基于铠装螺旋光缆的海底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铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆及采集方法，通过在海底平行布设多条铠装螺旋光缆，利用螺旋光缆布放回收船底的安装的水声定位系统的发射声源和等间距固定在螺旋光缆上的水声应答器对海底铠装螺旋光缆进行精准定位，使用在海面拖曳的水面之下的气枪震源按照预先设计的震源线依次进行激发，快速采集海底FOBC地震数据。随后移动海底平行布设多条铠装螺旋光缆到相邻海底FOBC数据采集区域，重新进行FOBC的定位，再次使用气枪震源按照预先设计的震源线依次进行激发，采集海底FOBC地震数据，通过依次滚动布设铠装螺旋光缆和分块激发并采集FOBC数据，逐步完成大面积海底区域的超大通道和超大长度海底全波场地震数据的高密度采集。波场地震数据的高密度采集。波场地震数据的高密度采集。

【技术实现步骤摘要】
基于铠装螺旋光缆的海底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
，涉及一种基于铠装螺旋光缆的海底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，海洋地震数据铠装螺旋光缆如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底地震数据。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海面浮标或拖曳作业船传输，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海面浮标或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底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勘探深度，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铠装螺旋光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铠装螺旋光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基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，以进行海底地震的数据采集工作。
[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：基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，包括若干条平行的铠装螺旋光缆，所述铠装螺旋光缆为铠装螺旋光缆；每条铠装螺旋光缆首尾两端分别与安置在海面浮标或海底承压舱内的分布式光纤声波调制解调（DAS）仪器相连接，调制解调（DAS）仪器与其内海底地震数据采集存储仪器相连接。
[0007]所述铠装螺旋光缆为铠装螺旋光缆，螺旋光缆内部为直径3厘米到5厘米的圆柱形弹性体，弹性体外螺旋状缠绕不同角度的弯曲不敏感单模光纤，缠绕角度在30度到60度之间，单模光纤外紧密包裹高强度柔性复合材料保护套，保护套外是一层或多层不锈钢铠装钢丝。
[0008]所述铠装螺旋光缆为密度或比重大于2的不锈钢丝铠装缆，便于在海底作业时依靠铠装螺旋光缆自身重量与海床进行良好的地震波信号耦合。也可以在海底开挖浅沟将铠装螺旋光缆埋置与海床实现良好的地震波信号耦合。
[0009]所述的调制解调（DAS）仪器或地震数据采集存储仪器内置的高精度芯片级原子钟或高精度晶振时钟给采集的海底地震数据授时，用于后期与海面气枪震源船上的水下可控气枪震源的激发信号进行时间同步和数据处理。
[0010]所述的铠装螺旋光缆布放和回收船的底部安装有超短基线定位系统的声源信号发射换能器。
[0011]所述安置调制解调（DAS）仪器的海面浮标内置小型汽油或柴油发电机，给调制解调（DAS）仪器和地震数据采集存储仪器持续供电。海面浮标顶部安装有GPS或北斗卫星信号接收天线，给铠装螺旋光缆首尾两端分别进行实时定位并给地震数据采集存储仪器实时授时。
[0012]所述的海底承压舱的顶部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器，内部安置有足够的可充电锂电池，用于给沉在海底的两个海底承压舱进行水声定位，承压舱顶部固定有玻璃浮球或周围环绕浮力材料，底部连接有配重块，数据采集作业结束后，通过布放和回收船底部发射的声控信号控制声控释放器分离承压舱和配重块，承压舱依靠玻璃浮球或浮力材料的浮力上浮到海面，便于布放和回收船对其进行回收。
[0013]所述的铠装螺旋光缆上等间距固定有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器，用于给布设在海底的铠装螺旋光缆进行水声定位。铠装螺旋光缆上相邻两个长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器之间的间距在500米到1000米之间。
[0014]所述海面气枪震源船的底部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的声源信号发射换能器，在水下可控气枪震源的上部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的声源信号应答器，用于在海底地震数据采集作业时给水下可控气枪震源进行实时定位。
[0015]所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆的数据采集方法，包括以下步
