基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统，包括沿平行于轻型铠装光缆方向布设的地面人工横波震源；轻型铠装光缆以正交方式埋设在浅地表下面采集相互正交的两个地面地震横波数据；轻型铠装光缆首端内的光纤与地面分布式光纤声波传感调制解调仪器相连。地面横波震源逐点激发时平行于轻型铠装光缆延伸方向极化，地面分布式光纤声波传感调制解调仪器采集从轻型铠装光缆内的光纤里反射回来的瑞利散射光的相位数据并进行调制解调处理，获得沿铠装光缆延伸方向极化的地面地震横波数据。本实用新型专利技术实现快速高效低成本的采集沿铠装光缆延伸方向极化的地面地震横波数据，提供了针对所采集的地面地震横波数据的处理方法。

【技术实现步骤摘要】
基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统
本技术属于地震勘探
，具体涉及一种基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统。
技术介绍
地震波(SeismicWave)是由地震震源向四处传播的振动，指从震源产生向四周辐射的弹性波。按传播方式可分为纵波(P波)、横波(S波)(纵波和横波均属于体波)和面波(L波)三种类型。地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。地震波的传播速度都因传播介质不同而有差异，通常与岩石类型、围限压力、岩石结构以及其他地质因素有关。地震勘探是指人工激发所引起的弹性波利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析人工地震产生的地震波在地下的传播规律，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是地球物理勘探中最重要、解决油气勘探问题最有效的一种方法。它是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。地震勘探则是利用人工的方法引起地壳振动(如雷管或炸药爆炸、重锤下落或敲击、可控震源振动)，再用精密仪器按一定的观测方式记录爆炸后地面上各接收点的振动信息，利用对原始记录信息经一系列加工处理后得到的成果资料推断地下地质构造的特点。在地表以人工方法激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。地震波从本质上而言是弹性波，包括纵波和横波。因此，利用地震波了解地下介质状况的地震勘探应该是联合纵波和横波的多波勘探。尽管早在1828年左右泊松等人就已经从理论上证明了横波的存在，但由于种种原因，长期以来地震勘探一直只利用纵波进行。然而，对多波勘探的研究从未中断。近年来，随着人们认识水平的提高、勘探难度的加大和技术水平及装备的发展，多波地震勘探越来越受到重视，已经初步开始了实际应用。与三维勘探取代二维勘探一样，多波(多分量)勘探也将会逐渐取代单纯的纵波勘探。未来的地震勘探必将是多维多分量的勘探。应用纵横波资料进行综合解释可获得很多有用信息，那么，怎样进行纵横波联合地震勘探呢？最好的办法是做三分量地震勘探。怎样进行三分量地震勘探呢？以往常规地震勘探是接收垂直地面振动的纵波(用P表示)，仅得到一个方向的资料—纵波剖面。而横波(用S表示)不像纵波那样简单，它有两个分量，一个是沿测线方向振动向地下传播的分量，用SV表示；另一个是垂直测线方向振动向地下传播的分量，用SH表示。简单地说，就是同时接收纵波和两个横波分量的勘探叫三分量地震勘探，所得到的记录叫三分量记录。三分量地震勘探需要有专用设备。接收三个方向的波的接收装置称三分量检波器。为便于操作，通常将三个方向的检波器装在一个外壳内，称三分量检波器。其中，有一个是垂直方向的(接收P波)，两个是水平方向的(分别接收SV波和SH波)，且要求三个检波器的特性一致。三分量震源可以用垂直可控震源和水平可控震源分别激发，在不能使用可控震源的地区，常用炸药或重锤作为P波和SV波勘探的震源。综合应用地震纵波、横波(及转换波)所提供的与目的层相关的地质特征信息对寻找复杂的隐蔽性圈闭、构造有着十分重要的意义。目前油气勘探已转入到以复杂断块和隐蔽性油气藏为主的勘探阶段，应用三分量地震勘探技术，一是可以得到地下地层的横波信息，二是发挥三分量勘探技术优势，进行纵、横波联合勘探。由于横波不能在液体或气体中传播，地下介质反射回到地面的反射横波在穿过含油气储层的介质时，横波会受到含油气储层岩石孔隙或裂隙中的油、气或水的影响(衰减和频散效应)，因此利用横波属性特征的变化，就可以识别地下介质孔隙中的流体特征，从而实现对含油气储层构造的综合评价和含油气储层中流体分布的准确预测。