CN115079251A - 基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆及采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆及采集方法，通过在海底平行布设多条铠装螺旋光缆，利用螺旋光缆布放回收船底的安装的水声定位系统的发射声源和等间距固定在螺旋光缆上的水声应答器对海底铠装螺旋光缆进行精准定位，使用在海面拖曳的水面之下的气枪震源按照预先设计的震源线依次进行激发，快速采集海底FOBC地震数据。随后移动海底平行布设多条铠装螺旋光缆到相邻海底FOBC数据采集区域，重新进行FOBC的定位，再次使用气枪震源按照预先设计的震源线依次进行激发，采集海底FOBC地震数据，通过依次滚动布设铠装螺旋光缆和分块激发并采集FOBC数据，逐步完成大面积海底区域的超大通道和超大长度海底全波场地震数据的高密度采集。

Description

基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆及采集方法

技术领域

本发明属于海洋地球物理勘探技术领域，涉及一种基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆及采集方法。

背景技术

目前的海洋地震数据采集方式主要有三种，一种是单分量、二分量、三分量或四分量拖曳式海洋地震数据采集缆（Streamer）拖在采集作业船尾部，海洋地震数据铠装螺旋光缆如ION、Sercel和OYO Geospace等公司生产销售的各种地震拖缆（Streamer）。另一种是三分量或四分量海底地震数据采集缆（OBC）沉入海底，还有一种是独立的三分量或四分量海底地震数据采集站（OBS和OBN）沉底，独立的海洋地震气枪激发源在水中拖移时激发。拖曳式海洋地震数据采集缆的工作方式是采集作业船拖曳着采集缆在水面以下一定的深度上匀速前行，采集作业船拖曳的可控震源（如气枪震源）或另外的震源作业船拖曳的可控震源（如气枪震源）一起和采集缆在水面以下一定的深度上同步移动并定时定位激发。沉入海底的海底地震数据采集缆，其工作方式是海底地震电缆（OBC）由放缆作业船是先投放铺设到海底，然后由气枪震源作业船拖曳着水下可控震源（如气枪震源）在距海面以下一定的深度上前行并向海水中激发地震信号，由事先投放铺设到海底的地震缆采集海底地震数据。数据采集结束后，放缆作业船回收海底地震缆，投放铺设到新的测量工区，然后重复海底地震数据的采集作业。

目前行业内使用最广泛的就是常规的三分量检波器和压电晶体水听器采集四分量海底地震数据。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海洋地震数据通过数千米长的铠装电缆传送到拖曳作业船上的采集控制计算机里存储起来。从甲板上给远离拖曳作业船数公里甚至数十公里的海洋地震数据采集缆上众多的数据采集短节的供电也是十分困难的和非常有限的。此外，目前三分量检波器加水听器阵列采集的海洋四分量地震数据完全靠铠装电缆从数据采集缆向海面浮标或拖曳作业船传输，由于长距离（数千到数十千米）电缆数据传输的局限性，没有办法实现大量数据向海面浮标或拖曳作业船的高速实时传输。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海底四分量地震数据采集缆技术的发展和推广应用。

为了提高海洋地震数据采集效率和加大勘探深度，常规海洋地震拖缆越来越长（加大偏移距），每条采集船同时拖曳的采集缆的数量越来越多，有的超过了20到30条拖缆，每条地震拖缆的长度也超过了10公里。多条超长地震拖缆的现场作业非常困难，很难避免采集船后面平行拖曳的数十条地震数据铠装螺旋光缆不会受洋流影响而缠绕在一起，特别是在拖缆尾端没有动力浮标时，10公里以外的数条拖缆的尾端更容易受侧向洋流的影响而缠绕在一起，造成严重的生产事故。

发明内容

为了解决常规三分量检波器加压电水听器构成的海洋地震数据采集缆的长距离电缆数据传输能力有限瓶颈的困难问题，远离拖曳作业船数公里甚至数十公里的海洋地震数据采集缆上众多的数据采集短节的供电问题，以及数十条超长地震数据铠装螺旋光缆作业时难以防止拖缆的尾端缠绕在一起发生潜在生产事故的风险，本发明目地在于提供一种使用基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，以进行海底地震的数据采集工作。

为了解决上述的技术问题，本发明提供的其中一种技术方案为：

基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，包括若干条平行的铠装螺旋光缆，所述铠装螺旋光缆为铠装螺旋光缆；每条铠装螺旋光缆首尾两端分别与安置在海面浮标或海底承压舱内的分布式光纤声波调制解调（DAS）仪器相连接，调制解调（DAS）仪器与其内海底地震数据采集存储仪器相连接。

所述铠装螺旋光缆为铠装螺旋光缆，螺旋光缆内部为直径3厘米到5厘米的圆柱形弹性体，弹性体外螺旋状缠绕不同角度的弯曲不敏感单模光纤，缠绕角度在30度到60度之间，单模光纤外紧密包裹高强度柔性复合材料保护套，保护套外是一层或多层不锈钢铠装钢丝。

