CN109884688A - 一激多收地震数据采集系统 - Google Patents

Abstract

一激多收地震数据采集系统，包括震源、有线采集设备、无线采集设备、控制中心、第一GPS接收器和第二GPS接收器；所述有线采集设备，得到第一数据；所述无线采集设备，得到第二数据；所述控制中心与所述震源连接；所述控制中心与所述有线采集设备连接；所述第一GPS接收器与所述控制中心连接，所述第二GPS接收器与所述无线采集设备连接。本发明有效解决单套采集设备野外布设不方便、有线采集设备在城区，山区，丛林，农田等特殊地方难以布设问题，扩展了排列，提高了施工效率。能够实时同步采集，将有线采集设备和无线采集设备获取的数据实现数据格式一致。

Description

一激多收地震数据采集系统

技术领域

本发明总体涉及地震波勘探领域，更具体地，涉及城市、山地等地下资源勘探的一激多发地震数据采集系统与方法。

背景技术

目前，地下资源勘探逐渐从简单型转向复杂型，从几百道的数据采集转向几十万道的数据采集。地震采集投入设备越来越多，覆盖次数越来越高，面元越来越小，向着高密度，宽方位，宽频率的方向发展。

在地表情况比较复杂的情况下，例如城市、山地等，尤其在城市区域，现有的有线采集设备的布设会受到各种各样的障碍，同时，也会给人们的生活带来不便的影响。现有采集系统中有线采集设备的带道作业能力有着一定的限制。现有市场上的无线节点采集不利于采集设备性能状态的实时监控，而且成本较高。

高精度地震勘探主要是采用大量的采集设备，几万道至几十万道，进行数据采集。通过高密度，大量设备提高分辨率和勘探精度。大量的采集设备投入，采集中面临几个重要的难题：第一、现有采集系统的带道作业能力的限制；第二、地震采集时，数十万道地震数据的传输能力的限制；第三、排列在复杂地形的布设能力；第四、采集设备性能状态的实时监控；第五、地震项目高额的设备成本投入；第六、如何保障高效的采集效率。这些难题，都迫切的需要通过新的采集技术来解决。

发明内容

本发明需要解决的问题是，在城市等地表情况复杂的情况下，降低地震数据采集设备布设难度、提高采集设备的布设效率，获得高精度，高密度的地震采集数据做好技术保障。

本发明为了解决上述问题，通过一激多收技术，利用多套采集仪器进行同时采集，提高施工效率，增加野外采集接收排列数量。本发明提供了一激多收地震数据采集系统，包括震源、有线采集设备、无线采集设备、控制中心、第一GPS接收器和第二GPS接收器，所述震源用于激发地震；所述有线采集设备，用于采集地震数据，得到第一数据；所述无线采集设备，独立于所述有线采集设备设置，用于与所述有线采集设备同步采集地震数据，得到第二数据；所述控制中心与所述震源连接，用于激发所述震源并获取地震采集辅助信息和SPS文件；所述控制中心与所述有线采集设备连接，用于获取所述第一数据并将所述第一数据和所述地震采集辅助信息合成第一SEG-D数据；所述第一GPS接收器与所述控制中心连接，所述第二GPS接收器与所述无线采集设备连接，用于获取GPS授时，使所述控制中心的内部时钟与所述有线采集设备的内部时钟保持同步，同时给无线采集设备提供实时坐标。。

根据本发明的一个实施方式，所述无线采集设备包括存储器，所述存储器用于持续存储所述第二数据。

根据本发明的一个实施方式，所述的采集系统，还包括第三GPS接收器，所述第三GPS接收器与所述震源连接，用于获取GPS授时，使所述震源的内部时钟与所述控制中心的内部时钟保持同步，同时给无线采集设备提供实时坐标。

根据本发明的一个实施方式，所述的采集系统，其中，所述震源包括解码器，所述控制中心包括编码器，所述编码器与所述解码器无线连接，用于通过所述编码器向所述解码器发送地震触发信号，控制所述震源激发地震。

根据本发明的一个实施方式，所述控制中心还包括有线采集处理服务器、无线辅助站，所述有线采集处理服务器用于接收存储所述地震采集辅助信息和所述第一数据，将所述地震采集辅助信息和所述第一数据合成第一SEG-D数据；所述无线辅助站与所述有线采集处理服务器连接，用于从所述有线采集处理服务器获取所述地震采集辅助信息。

