[发明专利]基于分布式光纤声波传感的人工岛礁微地震监测方法、设备和介质

权利要求书

1.一种人工岛礁微地震监测方法，其特征在于，包括步骤：

在岛礁陆地和其周围的浅水、深水区域环绕布设分布式光纤声波传感监测设备，设备中的光缆与水底泥、砂基质进行耦合，通过GPS和主动源信号推算光缆的具体位置；

对地层中的微地震信号进行米级空间精度连续观测；基于长短时窗比法拾取微地震信号，运用互相关方法拾取DAS地震信号的相对到时，构建到时差矩阵；

利用测量手段建立人工岛礁三维初始速度模型；

将研究区域划分为粗网格，利用网格搜寻法获得微地震信号初始位置；

采用模拟退火法对初始速度模型和微地震事件初始位置进行联合更新，获得最优的速度模型和微地震事件位置；

综合DAS微地震信号采集、处理和反演手段，测定人工岛礁微地震的准确位置。

2.根据权利要求1所述的人工岛礁微地震监测方法，其特征在于，在岛礁陆地和其周围的浅水、深水区域环绕布设分布式光纤声波传感监测设备，设备中的光缆与水底泥、砂基质进行耦合，具体步骤包括：

将陆地光缆浇筑在水泥中，其中，在不具备浇筑条件时埋置于不小于五十厘米的深沟中，埋设好后压实土壤；

在浅水环境中利用驳船法在水底挖设沟槽，将增敏海缆埋设于沟槽中，并覆盖填充物压实；

在深水环境中利用重力沉降法直接铺设增敏海缆，间隔一百米系一重物，随海缆下沉入海底。

3.根据权利要求2所述的人工岛礁微地震监测方法，其特征在于，通过GPS和主动源信号推算光缆的具体位置，具体步骤包括：

在布设陆缆和海缆过程中，通过GPS打点记录光缆的具体空间位置；

在陆地光缆上方人工敲击重物，记录光缆中的DAS信号和陆地锤击对应GPS位置；

在水中采用可移动式气枪发射信号，通过海缆记录气枪源相对位置，通过GPS位置-主动源位置-DAS信号位置一一对应获得各段光缆的空间布设路径。

4.根据权利要求1所述的人工岛礁微地震监测方法，其特征在于，对地层中的微地震信号进行米级空间精度连续观测，具体步骤包括：

将DAS解调器与陆地、浅水和深水海缆呈串联连接，在解调器内部发射激光，并接收反射回的激光信号，基于原理解析激光路径中光缆外部因微地震导致的应变；设置光缆监测应变标距为1米，时间采样率为250Hz；每天24小时连续监测记录微地震信号。

5.根据权利要求1所述的人工岛礁微地震监测方法，其特征在于，基于长短时窗比法拾取微地震信号，运用互相关方法拾取DAS地震信号的相对精确到时，构建到时差矩阵，具体步骤包括：

利用长短时窗比法拾取有效微地震事件，其中，长时窗为较长时间信号采样长度的能量平均值，短时窗为较短时间信号采样长度的能量平均值：

式中，S(n)为DAS监测获得的信号幅值，N为长时窗信号采样个数，M为短时窗信号采样个数，NM，Ratio为记录获得的较短时间信号与较长时间信号平均能量比值，当其大于阈值时，即可判定监测的信号为地震事件引起；

然后利用互相关方法拾取不同光纤监测道的精确相对地震到时，构造到时差矩阵，互相关方法公式表示为：

式中，x₁和x₂为不同的DAS监测地震道，为相似系数；

利用互相关公式精确获得Ratio提取的地震事件在不同光纤道之间相似系数，挑选地震道相似系数最大的时间差构成到时差矩阵。

6.根据权利要求1所述的人工岛礁微地震监测方法，其特征在于，利用测量手段建立人工岛礁三维初始速度模型，具体步骤包括：

通过实验室测量获得人工岛礁岩石、泥沙样品的速度大小，作为速度背景；通过原位测量获得特定点位岩石、泥沙的速度大小，作为区域地层速度约束；结合以上数据，通过地球物理方法建立研究区人工岛礁三维速度场，地球物理方法包括测井和地震数据反演。