所述铠装螺旋光缆为密度或比重大于2的不锈钢丝铠装缆，便于在海底作业时依靠铠装螺旋光缆自身重量与海床进行良好的地震波信号耦合。也可以在海底开挖浅沟将铠装螺旋光缆埋置与海床实现良好的地震波信号耦合。

所述的调制解调（DAS）仪器或地震数据采集存储仪器内置的高精度芯片级原子钟或高精度晶振时钟给采集的海底地震数据授时，用于后期与海面气枪震源船上的水下可控气枪震源的激发信号进行时间同步和数据处理。

所述的铠装螺旋光缆布放和回收船的底部安装有超短基线定位系统的声源信号发射换能器。

所述安置调制解调（DAS）仪器的海面浮标内置小型汽油或柴油发电机，给调制解调（DAS）仪器和地震数据采集存储仪器持续供电。海面浮标顶部安装有GPS或北斗卫星信号接收天线，给铠装螺旋光缆首尾两端分别进行实时定位并给地震数据采集存储仪器实时授时。

所述的海底承压舱的顶部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器，内部安置有足够的可充电锂电池，用于给沉在海底的两个海底承压舱进行水声定位，承压舱顶部固定有玻璃浮球或周围环绕浮力材料，底部连接有配重块，数据采集作业结束后，通过布放和回收船底部发射的声控信号控制声控释放器分离承压舱和配重块，承压舱依靠玻璃浮球或浮力材料的浮力上浮到海面，便于布放和回收船对其进行回收。

所述的铠装螺旋光缆上等间距固定有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器，用于给布设在海底的铠装螺旋光缆进行水声定位。铠装螺旋光缆上相邻两个长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器之间的间距在500米到1000米之间。

所述海面气枪震源船的底部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的声源信号发射换能器，在水下可控气枪震源的上部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的声源信号应答器，用于在海底地震数据采集作业时给水下可控气枪震源进行实时定位。

所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆的数据采集方法，包括以下步骤：

（1）铠装螺旋光缆布放和回收船行驶到海底地震数据采集工区内预先施工设计的铠装螺旋光缆测线的尾端位置，先将铠装螺旋光缆的尾端与海面浮标或海底承压舱相连接，铠装螺旋光缆内的单模光纤与安置在海面浮标或海底承压舱内的调制解调（DAS）仪器的单模光纤输入端相连接，启动调制解调（DAS）仪器和与之相连接的地震数据采集存储仪器；

（2）铠装螺旋光缆布放船随后将连接有铠装螺旋光缆的海面浮标投放到海里或将海底承压舱沉放到海底，然后开始沿铠装螺旋光缆测线缓慢移动同时向海底布放铠装螺旋光缆；

（3）布放到铠装螺旋光缆的首端时，将铠装螺旋光缆的首端与海面浮标或海底承压舱相连接，铠装螺旋光缆内的单模光纤与安置在海面浮标或海底承压舱内的调制解调（DAS）仪器的单模光纤输入端相连接，启动调制解调（DAS）仪器和与之相连接的地震数据采集存储仪器；

（4）铠装螺旋光缆布放船随后将连接有铠装螺旋光缆的海面浮标投放到海里或将海底承压舱沉放到海底；

（5）如果沉放到海底的铠装螺旋光缆与海床的声学耦合不太好，则需要用海底挖沟机在铠装螺旋光缆沿线挖掘浅沟，将铠装螺旋光缆埋入浅沟中，并用浅沟里挖出的泥沙将铠装螺旋光缆埋置好；

（6）铠装螺旋光缆可以布放在两条OBN测线之间，利用同一条海面气枪震源船激发的气枪震源信号同步采集海底OBN数据和海底铠装螺旋光缆（FOBC）数据；也可以在全工区平行布设多条铠装螺旋光缆采集FOBC数据，铠装螺旋光缆之间的线距在几十米到几百米之间；

（7）铠装螺旋光缆和OBN布放完毕后，海面气枪震源船进入海底地震数据采集工区，沿预先设计好的震源激发线拖曳水下气枪震源缓慢移动，依次在每个震源点位置启动气枪震源进行激发，沉放在海底的铠装螺旋光缆和OBN连续不断的采集海底地震数据；

（8）所述的调制解调（DAS）仪器或地震数据采集存储仪器内置的高精度芯片级原子钟或高精度晶振时钟给采集的海底地震数据进行实时授时；

（9）海面气枪震源船完成所有震源点的气枪震源激发后，撤离海底地震数据采集工区；

（10）随后铠装螺旋光缆的布放和回收船回到海底地震数据采集工区，从每条铠装螺旋光缆的首端依次回收铠装螺旋光缆。先将海面浮标打捞到甲板上来，或通过布放和回收船底部的发射的声控信号控制声控释放器分离承压舱和配重块，承压舱依靠玻璃浮球或浮力材料的浮力上浮到海面，然后将海底承压舱打捞到甲板上来，并将其与铠装螺旋光缆分离开来，然后在布放和回收船缓慢移动的过程中将铠装螺旋光缆提升回收到甲板上铠装螺旋光缆的绞车上，当铠装螺旋光缆尾端的海面浮标或从海底上浮到海面的海底承压舱打捞到甲板上来后，将其与铠装螺旋光缆分离开来；

