CN116989832A - 一种可变多空间传感尺度地震勘探方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可变多空间传感尺度地震勘探方法及系统，该方法包括：在光缆内设置若干根光纤，每一光纤均实现一种空间传感尺度，可变多空间传感尺度测量仪分别连接光缆内的每一光纤；可变多空间传感尺度测量仪采用空间传感尺度测量方法，发射连续的激光并进行处理后得到不同脉冲间隔的外差双脉冲光注入对应光纤内；外差双脉冲光沿着光纤向前传输，外差双脉冲光经过的位置将会发生瑞利散射从而激活光纤进行传感，可变多空间传感尺度测量仪获取各光纤的瑞利背向散射光进行处理，得到地震波引起的光纤中光波相位的变化量；改变外差双脉冲光的间距改变空间传感尺度，实现多空间传感尺度的测量，本发明可广泛用于地震勘探领域中。
Description
技术领域
本发明涉及地震勘探领域，特别是关于一种可变多空间传感尺度地震勘探方法及系统。
背景技术
为寻找和查明油气资源而利用各种勘探手段了解地下的地质状况，认识油气的生成、运移、聚集、保存等条件，综合评价含油气远景，确定油气聚集的有利地区，找到储油气的圈闭，探明油气田面积，摸清油气藏情况和产出能力，需要进行油气勘探。
在油气勘探的各种地球物理方法中，目前使用最广泛、解决油气勘探问题最有成效的方法是地震勘探。在地震勘探中，利用人工震源配合检波器阵列，可以对地下几十米到几千米的深度进行反演成像。不同地层深度成像对检波器的要求不同。对于浅层，反射信号频率较高，地震波波长较短，从而需要小道间距的检波器阵列进行地震数据采集。而对于深层，反射信号频率较低，地震波波长较长，从而需要大道间距的检波器阵列进行地震数据采集。
然而，目前在地震勘探中，需要针对目标层位的深浅，事先确定好检波器的排列，但是排列一旦固定后，在后续的应用中将无法改变，无法同时对浅、中、深层进行高精度成像。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够同时对浅、中、深层同时进行高精度成像的可变多空间传感尺度地震勘探方法及系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一方面，提供一种可变多空间传感尺度地震勘探方法，包括：
在光缆内设置若干根光纤，每一光纤均实现一种空间传感尺度，可变多空间传感尺度测量仪分别连接光缆内的每一光纤；
可变多空间传感尺度测量仪采用空间传感尺度测量方法，发射连续的激光并进行处理后得到不同脉冲间隔的外差双脉冲光注入对应光纤内；
外差双脉冲光沿着光纤向前传输，外差双脉冲光经过的位置将会发生瑞利散射从而激活光纤进行传感，可变多空间传感尺度测量仪获取各光纤的瑞利背向散射光进行处理，得到地震波引起的光纤中光波相位的变化量。
进一步地，该方法还包括：
通过改变外差双脉冲光的间距改变空间传感尺度，利用多根光纤实现多路不同的空间传感尺度或在一根光纤内不同时间实现不同的空间传感尺度，实现多空间传感尺度的测量。
进一步地，该方法还包括：
通过对多空间传感尺度地震数据进行叠加得到全频带地震数据。
进一步地，所述光缆内的各光纤呈直线、螺旋状或任意形状的排列方式。
进一步地，所述可变多空间传感尺度测量仪采用空间传感尺度测量方法，发射连续的激光并进行处理后得到不同脉冲间隔的外差双脉冲光注入对应光纤内，包括：
光源发射连续的激光，通过光耦合器将光源发射的激光分为若干路；
若干路激光通过对应数量的光调制单元进行移频和脉冲调制后，产生若干路外差双脉冲光，注入对应光纤内。
进一步地，所述若干路激光通过对应数量的光调制单元进行移频和脉冲调制后，产生若干路外差双脉冲光，注入对应光纤内，包括：
各光调制单元内的一射频信号发生器产生频率为的连续射频信号，另一射频信号发生器产生频率为/>的连续射频信号，外差频率为/>；
各光调制单元内的两电子开关分别产生宽度为的光脉冲信号，从而将两射频信号发生器产生的连续射频信号调制为光脉冲射频信号，且通过控制电子开关的开关时间，使得两个光脉冲间的距离为/>；
