[发明专利]基于分布式光纤传感的海底地震数据采集系统及采集方法

说明书

本发明提供一种基于分布式光纤传感的海底地震数据采集系统及采集方法，气枪震源激发船配置有多个拖曳式的气枪震源；数据采集铠装光缆上等间距分布有多个盒子，每个盒子内设有环绕光纤环，每个盒子顶部设有光纤姿态传感器；分布式光纤声波传感调制解调仪器设在海面的浮标内，分布式光纤声波传感调制解调仪器连接在数据采集铠装光缆一端或两端，用于接沿数据采集铠装光缆分布的光纤地震的信号和光纤姿态传感器的信号。本发明大幅度的降低海底地震数据采集系统的生产制造成本，而且便于在海上生产中的使用和维护，可以比常规的有源海底地震数据采集电缆做得更长，每条缆上可以有数量更多的地震传感器，可以更高效率的采集高密度海底地震数据。

技术领域

本发明属于应用地球物理勘探方法，涉及海洋地震勘探技术，具体是一种基于分布式光纤传感的海底地震数据采集系统及采集方法。

背景技术

目前的海底地震数据采集方式主要有两种，一种是单分量、二分量、三分量或四分量海底地震数据采集缆(OBC)沉入海底采集地震数据，另一是独立的三分量或四分量海底地震数据采集站(OBS和OBN)沉底采集地震数据，两者都使用独立的海洋地震气枪激发源在水中拖移时激发。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)由放缆船是先投放布设到海底，然后由气枪震源船拖曳着水下可控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，由事先投放布设到海底的地震缆采集海底地震数据。数据采集结束后，放缆船回收海底地震缆，投放布设到新的测量工区，然后重复海底地震信号的数据采集作业。独立的海底地震数据采集缆和海底地震数据采集站如ION、Sercel、Fairfield和OYOGeospace等公司生产销售的各种OBC、OBS和OBN。

目前所有正在使用的和公布的沉底式海洋地震数据采集站都是采用配重水泥块将海洋地震数据采集站带到海底，数据采集结束以后，由安装在船底的超短基线(USBL)声学控制单元向海底的地震数据采集站发送控制信号，启动海底地震数据采集站的声学或机械释放装置，使海底地震数据采集站与配重水泥块分离，依靠海底地震数据采集站上部的玻璃浮球将采集站带到海面上后进行回收。这种沉底式采集站体积大、成本高、重量重，无法大量的在海底布设高密度的二维海底地震数据采集测线或三维测网。另外采集站投放时是自由下沉，没有定点投放精度控制，回收时是靠玻璃浮球将海底地震采集站带到海面上，施工效率低，还有因声学或机械释放装置失灵造成海底地震采集站与配重水泥块无法分离，导致海底地震采集站回收失败而丢失。

现有的常规海底地震数据采集缆(OBC)上按照等间距沿缆分布有多个四分量海底地震信号采集单元，使得常规海底地震数据采集缆的重量极大，只能用于作业水深不超过500米的海域。此外由于海底电缆的数据传输能力有限，无法将超长采集缆上采集的所有海底地震数据实时传输到海面的浮标里面或传输到气枪震源激发船上的地震数据采集计算机里面来。

发明内容

本发明目地在于提供一种基于分布式光纤声波传感(DAS)的海底地震数据采集系统，以进行深海海底地震数据采集工作。

本发明通过以下方式实现：

基于分布式光纤声波传感的海底地震数据采集系统，包括气枪震源激发船、布设到海底的数据采集铠装光缆、分布式光纤声波传感调制解调仪器；

所述的气枪震源激发船配置有多个拖曳式的气枪震源；

所述的数据采集铠装光缆上等间距分布有多个盒子，每个盒子内设有环绕光纤环，每个盒子顶部设有光纤姿态传感器；

所述的分布式光纤声波传感调制解调仪器设在海面的浮标内，分布式光纤声波传感调制解调仪器连接在数据采集铠装光缆一端或两端，用于接收沿数据采集铠装光缆分布的光纤地震的信号和光纤姿态传感器的信号。

其中，所述的环绕光纤环为数据采集铠装光缆里面的单模光纤统一按照顺时针方向或逆时针方向绕5圈到10圈，环绕光纤环的直径为0.1米到0.2米之间。