（11）将铠装螺旋光缆首端和尾端连接的海面浮标或海底承压舱内的海底地震数据采集存储仪器内的海底地震数据传输到FOBC数据处理计算机内；

（12）铠装螺旋光缆的布放和回收船将铠装螺旋光缆和其首端和尾端的海面浮标或海底承压舱连接后再次滚动布放到下一条或多条FOBC测线的海底去，然后用海面气枪震源船后拖曳的水下气枪震源滚动采集新工区的海底FOBC数据；

（13）对步骤11传输到处理计算机内FOBC数据首先进行定位处理，即根据海底承压舱上和铠装螺旋光缆上等间距安装的水声信号应答器接收到的布放和回收船的底部安装的声源信号发射换能器的水声定位信号给布设在海底的海底承压舱和铠装螺旋光缆进行水声定位；

（14）根据气枪震源上安装的水声信号应答器接收到的海面气枪震源船底部安装声源信号发射换能器的水声定位信号对气枪震源进行实时定位；

（15）根据气枪震源启动激发信号的时刻对每条铠装螺旋光缆连续采集并记录的FOBC数据进行切分处理，形成每个震源激发点的共炮点道集数据，或铠装螺旋光缆上每个接收点的共检波器道集数据；

（16）根据步骤13对铠装螺旋光缆的定位，将步骤15处理后的数据进行三分量旋转投影处理，利用已知的铠装螺旋光缆内螺旋状缠绕的单模光纤的缠绕角度，分别将螺旋光缆采集的全波场海底地震数据通过旋转投影处理成相互正交的三分量海底地震数据，即沿或平行于铠装螺旋光缆延伸方向的水平分量数据，垂直于铠装螺旋光缆延伸方向且平行于海平面的水平分量数据，垂直于铠装螺旋光缆延伸方向且垂直于海平面的垂直分量数据；

（17）将步骤16中转换成相应数据铠装螺旋光缆位置的海底三分量地震数据进行海底地震数据处理，包括但不限于：地震子波的整形、去除纷繁复杂的多次波、从低信噪比的数据中提取、分离和恢复出可靠的有效反射波、应用震源信号反褶积实现对地震记录的整型、提高有效反射波的信噪比、速度建模、地层划分、层析成像、高频恢复、鬼波去除、多次波消除、反褶积处理、各向异性时间域或深度域偏移成像、Q补偿或Q偏移成像，最后获得海底以下高分辨率地质构造成像、海底以下介质的纵横波速度、纵横波波阻抗、纵横波各向异性系数、纵横波衰减系数、海底以下介质弹性参数或粘弹性参数、以及地震属性数据，用于海底以下地质构造调查和矿产资源勘探，含油气资源构造的识别，含油气储层中流体分布的特征与规律，最终实现海底以下地质矿产资源和油气藏的高分辨率地质构造成像和对含油气储层的综合评价。

本发明的有益效果：本发明通过在海底平行布设多条铠装螺旋光缆，利用螺旋光缆布放回收船底的安装的水声定位系统的发射声源和等间距固定在螺旋光缆上的水声应答器对海底铠装螺旋光缆进行精准定位，使用在海面拖曳的水面之下的气枪震源按照预先设计的震源线依次进行激发，快速采集海底FOBC地震数据。随后移动海底平行布设多条铠装螺旋光缆到相邻海底FOBC数据采集区域，重新进行FOBC的定位，再次使用气枪震源按照预先设计的震源线依次进行激发，采集海底FOBC地震数据，通过依次滚动布设铠装螺旋光缆和分块激发并采集FOBC数据，逐步完成大面积海底区域的FOBC数据采集作业。

海底平行布设的多条铠装螺旋光缆，可以实现大通道或超大通道、大长度或超大长度海底全波场地震数据的采集和高密度高频率采集的海量FOBC地震数据从采集缆到数据采集船或铠装螺旋光缆两端的海面浮标或海底承压舱的高速传输，解决了常规的阵列式海底四分量地震数据采集电缆里面的大量数据向拖曳船的高速传输的瓶颈问题，消除了从甲板上给远离海底数据采集作业船数公里甚至数十公里长的海底四分量地震数据采集缆上众多的数据采集短节供电的难题。