各光调制单元内的两个光脉冲射频信号通过对应合波器合波后驱动对应声光调制器，声光调制器的输入端注入连续激光，通过调制后产生外差双脉冲光；
各光调制单元将产生的外差双脉冲光注入对应光纤内。
进一步地，所述外差双脉冲光沿着光纤向前传输，外差双脉冲光经过的位置将会发生瑞利散射从而激活光纤进行传感，可变多空间传感尺度测量仪获取各光纤的瑞利背向散射光进行处理，得到地震波引起的光纤中光波相位的变化量，包括：
外差双脉冲光沿着光纤向前传输，外差双脉冲光经过的位置将会发生瑞利散射从而激活光纤进行传感，其中，瑞利背向散射光沿着相反方向传输到达光纤的首端，外差双脉冲光引起的瑞利背向散射光叠加干涉形成空间传感尺度；
将光纤上位置处的瑞利背向散射光的干涉光强与预先生成的两参考信号分别混频并通过低通滤波器滤波；
根据滤波后的两参考信号，得到地震波引起的光纤中光波相位的变化量。
进一步地，所述地震波引起的光纤中光波相位的变化量为：
其中，为外差双脉冲光的尾端所在的位置；/>为时刻；/>为电子开关产生的脉冲信号的宽度；/>为两个脉冲射频信号之间的距离；/>为地震波的频率；/>为地震波在单位长度光纤上引起的光波相位变化。
另一方面，提供一种可变多空间传感尺度地震勘探系统，包括可变多空间传感尺度测量仪和光缆，其中，所述光缆内设置有至少一根光纤；
所述光缆内的每一所述光纤均用于实现一种空间传感尺度，采集该对应空间传感尺度的地震资料；
所述可变多空间传感尺度测量仪分别连接每一所述光纤，所述可变多空间传感尺度测量仪用于采用空间传感尺度测量方法，发射连续的激光并进行处理后得到不同脉冲间隔的外差双脉冲光注入对应所述光纤内，以及获取各所述光纤的瑞利背向散射光进行处理后得到地震波引起的光纤中光波相位的变化量。
进一步地，所述可变多空间传感尺度测量仪包括光源、光耦合器、光调制单元、光调理单元、光环形器、光电探测器、数据采集卡和计算机，其中，所述光调制单元、光调理单元、光环形器和光电探测器的数量均与所述光纤数量相同；
所述光源通过所述光耦合器分别连接若干所述光调制单元的输入端，所述光源用于发射连续的激光；光耦合器用于将光源发射的激光分为若干路；各所述光调制单元的输出端分别依次通过对应所述光调理单元和光环形器连接对应所述光纤，各所述光环形器还分别连接对应所述光电探测器，所述光调制单元用于对输入的激光进行移频和脉冲调制，产生对应的外差双脉冲光；所述光调理单元用于对对应的外差双脉冲光进行光放大和滤波；所述光环形器用于将光调理后的对应激光分别注入对应所述光纤中，外差双脉冲光在光纤中向前传输，并产生瑞利背向散射光，瑞利背向散射光通过所述光环形器分别到达对应所述光电探测器；所述光电探测器用于将对应瑞利背向散射光转换为电信号；
所述数据采集卡分别连接每一所述光电探测器，所述计算机连接所述数据采集卡，所述数据采集卡用于将各所述光电探测器转换的电信号分别转换为数字信号；所述计算机用于对所述数据采集卡传输的数字信号进行解调处理，得到地震波引起的光纤中光波相位的变化量。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明利用光纤中的瑞利背向散射光并结合先进的光学测量方法，实现物理空间上的连续传感。
2、本发明采用外差双脉冲调制解调方法，双脉冲内的瑞利背向散射信号叠加干涉，形成空间传感尺度，可以灵活调节外差双脉冲光的参数，从而实现可变的多空间传感尺度测量。
3、本发明利用一根光缆内的多根光纤或者单根光纤内时分复用实现多种可变空间传感尺度地震资料的采集，从而对浅、中、深层同时进行高精度成像。
4、本发明在分布式声波传感、地震波勘探、油田测井、水声探测等方面具有很好的应用前景。
综上所述，本发明可以广泛应用于地震勘探领域中。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的可变多空间传感尺度地震勘探方法的示意图；
图2是本发明一实施例提供的空间传感尺度测量方法的示意图；
图3是本发明一实施例提供的多空间传感尺度地震数据的频谱图；
图4是本发明一实施例提供的可变多空间传感尺度测量仪的结构示意图；
图5是本发明一实施例提供的光调制单元的结构示意图；
