CN108051851A - 一种地震勘探方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种地震勘探方法及系统，其中方法包括如下步骤，同步记录设备和采集设备的时钟数据，分散布置记录设备及采集设备，存储采集设备进入采集数据的工作状态的时刻作为第零时刻；存储记录设备触发震动的时刻作为第一时刻；随后结束采集，根据所述第零时刻与第一时刻的偏差计算采集设备的数据偏移量，将偏移后的采集数据分别记录、上传至处理设备进行处理。解决复杂环境尤其是无网络无通信环境下地震波信号采集的问题。

Description

一种地震勘探方法及系统

技术领域

本发明涉及地震波勘探领域，尤其涉及一种分布式的地震勘探方法及系统。

背景技术

地震勘探是基于震波运动学和动力学特征的理论，利用地下介质弹性与密度差异对人工、天然激发震波的响应的差异，来推断地质构造和形态的一种地球物理勘探方法。目前地震勘探系统主要采用集中式控制架构，由于存在道数与处理能力的限制，只适用于小范围、低复杂区域，使用常规方法进行探测。因此研究先进的分布式地震勘探系统，不受道数限制、灵活适用于各类复杂勘探区域环境及满足综合探测方法(如震波CT、槽波等)显得十分重要。

发明内容

为此，需要提供一种新型的地震勘探方法，解决复杂环境尤其是无网络无通信环境下地震波信号采集的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种地震勘探方法，包括如下步骤，同步记录设备和采集设备的时钟数据，分散布置记录设备及采集设备，存储采集设备进入采集数据的工作状态的时刻作为第零时刻；存储记录设备触发震动的时刻作为第一时刻；随后结束采集，根据所述第零时刻与第一时刻的偏差计算采集设备的数据偏移量，将偏移后的采集数据分别记录、上传至处理设备进行处理。

具体地，所述记录设备和采集设备为多个，还包括步骤，结束采集后将不同的记录设备与不同的采集设备连接计算，根据不同记录设备第一时刻与不同采集设备第零时刻的偏差，计算数据偏移量后，将采集设备的采集数据记录。

优选地，通过TCXO温度补偿晶振同步记录设备和采集设备的时钟数据。

具体地，所述数据偏移量d＝f*(T1-T0)，其中f为采集设备的数模采样频率，T1为第一时刻，T0为第零时刻。

一种地震勘探系统，包括记录设备、采集设备；所述记录设备包括第一温度补偿晶振、第一计时器、触发传感器；所述采集设备包括第二温度补偿晶振、第二计时器、检波器；所述记录设备、采集设备用于相互同步时钟，所述采集设备用于存储采集设备进入采集数据的工作状态的时刻作为第零时刻；所述记录设备还存储记录设备触发震动的时刻作为第一时刻；所述记录设备还用于跟采集设备连接，还用于根据所述第零时刻与第一时刻的偏差计算采集设备的数据偏移量，将偏移后的采集数据记录下来；所述记录设备还用于将偏移后的采集数据上传至处理设备。

优选地，所述记录设备和采集设备为多个，所述记录设备还用于在结束采集后与采集设备连接，根据自身记录设备第一时刻与不同采集设备第零时刻的偏差，计算数据偏移量后，记录采集设备的偏移后的采集数据。

具体地，所述数据偏移量d＝f*(T1-T0)，其中f为采集设备的数模采样频率，T1为第一时刻，T0为第零时刻。

区别于现有技术，上述技术方案通过高温补偿晶振保证在恶劣环境下的记录设备和采集设备能够分散布置而不需要多路信道接线连接。最后再根据记录设备及采集设备的时间差调整数据偏移量，最后综合多路数据，最终达到了记录多源地震数据的技术效果。