附图说明

图1是本实施例的基于铠装螺旋光缆的三维海底FOBC地震数据采集缆和海底承压舱的作业布设示意图；

图2是本实施例的基于铠装螺旋光缆的三维海底FOBC地震数据采集缆和海面浮标的作业布设示意图；

图3是本实施例的基于铠装螺旋光缆的海底FOBC地震数据采集缆与OBN混合采集和海底承压舱作业布设示意图。

图4是本实施例的基于铠装螺旋光缆的海底FOBC地震数据采集缆与OBN混合采集和海面浮标作业布设示意图。

图5是本实施例的基于铠装螺旋光缆的海底FOBC地震数据采集缆与OBN布放回收缆同缆和海底承压舱作业布设示意图；

图6是本实施例的基于铠装螺旋光缆的海底FOBC地震数据采集缆与OBN布放回收缆同缆和海面浮标作业布设示意图；

图7是本实施例的基于铠装螺旋光缆的海底FOBC地震数据采集光缆结构示意图。附图标记：1、铠装螺旋光缆；2、调制解调（DAS）仪器；3、海面浮标；4、海底承压舱；5、地震数据采集存储仪器；6、海面气枪震源船；7、气枪震源；8、弹性体；9、单模光纤；10、保护套；13、声源信号发射换能器；14、信号接收天线；15、水声应答器；16、OBN。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

实施例1：

如图1和图2所示，铠装螺旋光缆1的布放回收船上面只安装有一套铠装螺旋光缆1布放回收系统，在海底一次性的依次平行布设数条数公里长的铠装螺旋光缆1，铠装螺旋光缆1的两端连接海面浮标3或海底承压舱4，调制解调（DAS）仪器2和地震数据采集存储仪器5安装在海面浮标3或海底承压舱4内。利用螺旋光缆布放回收船底的安装的水声定位系统的发射声源和等间距固定在螺旋光缆1上的水声应答器15对海底铠装螺旋光缆1进行精准定位，使用在海面拖曳的水面之下的气枪震源7按照预先设计的震源线依次进行激发，快速采集海底FOBC地震数据。随后移动海底平行布设的多条铠装螺旋光缆1到相邻海底FOBC数据采集区域，重新进行多条铠装螺旋光缆1的布放与定位，再次使用气枪震源7按照预先设计的震源线依次进行激发，采集海底FOBC地震数据，通过依次滚动布放铠装螺旋光缆1和分块激发并采集FOBC数据，逐步完成大面积海底区域的FOBC数据采集作业。

实施例2：

如图3和图4所示，铠装螺旋光缆1的布放回收船上面并行安装有两套布放回收系统，一套是常规OBN 16布放回收系统，一套海底铠装螺旋光缆1布放系统。在两条常规OBN16测线中间平行布一数和OBN测线一样长的铠装螺旋光缆1，铠装螺旋光缆1的两端连接海面浮标3或海底承压舱4，调制解调（DAS）仪器2和地震数据采集存储仪器5安装在海面浮标3或海底承压舱4内。利用铠装螺旋光缆1的布放回收船底的安装的水声定位系统的发射声源和等间距固定在螺旋光缆1上的水声应答器15对海底铠装螺旋光缆1进行精准定位，使用在海面拖曳的水面之下的气枪震源7按照预先设计的震源线依次进行激发，快速采集海底OBN16和FOBC地震数据。随后移动海底平行布设的多条OBN 16缆和铠装螺旋光缆1到相邻海底OBN 16和FOBC数据采集区域，重新进行布设在两条OBN 16测线中间的铠装螺旋光缆1的准确定位，再次使用气枪震源7按照预先设计的震源线依次进行激发，采集海底OBN 16和FOBC地震数据。通过依次滚动布设铠装螺旋光缆1和OBN 16，分块激发并采集OBN 16和FOBC数据，逐步完成大面积海底区域的OBN 16和FOBC联合数据采集作业。

实施例3：

如图5和图6所示，铠装螺旋光缆1的布放回收船上面安装有一套OBN 16布放回收系统，用铠装螺旋光缆1替代常规布放和回收OBN 16的线缆，在等间距布放OBN 16的同时也把铠装螺旋光缆1布设到了海底。铠装螺旋光缆1的两端连接海面浮标3或海底承压舱4，调制解调（DAS）仪器2和地震数据采集存储仪器5安装在海面浮标3或海底承压舱4内。利用铠装螺旋光缆1的布放回收船底的安装的水声定位系统的声源信号发射换能器13和等间距固定在铠装螺旋光缆1上的水声应答器15对海底铠装螺旋光缆1进行精准定位，等间距固定在铠装螺旋光缆1上的多个OBN 16同时可以把铠装螺旋光缆1固定在海底，使其与海床有良好的声学耦合，不会随海浪或洋流上下移动或漂移。使用在海面拖曳的在水面之下的气枪震源7按照预先设计的震源线依次进行激发，快速同步采集OBN 16和FOBC地震数据。随后移动海底平行布设的多条连接OBN 16的铠装螺旋光缆1到相邻海底OBN 16和FOBC数据采集区域，重新进行OBN 16测线上的铠装螺旋光缆1的准确定位，再次使用气枪震源7按照预先设计的震源线依次进行激发，采集海底OBN 16和FOBC地震数据。通过依次滚动布设铠装螺旋光缆1和其上连接的OBN 16，分块激发并采集OBN 16和FOBC数据，逐步完成大面积海底区域的OBN 16和高密度FOBC数据采集作业。