图6是本发明另一实施例提供的可变多空间传感尺度测量仪的结构示意图；
图7是本发明另一实施例提供的可变多空间传感尺度测量的示意图。
图中各标记如下：
1-可变多空间传感尺度测量仪；2-光缆；3-震源；
11-光源；12-光耦合器；13-光调制单元；14-光调理单元；15-光环形器；16-光电探测器；17-数据采集卡；18-计算机；
131-射频信号发生器；132-电子开关；133-合波器；134-一个声光调制器；
21-光纤。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
在地震勘探应用中，震源激发地震波，不同深度层位的反射波到达光缆，浅层反射的地震波波长较短，主要被小空间传感尺度光纤所采集；深层反射的地震波波长较长，主要被大空间传感尺度光纤所采集。本发明实施例提供的可变多空间传感尺度地震勘探方法及系统，利用一根光缆内的多根光纤实现多种不同空间传感尺度地震资料的采集，从而对浅、中、深层同时进行高精度成像。
实施例1
如图1所示，提供一种可变多空间传感尺度地震勘探方法，包括以下步骤：
1）在光缆2内设置若干根光纤21，本实施例以图1中的三根光纤21为例，光缆2内的各光纤21呈直线、螺旋状或任意形状的排列方式，每一光纤21均能够实现一种空间传感尺度，可变多空间传感尺度测量仪1分别连接光缆2内的每一光纤21。
2）可变多空间传感尺度测量仪1采用空间传感尺度测量方法，发射连续的激光并进行处理后得到不同脉冲间隔的外差双脉冲光注入对应光纤21内，具体为：
2.1）光源11发射连续的激光，通过光耦合器12将光源11发射的激光分为三路。
2.2）三路激光通过三个光调制单元13进行移频和脉冲调制后，产生三路外差双脉冲光，注入对应光纤21内：
2.2.1）各光调制单元13内的一射频信号发生器131产生频率为的连续射频信号，另一射频信号发生器131产生频率为/>的连续射频信号，外差频率为/>。
2.2.2）各光调制单元13内的两电子开关132分别产生宽度为的光脉冲信号，从而将两射频信号发生器131产生的连续射频信号调制为光脉冲射频信号，且通过控制电子开关132的开关时间，使得两个光脉冲间的距离为/>。
2.2.3）各光调制单元13内的两个光脉冲射频信号通过对应合波器133合波后驱动对应声光调制器134，声光调制器134的输入端注入连续激光，通过调制后产生外差双脉冲光，外差双脉冲光的脉冲间距可以进行随意改变，从而实现可变的空间传感尺度测量。
具体地，外差双脉冲光包括两个光脉冲，一个光脉冲的频率为，另一光脉冲的频率为/>，外差频率为/>。两个光脉冲的宽度为/>，两个光脉冲间的距离为/>。
2.2.4）各光调制单元13将产生的外差双脉冲光注入对应光纤21内。
具体地，只有外差双脉冲光经过的位置才能激活光纤21进行传感，被激活的光纤21长度即为空间传感尺度。
3）外差双脉冲光沿着光纤21向前传输，外差双脉冲光经过的位置将会发生瑞利散射从而激活光纤21进行传感，可变多空间传感尺度测量仪1获取各光纤21的瑞利背向散射光进行处理，得到地震波引起的光纤21中光波相位的变化量，具体为：
3.1）外差双脉冲光沿着光纤21向前传输，外差双脉冲光经过的位置将会发生瑞利散射从而激活光纤21进行传感，其中，瑞利背向散射光沿着相反方向传输到达光纤21的首端，外差双脉冲光引起的瑞利背向散射光叠加干涉形成空间传感尺度。
具体地，外差双脉冲光的传输速度为：
其中，为真空中的光速，/>为光纤21的折射率。由于外差脉冲光在光纤21中是连续向前传输的，从而瑞利背向散射光也是连续的。
如图2所示，在时刻，外差双脉冲光的尾端所在的位置/>为：
任选两时刻和/>，且/>，两者差值为/>。在/>时刻，/>时刻外差双脉冲光引起的瑞利背向散射光将会向后传递：
其中，和/> 时间内瑞利背向散射光向后传递的距离，且/>，/>为时刻外差双脉冲光的尾端所在的位置，/>为/>时刻外差双脉冲光的尾端所在的位置。
