RU45537U1

RU45537U1 - SYSTEM FOR SEISMIC EXPLORATION

Info

Publication number: RU45537U1
Application number: RU2004134673/22U
Authority: RU
Inventors: А.М. Агафонников; С.И. Котяшкин; Ю.А. Хрипунов
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2005-05-10

Abstract

Использование: проведение сейсморазведочных работ и конструктивное выполнение приемников сейсмических. Сущность: введение оптоволоконных линий передачи и оптоакустических датчиков. Система содержит устройство сбора и обработки сейсмических данных (УСОД) и носитель геофизической аппаратуры, выполненный в виде, по крайней мере одной сейсмической косы с размещенными в ней блоками приемников. Сейсмическая коса выполнена в виде оптоволоконной сейсмокосы и включает лазер, оптоволоконную линию по длине косы с ответвителями по количеству приемных каналов, оптические сейсмодатчики, линии обратной передачи с соединителями, оптические демодуляторы, соединенные с УСОД, причем выходы ответвителей соединены через отдельные оптоволоконные линии и оптические демодуляторы с УСОД. Технический результат: повышение помехозащищенности при уменьшении массогабаритных показателей и снижении сложности системы.Usage: conducting seismic surveys and constructive implementation of seismic receivers. SUBSTANCE: introduction of fiber optic transmission lines and optoacoustic sensors. The system comprises a device for collecting and processing seismic data (USOD) and a carrier of geophysical equipment made in the form of at least one seismic streamer with receiver units located in it. The seismic streamer is made in the form of a fiber optic seismic cable and includes a laser, a fiber optic line along the length of the cable with taps according to the number of receiving channels, optical seismic sensors, reverse transmission lines with connectors, optical demodulators connected to the USOD, and the coupler outputs are connected via separate fiber optic lines and optical demodulators with USOD. Effect: increase noise immunity while reducing overall dimensions and reducing the complexity of the system.

Description

Техническое решение относится к технике проведения сейсморазведочных работ и конструктивному выполнению приемников сейсмических сигналов для сейсмической разведки.The technical solution relates to techniques for conducting seismic surveys and the design of seismic signal receivers for seismic exploration.

В настоящее время известно значительное количество различных систем сейсморазведки с различными типами сейсмокос [1-5, 10, 11]. Общим для них является то, что сейсмоакустические приемники (далее -датчики), преобразующие энергию отраженных волн в пропорциональный электрический сигнал, располагаются по длине косы на заданных расстояниях друг от друга и соединяются линиями передачи с устройством сбора и обработки сейсмических данных (УСОД).Currently, a significant number of different seismic systems with different types of seismicity are known [1-5, 10, 11]. Common to them is that seismic acoustic receivers (hereinafter referred to as sensors), which convert the energy of reflected waves into a proportional electrical signal, are located along the length of the streamer at predetermined distances from each other and are connected by transmission lines to a seismic data acquisition and processing device (USOD).

Известны системы [1-4, 10, 11] сейсморазведки с сейсмокосами, в которых каждый датчик пьезоэлектрического или электродинамического типа соединяется отдельной двухпроводной линией с УСОД напрямую или через согласующие трансформаторы или эмиттерные повторители. Их недостатки - с увеличением числа каналов возрастают масса и толщина сейсмокосы, а также взаимовлияние каналов и воздействие электромагнитных помех, что ограничивает возможное увеличение канальности косы и ее длины.Known systems [1-4, 10, 11] of seismic surveys with seismic streamers, in which each piezoelectric or electrodynamic type sensor is connected by a separate two-wire line to the USOD directly or through matching transformers or emitter repeaters. Their disadvantages are that as the number of channels increases, the mass and thickness of the seismic streamer increase, as well as the mutual influence of channels and the influence of electromagnetic interference, which limits the possible increase in the channel spit and its length.

Известны сейсмокосы [6], в которых с целью сокращения числа проводных линий и увеличения канальности было введено аналоговое частотное или временное уплотнение линий связи. Недостатком таких Seismic scythes are known [6], in which, in order to reduce the number of wire lines and increase the channel, an analog frequency or temporary multiplexing of communication lines was introduced. The disadvantage of such

устройств следует считать невысокие стабильность и надежность аппаратуры, недостаточный динамический диапазон, повышенную подверженность помехам, вследствие чего сейсмокосы этого типа широкого применения не нашли.devices should be considered low stability and reliability of the equipment, insufficient dynamic range, increased susceptibility to interference, as a result of which seismic streamers of this type are not widely used.

Известны цифровые сейсмокосы [5, 6], в которых аналоговый сигнал с выхода каждого датчика преобразуется с помощью сверхбольших интегральных микросхем (СБИС) аналого-цифрового преобразования и цифровых фильтров в цифровую форму, а полученные цифровые выборки передаются по единой линии в УСОД. Сейсмокосы этого типа в настоящее время получили наибольшее распространение, однако их отличают высокие сложность и стоимость, а отсюда высокие эксплутационные расходы и требования к обслуживающему персоналу. Кроме того, с увеличением канальности и длины косы возникают проблемы с электропитанием электронных узлов в косе.Digital seismic scythes are known [5, 6], in which the analog signal from the output of each sensor is converted using ultra-large integrated circuits (VLSI) of analog-to-digital conversion and digital filters into digital form, and the obtained digital samples are transmitted via a single line to the USOD. Seismic strips of this type are currently the most widely used, but they are distinguished by high complexity and cost, and hence high operating costs and requirements for maintenance personnel. In addition, with an increase in the channel and length of the spit, problems arise with the power supply of electronic components in the spit.