根据本发明的一个实施方式，所述地震采集辅助信息包括震源的对地出力、谐波畸变、相位中的至少一种。

根据本发明的一个实施方式，所述的采集系统，还包括无线采集服务器，所述无线采集服务器包括数据下载模块、数据抽取模块和数据合成模块，所述数据下载模块用于从所述无线辅助站获取所述地震采集辅助信息，从所述无限采集设备获取所述第二数据并存储；所述数据抽取模块用于按照放炮时间和SPS文件，抽取所述第二数据；所述数据合成模块用于将抽取的所述第二数据和所述地震采集辅助信息合成第二SEG-D数据。

根据本发明的一个实施方式，所述有线采集设备和无线采集设备采用分区布设、交叉布设、融合布设中的任一种布设方式。

根据本发明的另一个方面，提供了一激多收地震数据采集方法，包括，

第一步骤，获取GPS授时，使控制中心和无线采集设备的内部时钟保持同步；第二步骤，激发地震，获取地震采集辅助信息和SPS文件；第三步骤，有线采集设备采集地震数据得到第一数据；无限采集设备采集地震数据得到第二数据；第四步骤，将所述第一数据直接与所述地震采集辅助信息合成第一SEG-D数据；按照放炮时间和所述SPS文件，抽取所述第二数据，将所述第二数据和地震采集辅助信息合成第二SEG-D数据。

根据本发明的一个实施方式，所述的方法还包括，获取GPS授时，使所述震源的内部时钟与所述控制中心的内部时钟保持同步。

根据本发明的一个实施方式，所述的方法还包括，利用有线采集设备进行单炮/多炮地震数据质量分析。

本发明通过将有线采集设备和无线采集设备结合的方法，有效解决单套采集设备野外布设不方便、有线采集设备在城区，山区，丛林，农田等特殊地方难以布设问题，扩展了排列，提高了施工效率。通过GPS授时，使得有线采集设备和无线采集设备能够实时同步采集，利用有线采集设备的实时分析单炮/多炮地震数据质量，及时调整工区施工参数和状态。通过无线辅助道，将有线采集设备和无线采集设备获取的数据实现数据格式一致，可以合并利用。

附图说明

图1是一激多收地震数据采集系统的示意图；

图2是控制中心与震源连接的示意图；

图3是有线采集处理服务器、无线辅助站的示意图；

图4是线采集服务器的示意图；以及

图5是一激多收地震数据采集方法的步骤示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

图1示出了一激多收地震数据采集系统的示意图。

如图1所示，一激多收地震数据采集系统，包括震源、有线采集设备、无线采集设备、控制中心、第一GPS接收器和第二GPS接收器，所述震源用于激发地震；所述有线采集设备，用于采集地震数据，得到第一数据；所述无线采集设备，独立于所述有线采集设备设置，用于与所述有线采集设备同步采集地震数据，得到第二数据；所述控制中心与所述震源连接，用于激发所述震源并获取地震采集辅助信息和SPS文件；所述控制中心与所述有线采集设备连接，用于获取所述第一数据并将所述第一数据和所述地震采集辅助信息合成第一SEG-D数据；所述第一GPS接收器与所述控制中心连接，所述第二GPS接收器与所述无线采集设备连接，用于获取GPS授时，使所述控制中心的内部时钟与所述有线采集设备的内部时钟保持同步，同时给无线采集设备提供实时坐标。

所述第一GPS接收器和所述第二GPS接收器接收卫星的GPS授时，使控制中心和无线采集设备的数据时钟同步，控制中心直接与所述有线采集设备连接，从而保证了地震数据的采集在有线采集设备和无线采集设备之间在时间上实现同步。

所述震源是指人工震源，可以是炸药、电磁震源、锤击震源等等。

所述震源包括解码器，用于接收所述控制中心的触发信号，控制震源激发。所述控制中心与所述震源之间可以采用无线或有线连接，地震触发信号从所述控制中心向震源发送，需要一定的时间，虽然这个传输时间非常短，所以，为了保证控制中心所记录的激发时间与震源实际激发时间的一致，还可以再震源上设置一个GPS接收器，同时接收GPS授时，用以保持整个采集系统的时间上的一致性。

