[发明专利]基于光纤传感器的地震电磁数据复合采集系统及采集方法

说明书

本发明提供的基于光纤传感器的地震电磁数据复合采集系统及采集方法，大功率脉冲电流发射源包括脉冲电流发射控制装置和发射天线，脉冲电流发射控制装置向发射天线提供大功率方波脉冲激励电流；发射天线为围绕工区四周的四条两端设有接地地极的接地长导线，或围绕工区的方形大回线或圆形大回线发射线圈；三分量光纤地震电磁数据复合采集装置按照预先设计的测点或测线分布在工区内；分量光纤地震电磁数据复合采集装置与数据采集仪器车通讯连接。可以高效低成本的同步采集同测点的三分量地震数据、三分量磁场数据和三分量电场数据，提高生产效率，提高了三分量地震和电磁数据的信噪比。

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术和地面地震和电磁联合勘探领域，具体地是指一种基于光纤传感器的地震电磁数据复合采集系统及采集方法。

背景技术

地球物理勘探方法主要有地震法、直流电法、磁法、重力法、电磁法和放射性等勘探方法。

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、电火花或压电晶体或气枪震源在水中或井中激发、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。

现有的地面地震数据采集系统，使用的是通用的动圈式或数字式地面单分量或三分量检波器，进行地面地震数据的采集。目前行业内使用最广泛的就是常规的三分量检波器采集三分量地震数据。三分量检波器是多波勘探时使用的特种检波器。与单分量的常规地震检波器不同，每个检波器内装有三个互相垂直的传感器，以记录质点振动速度向量的三个分量，用于同时记录纵波、横波、转换波。这类检波器输出的信号电压和其振动的位移速度有关，因此称为速度检波器。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地震数据通过数千米长的电缆传送到地震数据采集车的采集控制计算机里存储起来。从地震数据采集车上给远离数公里外的地震数据采集缆上众多的三分量检波器的供电也是十分困难的和非常有限的，只能靠每个三分量检波器自带电池供电，大大加重了野外地震数据采集装备的体积和重量，在野外施工现场给成千上万个电池的充电也是非常繁重的工作。无线节点地震仪器虽然省去了连接电缆，但是仍然需要在野外给成千上万个无线节点地震仪器充电和进行数据下载工作。此外，目前有线三分量检波器采集的三分量地震数据完全靠电缆从检波器向数据采集车传输，由于长距离电缆数据传输的局限性，没有办法实现大量数据向数据采集车的高速实时传输。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三分量地震检波器阵列技术的发展和推广应用。

电磁法勘探又称“电磁感应法”，根据岩石或矿石的导电性和导磁性的不同，利用电磁感应原理进行地面找矿勘探的方法，统称为地面电磁勘探法。

地面电磁勘探技术的应用，在构造带和特殊目标联合解释、油气圈闭联合检测评价等方面发挥了重要的作用。地面电磁勘探技术经过了近二十年的研究和发展，已经形成为较成熟的方法。电磁场激励的方法可以分为频率域激励和时间域激励。

时间域电磁法(TDEM)或称瞬变电磁法(TEM)，它也是利用电磁感应的原理，与频率域电磁法的本质是一样的，但在场的激发和观测方式上是有区别的。时间域电磁法是以不接地回线或接地线源通以脉冲电流(发射场源采用具有周期性的脉冲序列，如矩形、梯形、半正弦波和三角形波等。)为场源，以激励探测目标感应二次电流，在脉冲电流间隙期间测量二次场随时间变化的响应。二次场从产生到结束的时间是短暂的，这就是“瞬变”或“过渡过程”名词的由来。