本发明公布的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆及采集方法，基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，包括若干条平行的铠装螺旋光缆1，所述铠装螺旋光缆1为铠装螺旋光缆；每条铠装螺旋光缆1首尾两端分别连接分布式光纤声波调制解调（DAS）仪器2，安置在海面浮标3或海底承压舱4内的调制解调（DAS）仪器2与其内海底地震数据采集存储仪器5相连接。

如图7所示，所述铠装螺旋光缆1为铠装螺旋光缆，螺旋光缆内部为直径3厘米到5厘米的圆柱形弹性体8，弹性体8外螺旋状缠绕不同角度的弯曲不敏感单模光纤9，缠绕角度在30度到60度之间，单模光纤9外紧密包裹高强度柔性复合材料保护套10，保护套10外是一层不锈钢铠装钢丝。

所述铠装螺旋光缆1为密度或比重大于2的不锈钢丝铠装缆，便于在海底作业时依靠铠装螺旋光缆1自身重量与海床进行良好的地震波信号耦合。也可以在海底开挖浅沟将铠装螺旋光缆1埋置与海床实现良好的地震波信号耦合。

所述的调制解调（DAS）仪器2或地震数据采集存储仪器5内置的高精度芯片级原子钟或高精度晶振时钟给采集的海底地震数据授时，用于后期与海面气枪震源船6上的水下可控气枪震源7的激发信号进行时间同步和数据处理。

所述铠装螺旋光缆1的布放和回收船的底部安装有超短基线定位系统的声源信号发射换能器13。

所述安置调制解调（DAS）仪器2的海面浮标3内置小型汽油或柴油发电机，给调制解调（DAS）仪器2和地震数据采集存储仪器5持续供电。海面浮标3顶部安装有GPS或北斗卫星信号接收天线14，给铠装螺旋光缆1首尾两端分别进行实时定位并给地震数据采集存储仪器5实时授时。

所述的海底承压舱4的顶部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器15，内部安置有足够的可充电锂电池，用于给沉在海底的两个海底承压舱4进行水声定位。，承压舱4顶部固定有玻璃浮球或周围环绕浮力材料，底部连接有配重块，数据采集作业结束后，通过布放和回收船底部发射的声控信号控制声控释放器分离承压舱4和配重块，承压舱4依靠玻璃浮球或浮力材料的浮力上浮到海面，便于布放和回收船对其进行回收。

所述的铠装螺旋光缆1上等间距固定有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器15，用于给布设在海底的铠装螺旋光缆1进行水声定位。铠装螺旋光缆1上相邻两个长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器15之间的间距在500米到1000米之间。

所述海面气枪震源船6的底部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的声源信号发射换能器13，在水下可控气枪震源7的上部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器15，用于在海底地震数据采集作业时给水下可控气枪震源7在震源激发点进行实时定位。

所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆的数据采集方法，其包括以下步骤：

a、铠装螺旋光缆1布放和回收船行驶到海底地震数据采集工区内预先施工设计的铠装螺旋光缆1测线的尾端位置，先将铠装螺旋光缆1的尾端与海面浮标3或海底承压舱4相连接，铠装螺旋光缆1内的单模光纤9与调制解调（DAS）仪器2的单模光纤输入端相连接，启动调制解调（DAS）仪器2和与之相连接的地震数据采集存储仪器5；

b、铠装螺旋光缆1布放船随后将连接有铠装螺旋光缆1的海面浮标3投放到海里或将海底承压舱4沉放到海底，然后开始沿铠装螺旋光缆1测线缓慢移动同时向海底布放铠装螺旋光缆；

c、布放到铠装螺旋光缆1的首端时，将铠装螺旋光缆1的首端与海面浮标3或海底承压舱4相连接，铠装螺旋光缆1内的单模光纤9与调制解调（DAS）仪器2的单模光纤输入端相连接，启动调制解调（DAS）仪器2和与之相连接的地震数据采集存储仪器5；

d、铠装螺旋光缆1布放船随后将连接有铠装螺旋光缆1的海面浮标3投放到海里或将海底承压舱4沉放到海底；

e、如果沉放到海底的铠装螺旋光缆1与海床的声学耦合不太好，则需要用海底挖沟机在铠装螺旋光缆1沿线挖掘浅沟，将铠装螺旋光缆1埋入浅沟中，并用浅沟里挖出的泥沙将铠装螺旋光缆1埋置好；