所述控制中心包括所述编码器用于向解码器发出触发信号，以激发震源。所述编码器和解码器之间采用无线或有线通讯。

所述有线采集设备可以是现有的有线采集设备，例如428XL仪器，428XL仪器与震源连接；通过所述编码器和解码器之间的通讯，控制所述震源激发。有线采集设备所采集的地震数据，直接实时传输至控制中心，由控制中心实时将第一数据和地震采集辅助信息合成为SEG-D格式的所述第一SEG-D数据。现有有线采集设备带道能力有限制，通过与无线采集设备相配合，可以减少带道的限制。

所述无线采集设备也可以成为无线节点设备，例如Zland或Smart Solo，RT2等是完全密封，独立的野外采集单元，没有任何外部部件，内部包含所有的基本部件，包括电池，检波器，电路板，计时电路和存储器，以及完全独立操作必要的检测部件，采集部件，数字化部件，滤波器等，能持续存储地震数据。无线采集设备的采集道数无限制，且布设更灵活，高效，故障率低。所以在复杂地形中，使用无线采集设备将会降低人工的使用，使运营成本低也减少了有线采集设备布设时对环境的影响。所述无线采集设备所采集的地震数据直接存储在其内部的存储器内，需要后期下载到无线采集服务器中进行处理，采用卫星GPS授时，使得在后期处理无线采集设备的第二地震数据时，可以实现时间上的统一。

无线采集设备接收卫星GPS授时，内部时钟和有线采集设备如428XL有线仪器保持一致，无线采集设备处于连续记录状态。

在布设本采集系统时，可以根据地形，在开阔地段布设有线采集设备，构成有线采集设备；在城市内部建筑物比较多的区域，可以布设无线采集设备，只利用有线采集设备的编码器激发震源，并采用GPS接收器使所述有线采集设备和无线采集设备在时间上同步。

SEGD数据是指SEG-D格式的地震数据。所述第一SEGD数据是通过所述有线采集设备采集，实时生成的SEG-D格式的地震数据。

所述第一SEGD数据，可用于实时分析单炮/多炮地震数据质量：检波器噪音均方根曲线，每道接收能量值均方根曲线，每炮数据信噪比分析，多炮数据信噪比分析。并可根据实时回传的所述第一SEGD数据，修正整个工区施工参数，可以预测施工完成后可达到的信噪比分析结果。

根据本发明的一个实施方式，所述无线采集设备包括存储器，所述存储器用于持续存储所述第二数据。

图2示出了控制中心与震源连接的示意图。

如图2所示，所述的采集系统，还包括第三GPS接收器，所述第三GPS接收器与所述震源连接，用于获取GPS授时，使所述震源的内部时钟与所述控制中心的内部时钟保持同步，同时给无线采集设备提供实时坐标。

所述控制中心和所述震源可以通过无线或有线连接，但无论是采用有线还是无线连接，在直接激发信号发送至所述震源的过程中，控制中心对于激发地震的计时和所述震源被激发的计时会存在一定的误差。本发明采用发送延迟激发信号的方式，所述控制中心向所述震源发送一个延迟激发信号，在GPS授时的前提下，约定激发时间，此时，就克服了激发信号传输过程造成的误差。使后续对地震数据的采集和处理更加准确。

根据本发明的一个实施方式，所述震源包括解码器，所述控制中心包括编码器，所述编码器与所述解码器无线连接，用于通过所述编码器向所述解码器发送地震触发信号，控制所述震源激发地震。

图3示出了有线采集处理服务器、无线辅助站的示意图。

如图3所示，所述控制中心还包括有线采集处理服务器、无线辅助站，

所述有线采集处理服务器用于接收存储所述地震采集辅助信息和所述第一数据，将所述地震采集辅助信息和所述第一数据合成第一SEG-D数据；所述无线辅助站与所述有线采集处理服务器连接，用于从所述有线采集服务器获取所述地震采集辅助信息。

