底；铠装光缆与无人艇或浮标上的调制解调仪器连接；调制解调仪器内的GPS或北斗芯片通过卫星授时信号与海洋气枪震源控制器进行时间同步。本发明专利技术采用了三分量光纤矢量传感器和光纤水听器，频带范围远远大于常规海洋地震信号的频带响应，灵敏度高，结构十分简单，使得本发明专利技术的海洋阵列式四分量光纤地震数据采集短节能够用于水下拖缆采集高品质海洋四分量地震数据。拖缆采集高品质海洋四分量地震数据。拖缆采集高品质海洋四分量地震数据。

【技术实现步骤摘要】
基于无人艇的海洋四分量光纤地震数据采集缆及采集方法


[0001]本专利技术属于海洋地球物理勘探
，涉及一种基于无人艇的海洋四分量光纤地震数据采集缆及采集方法。

技术介绍

[0002]目前的海洋地震数据采集方式主要有三种，一种是单分量、二分量、三分量或四分量拖曳式海洋地震数据采集缆(Streamer)拖在采集作业船尾部，海洋地震数据采集拖缆如ION、Sercel和OYO Geospace等公司生产销售的各种地震拖缆(Streamer)。另一种是三分量或四分量海底地震数据采集缆(OBC)沉入海底，还有一种是独立的三分量或四分量海底地震数据采集站(OBS和OBN)沉底，独立的海洋地震气枪激发源在水中拖移时激发。拖曳式海洋地震数据采集缆的工作方式是采集作业船拖曳着采集缆在水面以下一定的深度上匀速前行，采集作业船拖曳的可控震源(如气枪震源)或另外的震源作业船拖曳的可控震源(如气枪震源)一起和采集缆在水面以下一定的深度上同步移动并定时定位激发。沉入海底的海底地震数据采集缆，其工作方式是海底地震电缆(OBC)由放缆作业船是先投放铺设到海底，然后由气枪震源作业船拖曳着水下可控震源(如气枪震源)在距海面以下一定的深度上前行并向海水中激发地震信号，由事先投放铺设到海底的地震缆采集海底地震数据。数据采集结束后，放缆作业船回收海底地震缆，投放铺设到新的测量工区，然后重复海底地震数据的采集作业。
[0003]目前行业内使用最广泛的就是常规的三分量检波器和压电晶体水听器采集四分量海洋地震数据。三分量检波器是多波勘探时使用的特种检波器。与单分量的常规地震检波器不同，每个检波器内装有三个互相垂直的传感器，以记录质点振动速度向量的三个分量，用于同时记录纵波、横波、转换波。这类检波器输出的信号电压和其振动的位移速度有关，因此称为速度检波器。为了记录检波器感应到的震动信号，检波器阵列内还设置有检波器输出的模拟信号放大、滤波、去噪、模数转换、数据存储和数据传输等电路模块，以便将三分量检波器阵列采集到的海洋地震数据通过数千米长的铠装电缆传送到拖曳作业船上的采集控制计算机里存储起来。从甲板上给远离拖曳作业船数公里甚至数十公里的海洋地震数据采集缆上众多的数据采集短节的供电也是十分困难的和非常有限的。此外，目前三分量检波器加水听器阵列采集的海洋四分量地震数据完全靠铠装电缆从数据采集缆向拖曳作业船传输，由于长距离(数千到数十千米)电缆数据传输的局限性，没有办法实现大量数据向拖曳作业船的高速实时传输。上面这些因素极大的限制了大道数或超大道数和大长度或超大长度海洋四分量地震检波器阵列(或四分量地震数据采集缆)技术的发展和推广应用。
[0004]为了提高海洋地震数据采集效率和加大探测深度，常规海洋地震拖缆越来越长(加大偏移距)，每条采集船同时拖曳的采集缆的数量越来越多，有的超过了20到30条拖缆，每条地震拖缆的长度也超过了10公里。多条超长地震拖缆的现场作业非常困难，很难避免采集船后面平行拖曳的数十条地震数据采集拖缆不会受洋流影响而缠绕在一起，特别是在
拖缆尾端没有动力浮标时，10公里以外的数条拖缆的尾端更容易受侧向洋流的影响而缠绕在一起，造成严重的生产事故。