骤：（1）铠装螺旋光缆布放和回收船行驶到海底地震数据采集工区内预先施工设计的铠装螺旋光缆测线的尾端位置，先将铠装螺旋光缆的尾端与海面浮标或海底承压舱相连接，铠装螺旋光缆内的单模光纤与安置在海面浮标或海底承压舱内的调制解调（DAS）仪器的单模光纤输入端相连接，启动调制解调（DAS）仪器和与之相连接的地震数据采集存储仪器；（2）铠装螺旋光缆布放船随后将连接有铠装螺旋光缆的海面浮标投放到海里或将海底承压舱沉放到海底，然后开始沿铠装螺旋光缆测线缓慢移动同时向海底布放铠装螺旋光缆；（3）布放到铠装螺旋光缆的首端时，将铠装螺旋光缆的首端与海面浮标或海底承压舱相连接，铠装螺旋光缆内的单模光纤与安置在海面浮标或海底承压舱内的调制解调（DAS）仪器的单模光纤输入端相连接，启动调制解调（DAS）仪器和与之相连接的地震数据采集存储仪器；（4）铠装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于：包括若干条平行的铠装螺旋光缆（1），所述铠装螺旋光缆（1）首尾两端分别连接分布式光纤声波调制解调（DAS）仪器（2），调制解调（DAS）仪器（2）安置在海面浮标（3）或海底承压舱（4）内并与其内的海底地震数据采集存储仪器（5）相连接。2.根据权利要求1所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述铠装螺旋光缆（1）内部为圆柱形弹性体（8），弹性体（8）外螺旋状缠绕不同角度的弯曲不敏感单模光纤（9），单模光纤（9）外紧密包裹高强度柔性复合材料保护套（10），保护套（10）外是一层或多层不锈钢铠装钢丝。3.根据权利要求2所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述铠装螺旋光缆（1）为不锈钢丝铠装缆，便于在海底作业时依靠铠装螺旋光缆（1）自身重量与海床进行良好的地震波信号耦合，也可以在海底开挖浅沟将铠装螺旋光缆（1）埋置与海床实现良好的地震波信号耦合。4.根据权利要求3所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述的调制解调（DAS）仪器（2）或地震数据采集存储仪器（5）内置的高精度芯片级原子钟或高精度晶振时钟给采集的海底地震数据授时，用于后期与海面气枪震源船（6）上的水下可控气枪震源（7）的激发信号进行时间同步和数据处理。5.根据权利要求3所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述铠装螺旋光缆（1）的布放和回收船的底部安装有超短基线定位系统的声源信号发射换能器（13）。6.根据权利要求5所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述安置调制解调（DAS）仪器（2）的海面浮标（3）内置小型汽油或柴油发电机，给调制解调（DAS）仪器（2）和地震数据采集存储仪器（5）持续供电，海面浮标（3）顶部安装有GPS或北斗卫星信号接收天线（14），给铠装螺旋光缆（1）首尾两端分别进行实时定位并给地震数据采集存储仪器（5）实时授时。7.根据权利要求5所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述的海底承压舱（4）的顶部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器（15），内部安置有足够的可充电锂电池，用于给沉在海底的两个海底承压舱（4）进行水声定位，承压舱（4）顶部固定有玻璃浮球或周围环绕浮力材料，底部连接有配重块，数据采集作业结束后，通过布放和回收船底部发射的声控信号控制声控释放器分离承压舱（4）和配重块，承压舱（4）依靠玻璃浮球或浮力材料的浮力上浮到海面，便于布放和回收船对其进行回收。8.根据权利要求1所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述的铠装螺旋光缆（1）上等间距固定有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器（15），用于给布设在海底的铠装螺旋光缆（1）进行水声定位，铠装螺旋光缆（1）上相邻两个长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器（15）之间的间距在500米到1000米之间。9.根据权利要求1所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述海面气枪震源船（6）的底部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的声源信号发射换能器（13），在水下可控气枪震源（7）的上部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器（15），用于在海底地震数据采集作业时给水下可控气枪震源（7）进行实时定位。
10.用权利要求1至9中任一项的所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆的数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：a、铠装螺旋光缆（1）布放和回收船行驶到海底地震数据采集工区内预先施工设计的铠装螺旋光缆（1）测线的尾端位置，先将铠装螺旋光缆（1）的尾端与海面浮标（3）或海底承压舱（4）相连接，铠装螺旋光缆（1）内的单模光纤（9）与安置在海面浮标（3）或海底承压舱（4）内的调制解调（DAS）仪器（2）的单模光纤输入端相连接，启动调制解调（DAS）仪器（2）和与之相连接的地震数据采集存储仪器（5）；b、铠装螺旋光缆（1）布放船随后将连接有铠装螺旋光缆（1）的海面浮标（3）投放到海里或将海底承压舱（4）沉放到海底，然后开始沿铠装螺旋光缆（1）测线缓慢移动同时向海底布放铠装螺旋光缆；c、布放到铠装螺旋光缆（1）的首端时，将铠装螺旋光缆（1）的首端与海面浮标（3）或海底承压舱（4）相连接，铠装螺旋光缆（1）内的单模光纤（9）与安置在海面浮标（3）或海底承压舱（4）内的调制解调（DAS）仪器（2）的单模光纤输入端相连接，启动调制解调（DAS）仪器（2）和与之相连接的地震数据采集存储仪器（5）；d、铠装螺旋光缆（1）布放船随后将连接有铠装螺旋光缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，刘海波，徐朝红，苟量，张少华，岳长青，於国平，马敬滨，王熙明，安树杰，
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：