附图说明

图1为具体实施方式所述的地震勘探方法流程图；

图2为具体实施方式所述的地震勘探系统示意图。

附图标记说明：

20、记录设备，

200、第一温度补偿晶振；

202、第一计时器；

204、触发传感器；

22、采集设备；

220、第二温度补偿晶振；

222、第二计时器；

224、检波器；

24、处理设备。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施例介绍一种地震勘探方法，包括如下步骤，S100同步记录设备和采集设备的时钟数据，S102分散布置记录设备及采集设备，这里的分散布置的意思为根据实际的地震波数据探测需要的多路信道布置采集设备及记录设备，如布置在地面、巷道、山体、水体等多种实施方式。在实际的工作例中，还进行步骤S104记录第零时刻以及第一时刻，具体来说，采集设备可以存储采集设备自身进入采集数据的工作状态的时刻作为第零时刻，所谓工作状态为采集设备的内部记录元件如检波器开始工作，开始记录物理振动波的开始时刻；相应地，记录设备也会存储记录设备自身元器件感受到的触发震动的时刻作为第一时刻；在记录到触发震动后结束采集，需要对记录设备与采集设备进行再连接，进行步骤S106根据所述第零时刻与第一时刻的偏差计算采集设备的数据偏移量，将偏移后的采集数据分别记录、上传至处理设备进行处理。这里的数据偏移量根据不同的第零时刻与第一时刻来进行确定，而设置于不同处所的采集设备都需要重新与记录设备连接，由于采集设备的分散布置，不同采集设备采集到的地震波形图各有其独特特性，不同采集设备的第零时刻T0不同，待到与记录设备重新连接所确定的数据偏移量也不同，则不同采集设备返回到不同记录设备上的采集数据的数据偏移量也各有不同，但是相通地都达到了克服现有电线连接的信道受限，不能够分布采集多方位数据，在井下等恶劣环境时钟校正的误差过大，地震波数据采集效果不好的问题。

作为一个新的探测技术，记录设备和采集设备可以分别只选用一套，一对一校正也能够达到恶劣环境分别布设记录设备、采集设备，收录偏移后的采集数据的效果，解决分布式勘探数据不精的问题。而作为优选的实施方案，所述记录设备和采集设备可以为多个，记录设备与采集设备可以是一对多、多对一、多对多的相互配合使用关系。当然这种对应关系在时钟校准的时候就应当确定。因此我们的方法还可以包括步骤，结束采集后将不同的记录设备与不同的采集设备连接计算，根据不同记录设备第一时刻与不同采集设备第零时刻的偏差，计算数据偏移量后，将采集设备的采集数据记录。值得一提的是一个记录设备对应多个采集设备的实施方式，在步骤S100，多个采集设备仪器连接到单个记录设备上，记录设备与采集设备之间进行时钟数据的同步，之后再将多个采集设备根据需要分散布置，后在检测过程中每个采集设备都记录自身与其他采集设备不同的第零时刻、还有自身与其他采集设备不同的采集数据。在进行步骤S106时，多个采集设备再连接回至记录设备中，多个采集设备分别根据自身记录的第零时刻与记录设备的第一时刻的差值，确定数据偏移量，将偏移后的采集数据上传给记录设备。其他一些实施例中，也可以是记录设备根据自身的第一时刻与多个采集设备的第零时刻的差值分别确定数据偏移量，将结果通知采集设备，采集设备将偏移后的采集数据上传给记录设备。

步骤S100中，记录设备与采集设备之间同步时钟的共享方式有很多种，可以直接通过传输计时器数据来完成，在优选的实施例中，每个记录设备或采集设备均内设一个TCXO高精度温度补偿晶振以及一个Timer计时器，通过TCXO温度补偿晶振同步记录设备和采集设备的时钟数据。使得在Timer计时器数据实现同步之后，无论记录设备以及采集设备被设置在何处，都能够通过TCXO的高精度温度补偿晶振获得时钟上的绝对同步，通过上述设计，有效适应了隧道矿井等各类地形以及各种常规时钟如GPS、无线、线缆同步方式不适用的极端场景。

在具体的实施例中，数据偏移量是采集数据的有效数据起始点相对于采集数据开始工作点的样本偏移数量，可以根据具体需要来确定，在本实施例中，数据偏移量选为d＝f*(T1-T0)，其中f为采集设备的数模采样频率，T1为第一时刻，T0为第零时刻。通过上述设置，能够使得本发明方法最终获得的采集数据样本更加可靠、稳定、统一，满足分布式探测地震波的数据采集要求。

在下述的一种整体性的实施例中，我们的方法步骤暨原理可以展示如下，本实施例中记录设备为记录仪，采集设备称为采集站。

a)记录仪、采集站内置TCXO与Timer时钟，时钟精度精确至纳秒

b)记录仪通过同步电缆与各台采集站依次连接并进行时钟同步，确保各采集站Timer时钟与记录仪的Timer时钟一致。各台同步完成后，同步电缆断开，采集站根据工程需要分布式布置