因此，时刻外差双脉冲光上/>位置处的瑞利背向散射光将会在/>时刻到达位置/>处，从而与/>时刻外差双脉冲光上位置/>处的瑞利背向散射光叠加发生干涉。图2中黑色圆点和箭头表示了将会在同一时刻到达光纤21首端的瑞利背向散射光，从而会发生干涉。光纤21上位置/>处的瑞利背向散射光的光场/>可以表示为：
其中，为第一个光脉冲的振幅；/>为第二个光脉冲的振幅；/>为光纤21上位置/>处在时刻/>的瑞利散射率；/>为光纤21上位置/>处在时刻/>的瑞利散射相位；/>为光脉冲的宽度；/>为两个光脉冲之间的距离；/>为位置/>处瑞利背向散射光所经历的相位变化总量，且/>，/>为光纤21上位置/>处在时刻/>由外界地震波引起的光波相位变化量。
光纤21上位置处的瑞利背向散射光的干涉光强/>可以表示为：
其中，为/>的共轭光场。
3.2）通过变多空间传感尺度测量仪的计算机18生成参考信号和/>。
3.3）将上述公式（5）与参考信号混频并通过低通滤波器滤波后，可以得到信号 ：
3.4）将上述公式（5）与参考信号混频并通过低通滤波器滤波后，可以得到信号 ：
上述步骤3.3）和3.4）中的低通滤波器的截止频率满足关系式：。
3.5）将上述公式（6）除以公式（7）并进行反正切运算，即为解调得到的地震波引起的光纤21中光波相位的变化量：
具体地，不考虑瑞利散射的随机性，同时假设地震波为频率为的正弦信号，地震波在单位长度光纤21上引起的光波相位变化为/>则上述公式（8）可以进一步表示为：
上述公式（9）表明，采用图2所示的空间传感尺度测量方法，测量得到的信号为外差双脉冲光间距内信号的积分，/>即为空间传感尺度。
4）通过改变外差双脉冲光的间距，即可以直接改变空间传感尺度，利用多根光纤21实现多路不同的空间传感尺度或在一根光纤21内不同时间实现不同的空间传感尺度，即可实现多空间传感尺度的测量。
具体地，即为空间传感尺度，可以通过计算机18进行设置。
5）通过对多空间传感尺度地震数据进行叠加得到全频带地震数据。
具体地，不同空间传感尺度得到的地震数据具有不同的频带范围，通过对多空间传感尺度地震数据进行频谱叠加得到全频带的地震数据。
如图3所示为本实施例提供的多空间传感尺度地震数据的频谱使用图，图中虚线分别显示了当空间传感尺度为10m、20m、50m、100m、200m时得到的地震数据的频谱，可以看出，随着空间传感尺度增大，地震信号的频带逐渐向低频移动。如图3中实线所示，通过对多空间传感尺度地震数据进行频谱叠加可以得到全频带的地震数据。
实施例2
如图1所示，本实施例提供一种可变多空间传感尺度地震勘探系统，包括震源3、可变多空间传感尺度测量仪1和光缆2，其中，光缆2内设置有至少一根光纤21。
震源3激发地震波，不同深度层位的反射波到达光缆2。
光缆2内的各光纤21呈直线、螺旋状或任意形状的排列方式，每一光纤21均用于实现一种空间传感尺度，采集该对应空间传感尺度的地震资料。浅层反射的地震波波长较短，主要被小空间传感尺度光纤21采集；深层反射的地震波波长较长，主要被大空间传感尺度光纤21采集，通过该方式，利用一根光缆2内的多根光纤21实现多种不同空间传感尺度地震资料的采集，从而对浅、中、深层同时进行高精度成像。
可变多空间传感尺度测量仪1分别连接光缆2内的每一光纤21，可变多空间传感尺度测量仪1用于采用空间传感尺度测量方法，发射连续的激光并进行处理后得到不同脉冲间隔的外差双脉冲光注入对应光纤21内，以及获取各光纤21的瑞利背向散射光进行处理后得到地震波引起的光纤21中光波相位的变化量。
在一个优选的实施例中，如图4、图6所示，可变多空间传感尺度测量仪1包括光源11、光耦合器12、光调制单元13、光调理单元14、光环形器15、光电探测器16、数据采集卡17和计算机18，其中，光调制单元13、光调理单元14、光环形器15和光电探测器16的数量均与光缆2内的光纤21数量相同，可以根据具体情况进行设置，本实施例中以如图4所示的三个为具体案例进行说明。
光源11通过光耦合器12分别连接三个光调制单元13的输入端，三个光调制单元13的输出端分别依次通过对应光调理单元14和光环形器15连接对应光纤21，三个光环形器15还分别连接对应的光电探测器16。数据采集卡17分别连接每一光电探测器16，计算机18连接数据采集卡17。