在所述控制中心激发所述震源启动时，将震源启动的UTC时间记录在OBSV格式的文件里面，所述控制中心会生成SPS文件和地震采集辅助信息，所述地震采集辅助信息在后期处理地震数据时形成辅助道，所述SPS文件是震源和采集设备的相对位置等信息的文件，主要用作地震道的道头，便于抽取地震道。所述地震采集辅助信息存储在所述有线采集服务器，所述优有线采集服务器还实时从所述有线采集设备获取第一数据，并将二者实时合成第一SEG-D数据。

而无线采集设备由于其采集的第一数据是实时存在其设备本身携带的存储器中，需要在收集完毕之后回收，然后再下载相关数据资料。所以，所述第二数据仅仅是地震信息，缺少的辅助道信息也需要在收集完毕后和所述第二数据一同处理，得到第二SEG-D数据。所述第一SEG-D数据和第二SEG-D数据是形式统一的数据，二者合为一体，组成整个采集区域的地震资料集合，用于后期加工处理。

根据本发明的一个实施方式，所述地震采集辅助信息包括：震源译码器信号的地面出力、平板加速度、重锤加速度、真参考信号中的至少一种。

图4示出了无线采集服务器的示意图。

如图4所示，还包括无线采集服务器，所述无线采集服务器包括数据下载模块、数据抽取模块和数据合成模块，所述数据下载模块用于从所述无线辅助站获取所述地震采集辅助信息，从所述无限采集设备获取所述第二数据并存储；所述数据抽取模块用于按照放炮时间和SPS文件，抽取所述第二数据；所述数据合成模块用于将抽取的所述第二数据和所述地震采集辅助信息合成第二SEG-D数据。

当地震数据采集完毕，所述无线采集设备采集的第二数据是实时的储存在设备内部，需要将无线采集设备收回，并对地震数据，GPS数据，日志等数据下载，所以，首先需要回收所述无线采集设备，并将所述无线辅助站也连接到所述无线采集服务器。将所述无线辅助站和无线采集设备连接到所述无线采集服务器上，用以将所述第二数据和地震采集辅助信息合成为第二SEG-D数据。在这个过程中，所述数据下载模块分别与所述无线辅助站和无线采集设备连接。

所述数据抽取模块按照放炮时间和SPS文件，抽取每一炮的地震数据，通过数据相关分析和叠加处理，输出SEGD格式的数据。所述SPS文件是指SHELL processing supportformat for land 3d surveys的缩写，SPS格式标准是由英国SHELL公司制定的。由于在国际勘探市场的广泛应用，被SEG年会推荐为国际通用的标准格式。SPS的主要功能是将地震队施工的基础数据(测量设计，静校正数据，地震班报等数据)按照标准的数据格式整理存储于磁记录介质上，并经过质量检查合格后，与野外磁带一起上交处理中心。处理系统将根据标准格式直接读取数据，更加快速准确地进行数据交流。

所述数据合成模块将将所述数据抽取模块抽取的数据和无线辅助站获取的地震采集辅助信息进行合成处理，得到第二SEG-D数据。

综合所述第一SEG-D数据和第二SEG-D数据，即得到了整个采集区域内的地震信息。

根据本发明的一个实施方式，所述有线采集设备和无线采集设备采用分区布设、交叉布设、融合布设中的任一种布设方式。

所述分区布设是指有线采集设备和无线采集设备的布设区域是相分离的，例如山地和平原相结合的地表，划分出有线和无线采集设备布设区域，将无线采集设备布设在山地，将有线采集设备布设在平原，两个区域相邻但不重叠。

所述交叉布设，是指有线采集设备和无线采集设备间隔设置。所述融合布设是指根据地势需要或者其他原因，有线采集设备的布设存在间隙，在任意间隙布设无线采集设备，形成融合布设方式。

图5示出了一激多收地震数据采集方法的步骤示意图。

如图5所示，一激多收地震数据采集方法，包括，第一步骤，获取GPS授时，使控制中心和无线采集设备的内部时钟保持同步；第二步骤，激发地震，获取地震采集辅助信息和SPS文件；第三步骤，有线采集设备采集地震数据得到第一数据；无限采集设备采集地震数据得到第二数据；第四步骤，将所述第一数据直接与所述地震采集辅助信息合成第一SEG-D数据；按照放炮时间和所述SPS文件，抽取所述第二数据，将所述第二数据和地震采集辅助信息合成第二SEG-D数据。

