[发明专利]基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统及采集方法

说明书

本发明公开一种基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统及采集方法，包括沿平行于轻型铠装光缆方向布设的地面人工横波震源；轻型铠装光缆以正交方式埋设在浅地表下面采集相互正交的两个地面地震横波数据；轻型铠装光缆首端内的光纤与地面分布式光纤声波传感调制解调仪器相连。地面横波震源逐点激发时平行于轻型铠装光缆延伸方向极化，地面分布式光纤声波传感调制解调仪器采集从轻型铠装光缆内的光纤里反射回来的瑞利散射光的相位数据并进行调制解调处理，获得沿铠装光缆延伸方向极化的地面地震横波数据。本发明实现快速高效低成本的采集沿铠装光缆延伸方向极化的地面地震横波数据，提供了针对所采集的地面地震横波数据的处理方法。

技术领域

本发明属于地震勘探技术领域，具体涉及一种基于分布式光纤传感的地震横波数据采集系统及采集方法。

背景技术

地震波(Seismic Wave)是由地震震源向四处传播的振动，指从震源产生向四周辐射的弹性波。按传播方式可分为纵波(P波)、横波(S波)(纵波和横波均属于体波)和面波(L波)三种类型。地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。地震波的传播速度都因传播介质不同而有差异，通常与岩石类型、围限压力、岩石结构以及其他地质因素有关。

地震勘探是指人工激发所引起的弹性波利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析人工地震产生的地震波在地下的传播规律，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是地球物理勘探中最重要、解决油气勘探问题最有效的一种方法。它是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。

地震勘探则是利用人工的方法引起地壳振动(如雷管或炸药爆炸、重锤下落或敲击、可控震源振动)，再用精密仪器按一定的观测方式记录爆炸后地面上各接收点的振动信息，利用对原始记录信息经一系列加工处理后得到的成果资料推断地下地质构造的特点。在地表以人工方法激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。

地震波从本质上而言是弹性波，包括纵波和横波。因此，利用地震波了解地下介质状况的地震勘探应该是联合纵波和横波的多波勘探。尽管早在1828年左右泊松等人就已经从理论上证明了横波的存在，但由于种种原因，长期以来地震勘探一直只利用纵波进行。然而，对多波勘探的研究从未中断。近年来，随着人们认识水平的提高、勘探难度的加大和技术水平及装备的发展，多波地震勘探越来越受到重视，已经初步开始了实际应用。与三维勘探取代二维勘探一样，多波(多分量)勘探也将会逐渐取代单纯的纵波勘探。未来的地震勘探必将是多维多分量的勘探。应用纵横波资料进行综合解释可获得很多有用信息，那么，怎样进行纵横波联合地震勘探呢？最好的办法是做三分量地震勘探。

怎样进行三分量地震勘探呢？以往常规地震勘探是接收垂直地面振动的纵波(用P表示)，仅得到一个方向的资料—纵波剖面。而横波(用S表示)不像纵波那样简单，它有两个分量，一个是沿测线方向振动向地下传播的分量，用SV表示；另一个是垂直测线方向振动向地下传播的分量，用SH表示。简单地说，就是同时接收纵波和两个横波分量的勘探叫三分量地震勘探，所得到的记录叫三分量记录。三分量地震勘探需要有专用设备。

接收三个方向的波的接收装置称三分量检波器。为便于操作，通常将三个方向的检波器装在一个外壳内，称三分量检波器。其中，有一个是垂直方向的(接收P波)，两个是水平方向的(分别接收SV波和SH波)，且要求三个检波器的特性一致。

三分量震源可以用垂直可控震源和水平可控震源分别激发，在不能使用可控震源的地区，常用炸药或重锤作为P波和SV波勘探的震源。