f、铠装螺旋光缆1可以布放在两条OBN 16测线之间，利用同一条海面气枪震源船6激发的气枪震源7信号同步采集海底OBN 16数据和海底铠装螺旋光缆（FOBC）数据；也可以在全工区安装预先设计好的测线平行布设多条铠装螺旋光缆1采集三维FOBC数据，铠装螺旋光缆1之间的线距在几十米到几百米之间；

g、铠装螺旋光缆1和OBN 16布放完毕后，海面气枪震源船6进入海底地震数据采集工区，沿预先设计好的震源激发线拖曳水下气枪震源7缓慢移动，依次在每个震源点位置启动气枪震源7进行激发，沉放在海底的铠装螺旋光缆1和OBN 16连续不断的采集海底地震数据；

h、所述的调制解调（DAS）仪器2或地震数据采集存储仪器5内置的高精度芯片级原子钟或高精度晶振时钟给采集的海底地震数据进行实时授时；

i、海面气枪震源船6完成所有震源点的气枪震源7激发后，撤离海底地震数据采集工区；

j、随后铠装螺旋光缆1的布放和回收船回到海底地震数据采集工区，从每条铠装螺旋光缆1的首端依次回收铠装螺旋光缆1。先将海面浮标3打捞到甲板上来，或通过布放和回收船底部的发射的声控信号控制声控释放器分离承压舱4和配重块，承压舱4依靠玻璃浮球或浮力材料的浮力上浮到海面，然后将海底承压舱4打捞到甲板上来，并将其与铠装螺旋光缆1分离开来，然后在布放和回收船缓慢移动的过程中将铠装螺旋光缆1提升回收到甲板上铠装螺旋光缆1的绞车上，当铠装螺旋光缆1尾端的海面浮标3或从海底上浮到海面的海底承压舱4打捞到甲板上来后，将其与铠装螺旋光缆1分离开来；

k、将铠装螺旋光缆1首端和尾端连接的海面浮标3或海底承压舱4内的海底地震数据采集存储仪器5内的海底地震数据传输到FOBC数据处理计算机内；

l、铠装螺旋光缆1的布放和回收船将铠装螺旋光缆1和其首端和尾端的海面浮标3或海底承压舱4连接后再次滚动布放到下一条或多条FOBC测线的海底去，然后用海面气枪震源船6后拖曳的水下气枪震源7滚动采集新工区的海底FOBC数据；

m、对步骤k传输到处理计算机内FOBC数据首先进行定位处理，即根据海底承压舱4上和铠装螺旋光缆1上等间距安装的水声应答器15接收到的布放和回收船的底部安装的声源信号发射换能器13的水声定位信号给布设在海底的海底承压舱4和铠装螺旋光缆1进行水声定位；

n、根据气枪震源7上安装的水声应答器15接收到的海面气枪震源船6底部安装声源信号发射换能器13的水声定位信号对气枪震源7在震源激发点进行实时定位；

o、根据气枪震源7启动激发信号的时刻对每条铠装螺旋光缆1连续采集并记录的FOBC数据进行切分处理，形成每个震源激发点的共炮点道集数据，或铠装螺旋光缆1上每个接收点的共检波器道集数据；

p、根据步骤m对铠装螺旋光缆1的定位，将步骤o处理后的数据进行三分量旋转投影处理，利用已知的铠装螺旋光缆内螺旋状缠绕的单模光纤9的缠绕角度，分别将螺旋光缆采集的全波场海底地震数据通过旋转投影处理成相互正交的三分量海底地震数据，即沿着或平行于铠装螺旋光缆1延伸方向的水平分量数据，垂直于铠装螺旋光缆1延伸方向且平行于海平面的水平分量数据，垂直于铠装螺旋光缆1延伸方向且垂直于海平面的垂直分量数据；

q、将步骤p中转换成相应数据铠装螺旋光缆1位置的海底三分量地震数据进行海底地震数据处理，包括但不限于：地震子波的整形、去除纷繁复杂的多次波、从低信噪比的数据中提取、分离和恢复出可靠的有效反射波、应用震源信号反褶积实现对地震记录的整型、提高有效反射波的信噪比、速度建模、地层划分、层析成像、高频恢复、鬼波去除、多次波消除、反褶积处理、各向异性时间域或深度域偏移成像、Q补偿或Q偏移成像，最后获得海底以下高分辨率地质构造成像、海底以下介质的纵横波速度、纵横波波阻抗、纵横波各向异性系数、纵横波衰减系数、海底以下介质弹性参数或粘弹性参数、以及地震属性数据，用于海底以下地质构造调查和矿产资源勘探，含油气资源构造的识别，含油气储层中流体分布的特征与规律，最终实现海底以下地质矿产资源和油气藏的高分辨率地质构造成像和对含油气储层的综合评价。

Claims (10)

1.基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于：包括若干条平行的铠装螺旋光缆（1），所述铠装螺旋光缆（1）首尾两端分别连接分布式光纤声波调制解调（DAS）仪器（2），调制解调（DAS）仪器（2）安置在海面浮标（3）或海底承压舱（4）内并与其内的海底地震数据采集存储仪器（5）相连接。