采用三分量检波器可以采集三分量(多波)地震数据，但是布设三分量检波器存在布设成本高、施工时间过长、作业效率低的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提出一种基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统，利用以正交方式埋设在浅地表下面的轻型铠装光缆以及地面上均匀或非均匀布设的横波震源信号，通过分布式声波光纤声波传感(DistributedAcousticSensing－DAS)调制解调系统快速高效低成本的采集沿铠装光缆延伸方向极化的二维或三维正交分布的地面地震横波数据。基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统，包括：沿平行于轻型铠装光缆方向布设并逐点激发的地面人工横波震源、埋设在浅地表下面的轻型铠装光缆以及位于地面的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器；所述轻型铠装光缆以正交方式埋设在浅地表下面采集相互正交的两个地面地震横波数据；埋设在浅地表下面的轻型铠装光缆首端内的光纤与分布式光纤声波传感调制解调仪器相连。所述地面人工横波震源沿着二维的横波震源线或三维正交的横波震源网布设；在每个地面人工横波震源位置上激发的横波极化方向与轻型铠装光缆的延伸方向平行。所述轻型铠装光缆埋置在浅地表下面，沿二维检波点测线或三维正交检波点测网布设；所述的二维检波点测线或三维正交检波点测网分别与二维的横波震源线或三维正交的横波震源网平行；所述轻型铠装光缆的尾端设有消光机构，所述的消光机构为消光器或者把光纤尾端打一个结。所述轻型铠装光缆包括高声敏单模光纤和包裹在高声敏单模光纤外的柔性保护套，所述的柔性保护套内充填光纤膏，最外层包裹有耐磨抗压抗拉伸柔性轻型保护铠装外套。所述地面人工横波震源的触发信号与启动分布式光纤声波传感调制解调仪器的触发信号一致。所述的基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统的数据采集方法，包括以下步骤：A1、在地表以下，将轻型铠装光缆沿二维检波点测线或三维正交检波点测网埋置；在铠装光缆的尾端设置消光机构；A2、沿二维的横波震源线或三维正交的横波震源网上的预先设计震源点依次激发地面人工横波震源，在每个地面人工横波震源位置上激发的横波源的极化方向与轻型铠装光缆的延伸方向相平行，并将激发人工横波震源的触发信号同步传输到分布式光纤声波传感调制解调仪器的触发端口里；A3、触发分布式光纤声波传感调制解调仪器在地面横波震源激发的同时开始同步采集地面地震横波数据。步骤A3包括以下子步骤：A31、分布式光纤声波传感调制解调仪器采集从轻型铠装光缆内的光纤里反射回来的瑞利散射光信号的相位数据；A32、通过对瑞利散射光信号的相位数据进行调制解调处理，获得沿轻型铠装光缆延伸方向极化的地面地震横波数据。步骤A32所述地面地震横波数据，包括地下介质横波弹性和粘弹性参数，获取的过程为：根据轻型铠装光缆上任意一个检波点到每个震源点的距离，地下波阻抗界面到任意一个检波点的距离，以及从该检波点检测到的从该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统，其特征在于，包括：沿平行于轻型铠装光缆(2)方向布设并逐点激发的地面人工横波震源(1)、埋设在浅地表下面的轻型铠装光缆(2)以及位于地面的分布式光纤声波传感调制解调仪器(3)；所述轻型铠装光缆(2)以正交方式埋设在浅地表下面采集相互正交的两个地面地震横波数据；轻型铠装光缆(2)首端内的光纤与分布式光纤声波传感调制解调仪器(3)相连。/n

【技术特征摘要】
1.基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统，其特征在于，包括：沿平行于轻型铠装光缆(2)方向布设并逐点激发的地面人工横波震源(1)、埋设在浅地表下面的轻型铠装光缆(2)以及位于地面的分布式光纤声波传感调制解调仪器(3)；所述轻型铠装光缆(2)以正交方式埋设在浅地表下面采集相互正交的两个地面地震横波数据；轻型铠装光缆(2)首端内的光纤与分布式光纤声波传感调制解调仪器(3)相连。


2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统，其特征在于，所述地面人工横波震源(1)沿着二维的横波震源线或三维正交的横波震源网布设；在每个地面人工横波震源(1)位置上激发的横波源的极化方向(4)与轻型铠装光缆(2)的延伸方向相平行。


3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传...

【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，梁兴，安树杰，陈沅忠，吴俊军，冉曾令，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：新型
国别省市：四川;51