随钻地震多道连续采集系统、数据存储及数据处理方法技术方案

本发明专利技术属于随钻地震勘探技术领域，公开了一种随钻地震多道连续采集系统、数据存储及数据处理方法，采集站包括检波器、多芯屏蔽线、随钻地震数字包等。检波器通过多芯屏蔽线连接到随钻地震数字包上；GPS模块为数字包提供精确时间信息；随钻地震数字包通过网线连接到室内的电脑主机上，随钻地震数字包和电脑主机之间可以串联光纤收发器实现远距离传播，甚至可以依托现有的网络基站的接口，不用布设远距离光纤；多个采集站可以串联，实现采集站的扩展，电脑主机通过USB接口与单点振动采集主机连接，单点振动采集主机与安装在井架的三分量检波器连接，用来采集先导信号。本发明专利技术实现了水平井随钻地震中多通道信号远距离实时采集地震数据。数据。数据。

【技术实现步骤摘要】
随钻地震多道连续采集系统、数据存储及数据处理方法


[0001]本专利技术属于随钻地震勘探
，尤其涉及一种随钻地震多道连续采集系统、数据存储及数据处理方法。

技术介绍

[0002]目前，在钻井作业中，钻头破岩钻进会产生振动，随钻地震技术是利用钻头钻进过程中产生的振动信号作为震源进行地震勘探的地震技术，其通过在钻柱顶端布设先导传感器，并在地面测线布设检波器排列采集地下钻头信号。将先导信号预处理后与地面信号互相关提取有效信号得到似逆VSP的地震资料，进而得到钻头前方地层的结构与异常压力，减少钻探风险。但是钻头信号能量弱、井场噪音强严重影响了随钻地震的应用效果，且钻头在钻进过程中属于连续的振动信号，需要长时间的连续采集。随钻地震采集设备主要是采用地震台站(单点采集)采集，虽然能够实现连续采集，但其较大的体积不适用于山地，单点采集不能采用组合的方法提高信噪比，横向采样点较少等。为了在采集阶段提高有效信号的信噪比，需要在地面布设多个检波器排列并进行连续长时间的观测，且各个检波器之间不能有时差存在。目前尚未有能够实现实时传输的多道地震数据连续采集且精确授时的随钻地震采集设备。
[0003]地震数据存储格式有SEGA、SEGB、SEGC、SEGD、SEGY、SU等，SEGA、SEGB、SEGC、SEGD、SEGY这几种格式都是美国勘探地球物理学会(SEG)推荐的几种数字磁带记录格式，其中SEGA与SEGB是数字磁带记录格式，分别适用于21轨一英寸磁带和九轨半英寸磁带，SEGC也是一种九轨半英寸磁带记录格式，它以时序方式对数据多路编排记带，与B格式的区别在于所记录的数据是以32位浮点的IBM格式记录的，SEGD和SEGY都是后来推出的新的数据格式，也是目前应用最多的两种，SEGD在野外采集时用的比较多，载体多为磁带，SEGY多用在室内数据传递，载体为磁盘，也是物探界最常用的数据格式。SU格式是科罗拉多矿院CWP实验室开发的一套开源地球物理数据处理系统中的数据格式，它和SEGY格式相差的只有3200个字节卷头。其中每个分类下面又有整形和浮点之分，按照数据在内存中字节顺序的不同又可分为Big
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Endian和Little
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Endian，通常工作站中默认的是Big
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Endian格式，微机中默认的是Little
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Endian格式。以SEGY为例说明地震数据存储格式，SEGY数据由头文件和数据体组成，头文件总长度3600字节，分为两部分，文件头第一部分长3200字节，包括字符集、参数卡等信息，文件头第二部分长400字节，为二进制头，记录数据体信息；数据体由多个数据道组成，每道数据分为道头和采样数据。每道道头长度为240字节，其中记录了采样点数、采样间隔、CDP号、XLine号、Line号以及坐标信息等；采样数据长度为采样数乘以采样点字节数(32位、24位、16位等)，由于第3223
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3224字节为原始数据每道采样点数，2个字节最大表示有符号位整数为32767，故单个文件采样点数不能大于该值，即单个文件有记录时间限制。另外，地震波形数据SAC格式是美国加州大学Lawrence Livermore国家实验室开发研制的用于研究时间序列的通用软件工具包，针对单道地震数据，其数据组成包括头段区和数据区，头段区包含152个字，1个字为32位，之后是数据区。SAC头段中与时间有关的变量很多，例如
NZYEAR，NZJDAY，NZHOUR，NZMIN，NZSEC，NZMSEC六个变量定义了某年某日的某个时刻，一般用等效的KZDATE和KZTIME来表示，这个时间只是一个参考(基准)时间，可以任意设置，通常其为第一个数据点所对应的时间，但是也可以为事件的发生时间、某个午夜或一个人的生日。所有的其他时间(如B、E、O等等)都是相对于这个时间的秒数，根据基准时间以及各个时间变量的相对值即可以确定该数据中任意时刻的绝对时间。现有的地震数据存储格式，无论是单炮多道的SEGY格式还是单道波形数据SAC格式，均是分为头文件和数据体文件两部分，头段中按协议存放关键字信息，数据体中按顺序存放采样点值。也就是说，数据体中有且仅有数据信息。
