一种螺旋缠绕光纤的DAS六分量地震信号解耦与恢复方法技术

本发明专利技术提供了一种螺旋缠绕光纤的DAS六分量地震信号解耦与恢复方法，属于地球物理勘探技术领域，该一种螺旋缠绕光纤的DAS六分量地震信号解耦与恢复方法包括S1，将面向多分量振动信号的光纤螺旋缠绕在同一圆柱体上；S2，螺旋缠绕光纤采集地震数据；S3，确定多分量缠绕光纤信号与原始振动信号之间的坐标映射关系；S4，解耦恢复真实地震波振动信号；S5，真实地震波振动信号误差验证，根据螺旋缠绕光纤的振动敏感范围，利用螺旋缠绕光纤与振动信号之间的坐标映射关系，实现从螺旋缠绕光纤信号到光纤所在位置处真实地震波振动六分量信号的解耦恢复，从而获取更加合理可靠的六分量地震波信息，可促进DAS在精细油气地震勘探中的发展。

A decoupling and recovery method of Das six component seismic signal with spiral wound optical fiber

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋缠绕光纤的DAS六分量地震信号解耦与恢复方法
本专利技术属于地球物理勘探
，具体而言，涉及一种螺旋缠绕光纤的DAS六分量地震信号解耦与恢复方法。
技术介绍
分布式声传感(DistributedAcousticSensing，DAS)是一种基于光纤瑞利背向散射的新型连续性、分布式、实时的光纤传感技术。DAS以光纤作为系统前端，通过反演不同时刻光纤内各个位置瑞利背向散射干涉信号的相对变化，来实时采集地震资料，相比传统检波器具有成本低、鲁棒性好、分辨率和采样率高的天然优势，近年来被广泛应用于油气地球物理勘探领域。然而，DAS直接测量光纤中两点瑞利背向散射光的相位变化，该相位变化主要由光纤在轴向上的拉伸和压缩引起，因此，直光纤只能测量沿光纤轴向方向的信号分量，而无法探测其他方向的信号分量(即“单分量”问题)，难以满足精细油气地震勘探对多分量信息的需求。目前实现多分量DAS通常有两种方法，一是通过同时测量光纤中散射光的强度信息与偏振信息实现径向振动信号的探测(Wolifiski，1999)，二是改变光纤的物理形状，如螺旋状缠绕。螺旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋缠绕光纤的DAS六分量地震信号解耦与恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，将面向多分量振动信号的光纤螺旋缠绕在同一圆柱体上；/nS2，螺旋缠绕光纤采集地震数据；/nS3，确定多分量缠绕光纤信号与原始振动信号之间的坐标映射关系；/nS4，解耦恢复真实地震波振动信号；/nS5，真实地震波振动信号误差验证。/n

【技术特征摘要】
1.一种螺旋缠绕光纤的DAS六分量地震信号解耦与恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将面向多分量振动信号的光纤螺旋缠绕在同一圆柱体上；
S2，螺旋缠绕光纤采集地震数据；
S3，确定多分量缠绕光纤信号与原始振动信号之间的坐标映射关系；
S4，解耦恢复真实地震波振动信号；
S5，真实地震波振动信号误差验证。


2.根据权利要求1所述的一种螺旋缠绕光纤的DAS六分量地震信号解耦与恢复方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
S11，将光纤螺旋缠绕轴的轴向方向定义为z轴方向，径向方向分别为x、y方向，按照右手定则来确定缠绕的正方向，定义光纤切线与O-xy平面的夹角为光纤螺旋角，其角度分别为α1、α2、α3……αN；
S12，N根光纤从同一个点出发按照上述相应的角度朝负方向沿轴向前进行均匀缠绕。


3.根据权利要求1所述的一种螺旋缠绕光纤的DAS六分量地震信号解耦与恢复方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21，通过不同的功分器和耦合器将激光脉冲信号分为N路，分别同步注入到N根光纤中；
S22，每根光纤相当于一个DAS分量系统进行单独探测，接收光纤各点反向传输回来的瑞利背向散射信号，对散射信号进行外差探测并按照数字相干算法进行解调，最终得到该位置处应变随时间的变化关系，该应变随时间的变化关系反映了真实地震波振动信号。


4.根据权利要求1所述的一种螺旋缠绕光纤的DAS六分量地震信号解耦与恢复方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
S31，将光纤螺旋缠绕轴的方向定义为全局坐标系z轴方向，其正方向与光纤缠绕时的正方向保持一致；
S32，沿光纤每个点S都存在一个局部坐标系O-mxlzny，定义螺旋缠绕光纤各点向前的切线方向为该点局部坐标系mx轴正方向；
S33，定义在起始点时的局部坐标系为初始局部坐标系，其mx、lz、ny轴分别与全局坐标系x、y、z轴平行，各对应的坐标轴之间不存在夹角；
S34，对于第i根光纤上任意一点S，其局部坐标系与全局坐标系的变换关系为：
初始局部坐标系先从光纤初始位置绕z轴顺时针旋转θsi与S点局部坐标系原点重合，然后再绕y轴逆时针旋转αi角度与S点局部坐标系各坐标轴重合，根据坐标旋转理论，建立坐标变换过程的数学关系；
其中，θsi为第i根光纤由初始点到S点旋转角度，αi为第i根光纤螺旋角。


5.根据权利要求4所述的一种螺旋缠绕光纤的DAS六分量地震信号解耦与恢复方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹丹平，尹教建，马国旗，律军军，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37