[发明专利]深部地层低频微弱地震波信号探测系统及其方法

说明书

一种深部地层低频微弱地震波信号探测系统及其方法，该系统包括控制中心、存储器、发射端调制单元、接收端解调单元、发射光纤、接收光纤和光纤检波器阵列，所述的控制中心与发射端调制单元、接收端解调单元的对应控制信号端相连，所述的发射端调制单元用于发射调制后的激光信号，通过发射光纤传输至检测端的光纤检波器阵列输出；同时，光纤检波器阵列检测光信号通过接收光纤传输至接收端解调单元，解调后发送至存储器进行存储。本发明通过光纤检波器即地震检波，采集来自深部地层的极其微弱的低频地震信号，经由光纤缆传输到接收端解调单元，并转换成地震勘探专用格式进行记录。

技术领域

本发明涉及地震波信号探测领域，尤其是采用光纤检波器阵列获取来自深部地层极其微弱低频信号的装置，用以寻找深部油气藏和矿产资源，具体地说是深部地层低频微弱地震波信号探测系统及其方法。

背景技术

地震勘探基于回声探测原理。利用人工震源产生振动，接收来自地下各个地层界面的反射信息，获取地层介质中的传播速度及其旅行时间来确定地下各地层界面的几何形态。地震波除了包含地下各地层界面的几何形态的信息外，还包含了有关地层介质物理性质的信息。目前的现状是：在用的检波器为电磁感应的动圈式检波器，少数为MEMS检波器，与其检波器相配套的设备如(典型的为Sercel公司的428、508)共同组成地震数据采集系统来完成地震原始数据的采集任务。

现有的各种仪器及配套的检波器能够较为精确勘探深度为：我国的东部地区在5000米西部地区约6000-8000米。随着勘探向发展，必然会遇到二大问题：一是深部地层的信号随着深度的增加而越来越微弱，二是频率越来越低，这是振动波的物理性质所决定的，高频衰减快，低频衰减慢，即高频衰减远大于低频衰减，这就是低频信号能传到深远处的物理基础。在往深层探测受到地球物理仪器的制约，制约的主导因素是采集系统中最关键的设备---检波器。

目前，地震勘探检波器主要为：电磁感应动圈式检波器和MEMS；

1、电磁感应动圈式检波器：即线圈在磁场中做切割磁力线运动产生感应电流，从而将机械振动转变成电信号。主要缺点一是动态范围小50～60dB，无法获取120dB～130dB大动态范围的地震信号；二是由于受磁性材料和线圈匝数所限，灵敏度无法做得很高，无法获取来自深部地层的极其微弱地震信号，一般采用加权组合的方法来提高灵敏度，这样便导致了分辨率的下降；三是由于受弹簧片所限，频率无法做得很低，一般为10Hz以上，无法获取来自深部地层的10Hz以下的低频地震波信号；四是由于受这种类型检波器所固有的假频所限，上限频率也不可能做得很高，一般也就240Hz左右；因此这种动圈式检波器的通频带就比较窄，10Hz～240Hz，无法获取宽频范围的地震波信号；五是由于弹簧片会逐渐疲劳，导致整体性能指标的下降，尤其是保真度指标的下降，也影响了所采集信号的保真度；六是由于它传输的是电信号，因此在传输过程中会受到各种电磁干扰；七是由于来自深部地层的地震波信号极其微弱，必须经过电子放大电路的处理，这样由于电子器件本身的噪声底数、各种电磁干扰、会和有效地震波信号混杂在一起，降低了信噪比，须知：提高信噪比，是获取一切有效信号的永恒之主题。

2、MEMS(Micro-Electrical-Mechanical-System微电子机械系统)也是一种采集地震波信号检波器，MEMS芯片是电子器件，本身就有噪声，也要经过电子电路的处理，加之所传输的也是电信号，传输过程中也会受到各种电磁干扰，降低了信噪比，并且专用的MEMS芯片价格昂贵。