技术实现思路

[0005]为了解决常规三分量检波器加压电水听器构成的海洋地震数据采集缆的长距离电缆数据传输能力有限瓶颈的困难问题，远离拖曳作业船数公里甚至数十公里的海洋地震数据采集缆上众多的数据采集短节的供电问题，以及数十条超长地震数据采集拖缆作业时难以防止拖缆的尾端缠绕在一起发生潜在生产事故的风险，本专利技术目地在于提供一种使用无人艇专门拖曳阵列式海洋四分量光纤地震数据采集拖缆，以进行海洋多分量地震的数据采集工作，能够测量海面之下或海底的四分量海洋地震数据。这一拖曳式或沉底式阵列式海洋四分量光纤地震数据采集光纤缆由安置在铠装光缆中均匀分布的三分量光纤矢量传感器，光纤声压水听器和光纤姿态传感器组成。
[0006]为了解决上述的技术问题，本专利技术提供的其中一种技术方案为：
[0007]阵列式海洋四分量光纤地震数据采集拖缆，包括若干条平行的采集拖缆，所述采集拖缆包括若干个采集短节等间隔通过铠装光缆串联；每条采集拖缆首尾两端分别由无人艇在拖曳；铠装光缆与无人艇上的调制解调仪器连接；调制解调仪器内的GPS或北斗芯片通过卫星授时信号与海洋气枪震源控制器进行时间同步。
[0008]每一个所述的采集短节包括一个三分量光纤矢量传感器、一个光纤声压水听器和一个三分量光纤姿态传感器。
[0009]所述的三分量光纤矢量传感器安装在采集短节的前部，其后方依次为三分量光纤姿态传感器、光纤声压水听器；三分量光纤矢量传感器、光纤声压水听器和三分量光纤姿态传感器与调制解调仪器连接。
[0010]所述的三分量光纤矢量传感器为三分量地震信号检波器。三分量光纤矢量传感器所探测的是水声声场中的加速度矢量，其基本结构是基于加速度检测的结构。矢量传感器采用光纤加速度传感器中的芯轴型结构作为传感器基本结构。
[0011]光纤矢量传感器采用推挽式结构，其谐振频率更大，工作带宽更宽。更重要的是，推挽式结构对称性好，可以得到良好的矢量性。
[0012]所述三分量光纤矢量传感器在水声场的实际探测中，把传感核心模块封装于圆柱、球壳或者方形壳体中构成三分量矢量传感器。三分量矢量传感器的波尺寸小，其质量几乎等于它所排开水的质量，因此它在水下声场中相当于一个质点，不影响声场的分布和传播。在水下声场中，声波波动引起质点的加速度运动，因此三分量矢量传感器的各维分别得到声场的加速度矢量在各维轴向的分量。所述矢量探测系统包含三分量矢量传感器、光纤声压水听器、三分量光纤姿态传感器和包含干端光源的调制解调仪器。
[0013]所述三分量光纤矢量传感器包括三根几何尺寸完全一样的实心的弹性柱体成三轴正交结构组装在一起，一对光纤分别绕在一根弹性柱体的两端臂上，缠绕的光纤形成了迈克尔逊干涉仪的两光纤臂；质量块粘接在弹性柱体正交结合处，弹性柱体固定安装在密封的外壳内；光纤与调制解调仪器连接。
[0014]所述的光纤声压水听器选自调幅型光纤水听器、调相型光纤水听器、或偏振型光纤水听器。三分量光纤姿态传感器为光纤陀螺仪。
[0015]所述的采集短节之间的间距选自3.125米、6.25米、12.5米或25米中任一项。
[0016]采用上述阵列式海洋四分量光纤地震数据采集拖缆的数据采集方法，包括以下步骤：