光源11用于发射连续的激光。
光耦合器12用于将光源11发射的激光分为三路。
三个光调制单元13用于对输入的激光进行移频和脉冲调制，产生三路外差双脉冲光，三个光调制单元13产生三种不同脉冲间隔的外差双脉冲光，从而实现三种不同的空间传感尺度。
三个光调理单元14用于对对应的外差双脉冲光进行光放大和滤波。
三个光环形器15用于将光调理后的对应激光分别注入三根光纤21中，外差双脉冲光在光纤21中向前传输，并产生瑞利背向散射光，三路瑞利背向散射光通过光环形器15分别到达三个光电探测器16。
光电探测器16用于将对应瑞利背向散射光转换为电信号。
数据采集卡17用于将各光电探测器16转换的电信号分别转换为数字信号并传输至计算机18。
计算机18用于对数据采集卡17传输的数字信号进行解调处理，得到地震波引起的光纤21中光波相位的变化量。
在一个优选的实施例中，如图5所示，每一光调制单元13均包括两个射频信号发生器131、两个电子开关132、一个合波器133和一个声光调制器134。
每一射频信号发生器131的输出端分别通过对应电子开关132连接合波器133的输入端，合波器133的输出端连接声光调制器134的一输入端，声光调制器134的另一输入端连接光耦合器12，声光调制器134的输出端连接对应光调理单元14的输入端。
一射频信号发生器131用于产生频率为的连续射频信号，另一射频信号发生器131用于产生频率为/>的连续射频信号，外差频率为/>。
两电子开关132用于产生宽度为的脉冲信号，从而将对应射频信号发生器131产生的连续射频信号调制为脉冲射频信号，且通过控制电子开关132的开关时间，使得两个脉冲间的距离为/>。
合波器133用于对两个脉冲射频信号进行合波后驱动声光调制器134。
声光调制器134用于注入连续激光并进行调制后产生外差双脉冲光，外差双脉冲光的脉冲间距可以通过进行随意改变，从而实现可变的空间传感尺度测量。
如图6和图7所示为另一实施例提供的可变多空间传感尺度测量仪1的结构示意图及其实现可变多空间传感尺度测量的示意图，光调制单元13以周期产生外差双脉冲光，第1至/>个外差双脉冲光的脉冲间距为/> ，第/>至/>个外差双脉冲光的脉冲间距为/>，第/>至/>个外差双脉冲光的脉冲间距为/>，依次类推，其中，/>。采用实施例1的方法，即可实现变空间传感尺度的测量。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种可变多空间传感尺度地震勘探方法，其特征在于，包括：
在光缆内设置若干根光纤，每一光纤均实现一种空间传感尺度，可变多空间传感尺度测量仪分别连接光缆内的每一光纤；
可变多空间传感尺度测量仪采用空间传感尺度测量方法，发射连续的激光并进行处理后得到不同脉冲间隔的外差双脉冲光注入对应光纤内；
外差双脉冲光沿着光纤向前传输，外差双脉冲光经过的位置将会发生瑞利散射从而激活光纤进行传感，可变多空间传感尺度测量仪获取各光纤的瑞利背向散射光进行处理，得到地震波引起的光纤中光波相位的变化量。
2.如权利要求1所述的一种可变多空间传感尺度地震勘探方法，其特征在于，该方法还包括：
通过改变外差双脉冲光的间距改变空间传感尺度，利用多根光纤实现多路不同的空间传感尺度或在一根光纤内不同时间实现不同的空间传感尺度，实现多空间传感尺度的测量。
3.如权利要求1所述的一种可变多空间传感尺度地震勘探方法，其特征在于，该方法还包括：
通过对多空间传感尺度地震数据进行叠加得到全频带地震数据。
4.如权利要求1所述的一种可变多空间传感尺度地震勘探方法，其特征在于，所述光缆内的各光纤呈直线、螺旋状或任意形状的排列方式。
5.如权利要求1所述的一种可变多空间传感尺度地震勘探方法，其特征在于，所述可变多空间传感尺度测量仪采用空间传感尺度测量方法，发射连续的激光并进行处理后得到不同脉冲间隔的外差双脉冲光注入对应光纤内，包括：
光源发射连续的激光，通过光耦合器将光源发射的激光分为若干路；
若干路激光通过对应数量的光调制单元进行移频和脉冲调制后，产生若干路外差双脉冲光，注入对应光纤内。