c)各检波器检测震动信号并转换成电信号输入至各采集站的ADC转换模块

d)采集站在完成与记录仪的时钟同步、连接检波器后，按下启动采集按钮，进入ADC转换与数据存储工作模式，同时记录进入采集时的Timer时钟时间T0

e)触发传感器接至记录仪，等待地震波的触发

f)由人工敲击、炸药等方式产生的震动波同步激发触发传感器，触发传感器转换成触发电信号至记录仪中，记录仪存储震动触发瞬间的Timer时钟时间T1

g)完成勘探工程后，再次按下各采集站的启动采集按钮，采集站退出采集模式

h)记录仪通过传输电缆，向各台采集站进行有效地震数据的提取(T1时刻)，具体为记录仪将记录的T1时间传输给各采集站。采集站获得T1时间数据后，通过f*(T1-T0)计算该台采集站的文件数据偏移量d，其中f为该采集站的AD采样频率，T0位该采集站进入采集时的Timer时钟时间，每个采集站的T0时间均不一样。采集站将自身文件数据偏移d个数据后的数据通过电缆传输给记录仪。在记录仪完成各采集站数据的提取后，可将数据传输至主机进行详细的数据查看与解析处理。

在图2所示的实施例中，公开了一种地震勘探系统，包括记录设备20、采集设备22；所述记录设备20包括第一温度补偿晶振200、第一计时器202、触发传感器204；所述采集设备22包括第二温度补偿晶振220、第二计时器222、检波器224；所述记录设备、采集设备用于相互同步时钟，所述采集设备用于存储采集设备进入采集数据的工作状态的时刻作为第零时刻；所述记录设备还存储记录设备触发震动的时刻作为第一时刻；所述记录设备还用于跟采集设备连接，还用于根据所述第零时刻与第一时刻的偏差计算采集设备的数据偏移量，将偏移后的采集数据记录下来；所述记录设备还用于将偏移后的采集数据上传至处理设备24。

优选地，所述记录设备和采集设备为多个，所述记录设备还用于在结束采集后与不同的采集设备连接，根据自身记录设备第零时刻与不同采集设备第一时刻的偏差，计算数据偏移量后，将记录自身相对不同采集设备的偏移后的采集数据。

具体地，所述数据偏移量d＝f*(T1-T0)，其中f为采集设备的数模采样频率，T1为第一时刻，T0为第零时刻。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种地震勘探方法，其特征在于，包括如下步骤，同步记录设备和采集设备的时钟数据，分散布置记录设备及采集设备，存储采集设备进入采集数据的工作状态的时刻作为第零时刻；存储记录设备触发震动的时刻作为第一时刻；随后结束采集，根据所述第零时刻与第一时刻的偏差计算采集设备的数据偏移量，将偏移后的采集数据分别记录、上传至处理设备进行处理。

2.根据权利要求1所述的地震勘探方法，其特征在于，所述记录设备和采集设备为多个，还包括步骤，结束采集后将不同的记录设备与不同的采集设备连接计算，根据不同记录设备第一时刻与不同采集设备第零时刻的偏差，计算数据偏移量后，将采集设备的采集数据记录。

3.根据权利要求1所述的地震勘探方法，其特征在于，通过TCXO温度补偿晶振同步记录设备和采集设备的时钟数据。

4.根据权利要求1所述的地震勘探方法，其特征在于，所述数据偏移量d＝f*(T1-T0)，其中f为采集设备的数模采样频率，T1为第一时刻，T0为第零时刻。

5.一种地震勘探系统，其特征在于，包括记录设备、采集设备；所述记录设备包括第一温度补偿晶振、第一计时器、触发传感器；所述采集设备包括第二温度补偿晶振、第二计时器、检波器；所述记录设备、采集设备用于相互同步时钟，所述采集设备用于存储采集设备进入采集数据的工作状态的时刻作为第零时刻；所述记录设备还存储记录设备触发震动的时刻作为第一时刻；所述记录设备还用于跟采集设备连接，还用于根据所述第零时刻与第一时刻的偏差计算采集设备的数据偏移量，将偏移后的采集数据记录下来；所述记录设备还用于将偏移后的采集数据上传至处理设备。

6.根据权利要求5所述的地震勘探系统，其特征在于，所述记录设备和采集设备为多个，所述记录设备还用于在结束采集后与采集设备连接，根据自身记录设备第一时刻与不同采集设备第零时刻的偏差，计算数据偏移量后，记录采集设备的偏移后的采集数据。

7.根据权利要求5所述的地震勘探系统，其特征在于，所述数据偏移量d＝f*(T1-T0)，其中f为采集设备的数模采样频率，T1为第一时刻，T0为第零时刻。