[0017]a、每一条采集拖缆的首尾分别由两条无人艇牵引拖曳，或者按照预先设计的间距由数对无人艇将数条采集拖缆平行布设在海洋地震数据采集工区的海面，或者按照预先设计的间距将多条采集拖缆平行沉放到海底地震数据采集工区的海底，无人艇上的调制解调仪器通过铠装光缆启动采集拖缆进行仪器状态自检，确保每采集拖缆上的每个采集短节都工作正常；
[0018]b、所述海洋地震数据采集使用的震源船拖曳一只或数只可控气枪震源枪按照施工设计的震源线逐点通过海洋气枪震源控制器依次进行激发，按照施工设计的偏移距即震源点和接收点之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.阵列式海洋四分量光纤地震数据采集拖缆，其特征在于：包括若干条平行的采集拖缆(1)，所述采集拖缆(1)包括若干个采集短节(3)等间隔通过铠装光缆(2)串联；每条采集拖缆(1)首尾两端分别由无人艇(11)在拖曳；铠装光缆(2)与调制解调仪器(7)连接；调制解调仪器(7)内的GPS或北斗芯片通过卫星授时信号与海洋气枪震源控制器(9)进行时间同步。2.根据权利要求1或2所述的阵列式海洋四分量光纤地震数据采集拖缆，其特征在于，每一个所述的采集短节(3)包括一个三分量光纤矢量传感器(4)、一个光纤声压水听器(5)和一个三分量光纤姿态传感器(6)。3.根据权利要求1或2所述的阵列式海洋四分量光纤地震数据采集拖缆，其特征在于，所述的三分量光纤矢量传感器(4)安装在采集短节(3)的前部，其后方依次为三分量光纤姿态传感器(6)、光纤声压水听器(5)；三分量光纤矢量传感器(4)、声压水听器(5)和三分量光纤姿态传感器(6)与调制解调仪器(7)连接。4.根据权利要求1或2所述的阵列式海洋四分量光纤地震数据采集拖缆，其特征在于，所述的三分量光纤矢量传感器(4)为三分量地震信号检波器。5.根据权利要求4所述的阵列式海洋四分量光纤地震数据采集拖缆，其特征在于，所述三分量光纤矢量传感器(4)包括三根几何尺寸完全一样的实心的弹性柱体(41)成三轴正交结构组装在一起，一对光纤(42)分别绕在一根弹性柱体(41)的两端臂上，缠绕的光纤(42)形成了迈克尔逊干涉仪的两光纤臂；质量块粘接在弹性柱体(41)正交结合处，弹性柱体(41)固定安装在密封的外壳内；光纤(42)与调制解调仪器(7)连接。6.根据权利要求1或2所述的阵列式海洋四分量光纤地震数据采集拖缆，其特征在于，所述的光纤声压水听器(5)选自调幅型光纤水听器、调相型光纤水听器、或偏振型光纤水听器。7.根据权利要求1或2所述的阵列式海洋四分量光纤地震数据采集拖缆，其特征在于，所述的采集短节(3)之间的间距选自3.125米、6.25米、12.5米或25米中任一项。8.采用权利要求1至9中任一项的阵列式海洋四分量光纤地震数据采集拖缆的数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：a、每一条采集拖缆(1)的首尾分别由两条无人艇牵(11)引拖曳，或者按照预先设计的间距由数对无人艇(11)将数条采集拖缆(1)平行布设在海洋地震数据采集工区的海面，或者按照预先设计的间距将多条采集拖...

【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，刘海波，全海燕，徐朝红，胡正良，胡永明，王熙明，夏淑君，
申请(专利权)人：中油奥博成都科技有限公司，
类型：发明
国别省市：