6.如权利要求5所述的一种可变多空间传感尺度地震勘探方法，其特征在于，所述若干路激光通过对应数量的光调制单元进行移频和脉冲调制后，产生若干路外差双脉冲光，注入对应光纤内，包括：
各光调制单元内的一射频信号发生器产生频率为的连续射频信号，另一射频信号发生器产生频率为/>的连续射频信号，外差频率为/>；
各光调制单元内的两电子开关分别产生宽度为的光脉冲信号，从而将两射频信号发生器产生的连续射频信号调制为光脉冲射频信号，且通过控制电子开关的开关时间，使得两个光脉冲间的距离为/>；
各光调制单元内的两个光脉冲射频信号通过对应合波器合波后驱动对应声光调制器，声光调制器的输入端注入连续激光，通过调制后产生外差双脉冲光；
各光调制单元将产生的外差双脉冲光注入对应光纤内。
7.如权利要求1所述的一种可变多空间传感尺度地震勘探方法，其特征在于，所述外差双脉冲光沿着光纤向前传输，外差双脉冲光经过的位置将会发生瑞利散射从而激活光纤进行传感，可变多空间传感尺度测量仪获取各光纤的瑞利背向散射光进行处理，得到地震波引起的光纤中光波相位的变化量，包括：
外差双脉冲光沿着光纤向前传输，外差双脉冲光经过的位置将会发生瑞利散射从而激活光纤进行传感，其中，瑞利背向散射光沿着相反方向传输到达光纤的首端，外差双脉冲光引起的瑞利背向散射光叠加干涉形成空间传感尺度；
将光纤上位置处的瑞利背向散射光的干涉光强与预先生成的两参考信号分别混频并通过低通滤波器滤波；
根据滤波后的两参考信号，得到地震波引起的光纤中光波相位的变化量。
8.如权利要求7所述的一种可变多空间传感尺度地震勘探方法，其特征在于，所述地震波引起的光纤中光波相位的变化量为：
；
其中，为外差双脉冲光的尾端所在的位置；/>为时刻；/>为电子开关产生的脉冲信号的宽度；/>为两个脉冲射频信号之间的距离；/>为地震波的频率；/>为地震波在单位长度光纤上引起的光波相位变化。
9.一种可变多空间传感尺度地震勘探系统，其特征在于，包括可变多空间传感尺度测量仪和光缆，其中，所述光缆内设置有至少一根光纤；
所述光缆内的每一所述光纤均用于实现一种空间传感尺度，采集该对应空间传感尺度的地震资料；
所述可变多空间传感尺度测量仪分别连接每一所述光纤，所述可变多空间传感尺度测量仪用于采用空间传感尺度测量方法，发射连续的激光并进行处理后得到不同脉冲间隔的外差双脉冲光注入对应所述光纤内，以及获取各所述光纤的瑞利背向散射光进行处理后得到地震波引起的光纤中光波相位的变化量。
10.如权利要求9所述的一种可变多空间传感尺度地震勘探系统，其特征在于，所述可变多空间传感尺度测量仪包括光源、光耦合器、光调制单元、光调理单元、光环形器、光电探测器、数据采集卡和计算机，其中，所述光调制单元、光调理单元、光环形器和光电探测器的数量均与所述光纤数量相同；
所述光源通过所述光耦合器分别连接若干所述光调制单元的输入端，所述光源用于发射连续的激光；光耦合器用于将光源发射的激光分为若干路；各所述光调制单元的输出端分别依次通过对应所述光调理单元和光环形器连接对应所述光纤，各所述光环形器还分别连接对应所述光电探测器，所述光调制单元用于对输入的激光进行移频和脉冲调制，产生对应的外差双脉冲光；所述光调理单元用于对对应的外差双脉冲光进行光放大和滤波；所述光环形器用于将光调理后的对应激光分别注入对应所述光纤中，外差双脉冲光在光纤中向前传输，并产生瑞利背向散射光，瑞利背向散射光通过所述光环形器分别到达对应所述光电探测器；所述光电探测器用于将对应瑞利背向散射光转换为电信号；
所述数据采集卡分别连接每一所述光电探测器，所述计算机连接所述数据采集卡，所述数据采集卡用于将各所述光电探测器转换的电信号分别转换为数字信号；所述计算机用于对所述数据采集卡传输的数字信号进行解调处理，得到地震波引起的光纤中光波相位的变化量。
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| Publication number | Publication date |
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