2.根据权利要求1所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述铠装螺旋光缆（1）内部为圆柱形弹性体（8），弹性体（8）外螺旋状缠绕不同角度的弯曲不敏感单模光纤（9），单模光纤（9）外紧密包裹高强度柔性复合材料保护套（10），保护套（10）外是一层或多层不锈钢铠装钢丝。

3.根据权利要求2所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述铠装螺旋光缆（1）为不锈钢丝铠装缆，便于在海底作业时依靠铠装螺旋光缆（1）自身重量与海床进行良好的地震波信号耦合，也可以在海底开挖浅沟将铠装螺旋光缆（1）埋置与海床实现良好的地震波信号耦合。

4.根据权利要求3所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述的调制解调（DAS）仪器（2）或地震数据采集存储仪器（5）内置的高精度芯片级原子钟或高精度晶振时钟给采集的海底地震数据授时，用于后期与海面气枪震源船（6）上的水下可控气枪震源（7）的激发信号进行时间同步和数据处理。

5.根据权利要求3所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述铠装螺旋光缆（1）的布放和回收船的底部安装有超短基线定位系统的声源信号发射换能器（13）。

6.根据权利要求5所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述安置调制解调（DAS）仪器（2）的海面浮标（3）内置小型汽油或柴油发电机，给调制解调（DAS）仪器（2）和地震数据采集存储仪器（5）持续供电，海面浮标（3）顶部安装有GPS或北斗卫星信号接收天线（14），给铠装螺旋光缆（1）首尾两端分别进行实时定位并给地震数据采集存储仪器（5）实时授时。

7.根据权利要求5所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述的海底承压舱（4）的顶部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器（15），内部安置有足够的可充电锂电池，用于给沉在海底的两个海底承压舱（4）进行水声定位，承压舱（4）顶部固定有玻璃浮球或周围环绕浮力材料，底部连接有配重块，数据采集作业结束后，通过布放和回收船底部发射的声控信号控制声控释放器分离承压舱（4）和配重块，承压舱（4）依靠玻璃浮球或浮力材料的浮力上浮到海面，便于布放和回收船对其进行回收。

8.根据权利要求1所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述的铠装螺旋光缆（1）上等间距固定有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器（15），用于给布设在海底的铠装螺旋光缆（1）进行水声定位，铠装螺旋光缆（1）上相邻两个长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器（15）之间的间距在500米到1000米之间。

9.根据权利要求1所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆，其特征在于，所述海面气枪震源船（6）的底部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的声源信号发射换能器（13），在水下可控气枪震源（7）的上部安装有长基线或短基线或超短基线定位系统的水声应答器（15），用于在海底地震数据采集作业时给水下可控气枪震源（7）进行实时定位。

10.用权利要求1至9中任一项的所述的基于铠装螺旋光缆的海底地震数据采集缆的数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、铠装螺旋光缆（1）布放和回收船行驶到海底地震数据采集工区内预先施工设计的铠装螺旋光缆（1）测线的尾端位置，先将铠装螺旋光缆（1）的尾端与海面浮标（3）或海底承压舱（4）相连接，铠装螺旋光缆（1）内的单模光纤（9）与安置在海面浮标（3）或海底承压舱（4）内的调制解调（DAS）仪器（2）的单模光纤输入端相连接，启动调制解调（DAS）仪器（2）和与之相连接的地震数据采集存储仪器（5）；

b、铠装螺旋光缆（1）布放船随后将连接有铠装螺旋光缆（1）的海面浮标（3）投放到海里或将海底承压舱（4）沉放到海底，然后开始沿铠装螺旋光缆（1）测线缓慢移动同时向海底布放铠装螺旋光缆；

c、布放到铠装螺旋光缆（1）的首端时，将铠装螺旋光缆（1）的首端与海面浮标（3）或海底承压舱（4）相连接，铠装螺旋光缆（1）内的单模光纤（9）与安置在海面浮标（3）或海底承压舱（4）内的调制解调（DAS）仪器（2）的单模光纤输入端相连接，启动调制解调（DAS）仪器（2）和与之相连接的地震数据采集存储仪器（5）；

d、铠装螺旋光缆（1）布放船随后将连接有铠装螺旋光缆（1）的海面浮标（3）投放到海里或将海底承压舱（4）沉放到海底；

e、如果沉放到海底的铠装螺旋光缆（1）与海床的声学耦合不太好，则需要用海底挖沟机在铠装螺旋光缆（1）沿线挖掘浅沟，将铠装螺旋光缆（1）埋入浅沟中，并用浅沟里挖出的泥沙将铠装螺旋光缆（1）埋置好；