[0004]特别的，对于单点采集来说，不同的晶振所对应的时间漂移量不同，不会绝对的根据采样间隔进行采集，各个采集单位在单位时间内会出现或多或少的偏差，以1000hz为例，1s内可能采集的995
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1005个样点，在进行多道数据拼接时会产生较大的累计误差。
[0005]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前尚未有能够实现实时传输的多道地震数据连续采集且精确授时的随钻地震采集设备。
[0006]解决以上问题及缺陷的难度为：地震台站具有较大的体积，不适用于地形较复杂的山地，且无法实现远距离实时传输；多道地震采集为触发式单炮采集，无法实现连续记录；常规的地震数据存储格式可分为单炮存储的SEGY类型格式(有存储大小限制，不能连续采集)和单道连续采集的SAC格式(不能实现多道的连续记录)；上述的文件记录格式均是由头文件和数据体文件两部分组成，头文件中按协议存放关键字信息，数据体中按顺序存放采样点值，也就是说，数据体中有且仅有数据信息。
[0007]解决以上问题及缺陷的意义为：创造性的提出了一种数据存储方法，在数据体中添加道号信息及GPS时间信息，并实现了对数据的解编工作。依托该方法，研发了远距离实时传输的多道数据连续采集且含有精确时间的随钻地震采集设备，为采集钻头随钻地震地面排列信号提供了有效措施。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种随钻地震多道连续采集系统、数据存储及数据处理方法。
[0009]本专利技术为一种数据体中含有时间及道号信息的地震数据存储方法，实现了对数据的解编工作；同时能够实现带有时间信息的多道地震数据的连续观测，为采集钻头随钻地震地面排列信号提供了有效手段。
[0010]本专利技术是这样实现的，一种随钻地震多道连续采集系统，所述随钻地震多道连续采集系统设置有：采集站；
[0011]所述采集站包括检波器、多芯屏蔽线、随钻地震数字包、GPS模块；检波器通过多芯屏蔽线连接到随钻地震数字包上；GPS模块为数字包提供精确时间信息；随钻地震数字包通过网线连接到室内的电脑主机上，随钻地震数字包和电脑主机可以串联光纤收发器实现远距离传输。
[0012]进一步，所述随钻地震数字包依托网络基站的接口实现数据传输，避免布设远距离光纤；多个采集站可以串联，实现采集站的扩展。
[0013]进一步，所述电脑主机通过USB接口与单点振动采集主机连接，单点振动采集主机
与安装在井架的三分量检波器连接，用于采集先导信号。
[0014]进一步，所述采集站设置有嵌入式主板、前放与模数转换单元、时钟电路单元、数字与电源单元。
[0015]进一步，所述嵌入式主板包括ARM控制器、CPU或数据存储器；
[0016]所述前放与模数转换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随钻地震多道连续采集系统，其特征在于，所述随钻地震多道连续采集系统设置有采集站，采集站包括检波器、多芯屏蔽线、随钻地震数字包、GPS模块；检波器通过多芯屏蔽线连接到随钻地震数字包上；GPS模块为数字包提供精确时间信息；随钻地震数字包通过网线连接到室内的电脑主机上，随钻地震数字包和电脑主机间可以串联光纤收发器实现远距离传播。2.如权利要求1所述的随钻地震多道连续采集系统，其特征在于，所述随钻地震数字包可以依托网络基站的接口实现数据传输，避免布设远距离光纤；多个采集站可以串联，实现采集站的扩展。3.如权利要求1所述的随钻地震多道连续采集系统，其特征在于，所述电脑主机通过USB与单点振动采集主机连接，单点振动采集主机与布设在井架的三分量检波器连接，用于采集先导信号。4.如权利要求1所述随钻地震多道连续采集系统，其特征在于，所述随钻地震数字包设置有嵌入式主板、前放与模数转换单元、时钟电路单元、数字与电源单元。5.如权利要求4所述随钻地震多道连续采集系统，其特征在于，所述嵌入式主板包括ARM控制器、CPU或数据存储器；所述前放与模数转换单元包括：与通道数相同的可编程增益前放和A/D模数转换器，A/D模数转换器将来自检波器的模拟信号转换为数字信号。6.如权利要求4所述随钻地震多道连续采集系统，其特征在于，所述时钟电路单元设置有：GPS授时时钟发生器、FIFO缓存器和逻辑电路；FIFO缓存器对A/D转换后的数据提供先进先出缓存，而后记录到数据存储器中；逻辑电路为整机提供控制逻辑；GPS授时时钟发生器为整机控制和A/D模数转换器提供标准时钟和PPS信息。7.如权利要求4所述随钻地震多道...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪卫，刘怀山，邢磊，李倩倩，王林飞，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：