根据本发明的一个实施方式，获取GPS授时，使所述震源的内部时钟与所述控制中心的内部时钟保持同步。

根据本发明的一个实施方式，利用有线采集设备进行单炮/多炮地震数据质量分析。

本发明通过将有线采集设备和无线采集设备结合的方法，有效解决单套采集设备野外布设不方便、有线采集设备在城区，山区，丛林，农田等特殊地方难以布设问题，扩展了排列，提高了施工效率。通过GPS授时，使得有线采集设备和无线采集设备能够实时同步采集，利用有线采集设备的实时分析单炮/多炮地震数据质量，及时调整工区施工参数和状态。通过无线辅助道，将有线采集设备和无线采集设备获取的数据实现数据格式一致，可以合并利用。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (10)

1.一激多收地震数据采集系统，包括震源、有线采集设备、无线采集设备、控制中心、第一GPS接收器和第二GPS接收器，

所述震源用于激发地震；

所述有线采集设备，用于采集地震数据，得到第一数据；

所述无线采集设备，独立于所述有线采集设备设置，用于与所述有线采集设备同步采集地震数据，得到第二数据；

所述控制中心与所述震源连接，用于激发所述震源并获取地震采集辅助信息和SPS文件；

所述控制中心与所述有线采集设备连接，用于获取所述第一数据并将所述第一数据和所述地震采集辅助信息合成第一SEG-D数据；

所述第一GPS接收器与所述控制中心连接，所述第二GPS接收器与所述无线采集设备连接，用于获取GPS授时，使所述控制中心的内部时钟与所述有线采集设备的内部时钟保持同步，同时给无线采集设备提供实时坐标。

2.根据权利要求1所述的采集系统，所述无线采集设备包括存储器，所述存储器用于持续存储所述第二数据。

3.根据权利要求1所述的采集系统，还包括第三GPS接收器，所述第三GPS接收器与所述震源连接，用于获取GPS授时，使所述震源的内部时钟与所述控制中心的内部时钟保持同步，同时给无线采集设备提供实时坐标。

4.根据权利要求1所述的采集系统，其中，

所述震源包括解码器，所述控制中心包括编码器，所述编码器与所述解码器无线连接，用于通过所述编码器向所述解码器发送地震触发信号，控制所述震源激发地震。

5.根据权利要求1所述的采集系统，所述控制中心还包括有线采集处理服务器、无线辅助站，

所述有线采集处理服务器用于接收存储所述地震采集辅助信息和所述第一数据，将所述地震采集辅助信息和所述第一数据合成第一SEG-D数据；

所述无线辅助站与所述有线采集处理服务器连接，用于从所述有线采集处理服务器获取所述地震采集辅助信息。

6.根据权利要求5所述的采集系统，所述地震采集辅助信息包括：震源的对地出力、谐波畸变、相位中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的采集系统，还包括无线采集服务器，所述无线采集服务器包括数据下载模块、数据抽取模块和数据合成模块，

所述数据下载模块用于从所述无线辅助站获取所述地震采集辅助信息，从所述无限采集设备获取所述第二数据并存储；

所述数据抽取模块用于按照放炮时间和SPS文件，抽取所述第二数据；

所述数据合成模块用于将抽取的所述第二数据和所述地震采集辅助信息合成第二SEG-D数据。

8.根据权利要求1所述的采集系统，所述有线采集设备和无线采集设备采用分区布设、交叉布设、融合布设中的任一种布设方式。

9.一激多收地震数据采集方法，包括，

第一步骤，获取GPS授时，使控制中心和无线采集设备的内部时钟保持同步；

第二步骤，激发地震，获取地震采集辅助信息和SPS文件；

第三步骤，有线采集设备采集地震数据得到第一数据；无限采集设备采集地震数据得到第二数据；

第四步骤，将所述第一数据直接与所述地震采集辅助信息合成第一SEG-D数据；

按照放炮时间和所述SPS文件，抽取所述第二数据，将所述第二数据和地震采集辅助信息合成第二SEG-D数据。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括，利用有线采集设备进行单炮/多炮地震数据质量分析。