f、铠装螺旋光缆（1）可以布放在两条OBN（16）测线之间，利用同一条海面气枪震源船（6）激发的气枪震源（7）信号同步采集海底OBN（16）数据和海底铠装螺旋光缆（FOBC）数据；也可以在全工区按照预先设计好的测线平行布放多条铠装螺旋光缆（1）采集三维FOBC数据，铠装螺旋光缆（1）之间的线距在几十米到几百米之间；

g、铠装螺旋光缆（1）和OBN（16）布放完毕后，海面气枪震源船（6）进入海底地震数据采集工区，沿预先设计好的震源激发线拖曳水下气枪震源（7）缓慢移动，依次在每个震源点位置启动气枪震源（7）进行激发，沉放在海底的铠装螺旋光缆（1）和OBN（16）连续不断的采集海底地震数据；

h、所述的调制解调（DAS）仪器（2）或地震数据采集存储仪器（5）内置的高精度芯片级原子钟或高精度晶振时钟给采集的海底地震数据进行实时授时；

i、海面气枪震源船（6）完成所有震源点的气枪震源（7）激发后，撤离海底地震数据采集工区；

j、随后铠装螺旋光缆（1）的布放和回收船回到海底地震数据采集工区，从每条铠装螺旋光缆（1）的首端依次回收铠装螺旋光缆（1），先将海面浮标（3）打捞到甲板上来，或通过布放和回收船底部的发射的声控信号控制声控释放器分离承压舱（4）和配重块，承压舱（4）依靠玻璃浮球或浮力材料的浮力上浮到海面，然后将海底承压舱（4）打捞到甲板上来，并将其与铠装螺旋光缆（1）分离开来，然后在布放和回收船缓慢移动的过程中将铠装螺旋光缆（1）提升回收到甲板上铠装螺旋光缆（1）的绞车上，当铠装螺旋光缆（1）尾端的海面浮标（3）或从海底上浮到海面的海底承压舱（4）打捞到甲板上来后，将其与铠装螺旋光缆（1）分离开来；

h、将铠装螺旋光缆（1）首端和尾端连接的海面浮标（3）或海底承压舱（4）内的海底地震数据采集存储仪器（5）内的海底地震数据传输到FOBC数据处理计算机内；

l、铠装螺旋光缆（1）的布放和回收船将铠装螺旋光缆（1）和其首端和尾端的海面浮标（3）或海底承压舱（4）连接后再次滚动布放到下一条或多条FOBC测线的海底去，然后用海面气枪震源船（6）后拖曳的水下气枪震源（7）滚动采集新工区的海底FOBC数据；

m、对步骤k传输到处理计算机内FOBC数据首先进行定位处理，即根据海底承压舱（4）上和铠装螺旋光缆（1）上等间距安装的水声应答器（15）接收到的布放和回收船的底部安装的声源信号发射换能器（13）的水声定位信号给布设在海底的海底承压舱（4）和铠装螺旋光缆（1）进行水声定位；

n、根据气枪震源（7）上安装的水声应答器（15）接收到的海面气枪震源船（6）底部安装声源信号发射换能器（13）的水声定位信号对气枪震源（7）在地震信号激发点进行实时定位；

o、根据气枪震源（7）启动激发信号的时刻对每条铠装螺旋光缆（1）连续采集并记录的FOBC数据进行切分处理，形成每个震源激发点的共炮点道集数据，或铠装螺旋光缆（1）上每个接收点的共检波器道集数据；

p、根据步骤m对铠装螺旋光缆（1）的定位，将步骤o处理后的数据进行三分量旋转投影处理，利用已知的铠装螺旋光缆（1）内螺旋状缠绕的单模光纤（9）的缠绕角度，分别将螺旋光缆采集的全波场海底地震数据通过旋转投影处理成相互正交的三分量海底地震数据，即沿着或平行于铠装螺旋光缆（1）延伸方向的水平分量数据，垂直于铠装螺旋光缆（1）延伸方向且平行于海平面的水平分量数据，垂直于铠装螺旋光缆（1）延伸方向且垂直于海平面的垂直分量数据；

q、将步骤p中转换成相应数据铠装螺旋光缆（1）位置的海底三分量地震数据进行海底地震数据处理，包括但不限于：地震子波的整形、去除纷繁复杂的多次波、从低信噪比的数据中提取、分离和恢复出可靠的有效反射波、应用震源信号反褶积实现对地震记录的整型、提高有效反射波的信噪比、速度建模、地层划分、层析成像、高频恢复、鬼波去除、多次波消除、反褶积处理、各向异性时间域或深度域偏移成像、Q补偿或Q偏移成像，最后获得海底以下高分辨率地质构造成像、海底以下介质的纵横波速度、纵横波波阻抗、纵横波各向异性系数、纵横波衰减系数、海底以下介质弹性参数或粘弹性参数、以及地震属性数据，用于海底以下地质构造调查和矿产资源勘探，含油气资源构造的识别，含油气储层中流体分布的特征与规律，最终实现海底以下地质矿产资源和油气藏的高分辨率地质构造成像和对含油气储层的综合评价。

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