Создание в последние десятилетия оптоволоконных линий передачи информации [7-9], отличающихся исключительно малыми потерями (до 0,5 дБ/км), стимулировали интерес к разработке телеметрических систем и датчиков на основе оптоволокна без использования электрических сигналов, с целью создания высокоэкономичных устройств с малыми массогабаритными показателями и не подверженными воздействию электромагнитных полей. Так, устройство [8] содержит питающую оптоволоконную линию, в которую с борта судна подается световой поток от лазерного источника, оптоакустический преобразователь (датчик), обратную оптоволоконную линию, оптический демодулятор и регистратор. Однако, такие системы [8] пока нашли применение лишь в гидроакустическом мониторинге, о применении их в сейсморазведке сведений нет.The creation of fiber-optic data transmission lines [7–9] in recent decades, characterized by extremely low losses (up to 0.5 dB / km), stimulated interest in the development of telemetry systems and sensors based on fiber optics without the use of electrical signals, with the aim of creating highly economical devices with small overall dimensions and not exposed to electromagnetic fields. Thus, the device [8] contains a supply fiber optic line, into which a light stream from a laser source, an optoacoustic transducer (sensor), a return fiber optic line, an optical demodulator, and a recorder are supplied from the vessel. However, such systems [8] have so far found application only in sonar monitoring; there is no information about their use in seismic exploration.

Известная система сейсморазведки [1], принятая за прототип содержит УСОД и носитель геофизической аппаратуры, выполненный в виде сейсмической косы с размещенными в ней блоками приемников. При этом приемники содержат пьезоэлектрические или электродинамические датчики, The well-known seismic survey system [1], adopted as a prototype, contains a USOD and a carrier of geophysical equipment made in the form of a seismic streamer with receiver units located in it. In this case, the receivers contain piezoelectric or electrodynamic sensors,

соединенные двухпроводными линиями связи с УСОД через согласующие устройства.connected by two-wire communication lines to the USOD through matching devices.

Сейсмокоса системы [1] отличается простотой архитектуры и экономичностью, но ее главный недостаток - довольно значительные масса и габариты (диаметр), а также возможность воздействия электромагнитных полей на линии передачи.The system’s seismic skid [1] is distinguished by its simplicity of architecture and economy, but its main drawback is its rather significant mass and dimensions (diameter), as well as the possibility of exposure to electromagnetic fields on transmission lines.

Сущность предлагаемого устройства заключается в создании адекватной современной технологии системы для сейсморазведки, обеспечивающей достижение максимально возможного показателя критерия «сложность - стоимость - эффективность» путем введения оптоволоконных линий передачи и оптоакустических датчиков.The essence of the proposed device is to create an adequate modern technology of the system for seismic exploration, ensuring the achievement of the maximum possible indicator of the criterion "complexity - cost - efficiency" by introducing fiber optic transmission lines and optoacoustic sensors.

Основной технический результат предлагаемого устройства -повышение помехозащищенности при уменьшении массогабаритных показателей и снижении сложности и стоимости системы для сейсморазведки.The main technical result of the proposed device is to increase noise immunity while reducing overall dimensions and reducing the complexity and cost of the system for seismic exploration.

Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.

Система для сейсмической разведки содержит устройство сбора и обработки сейсмических данных (УСОД) и носитель геофизической аппаратуры, выполненный в виде, по крайней мере, одной сейсмической косы с размещенными в ней блоками приемников.The system for seismic exploration includes a device for collecting and processing seismic data (USOD) and a carrier of geophysical equipment made in the form of at least one seismic streamer with receiver units located in it.

Отличительной особенностью системы является то, что сейсмическая коса выполнена в виде оптоволоконной сейсмокосы и включает когерентный сейсмический излучатель (лазер), оптоволоконную линию по длине косы с ответвителями по количеству приемных каналов, оптические сейсмодатчики, линии обратной передачи с соединителями, оптические демодуляторы, соединенные с УСОД, причем выходы ответвителей соединены с входами сейсмодатчиков, а выходы сейсмодатчиков соединены через отдельные оптоволоконные линии и оптические демодуляторы с УСОД.A distinctive feature of the system is that the seismic streamer is made in the form of a fiber optic seismic beam and includes a coherent seismic emitter (laser), a fiber optic line along the length of the streamer with taps in the number of receiving channels, optical seismic sensors, reverse transmission lines with connectors, optical demodulators connected to the USOD moreover, the outputs of the couplers are connected to the inputs of the seismic sensors, and the outputs of the seismic sensors are connected via separate fiber optic lines and optical demodulators with USOD.

При этом в конкретных случаях система может быть выполнена в виде системы для сейсмической разведки на суше или в виде системы для морской Moreover, in specific cases, the system can be made in the form of a system for seismic exploration on land or in the form of a system for marine

сейсморазведки, включая систему с укладыванием сейсмокосы на дно акватории.seismic surveys, including a system with laying seismic streamers at the bottom of the water area.

На чертеже приведена общая конструктивная схема предлагаемой системы для сейсмической разведки.The drawing shows a General structural diagram of the proposed system for seismic exploration.

Система содержит УСОД 1, одну или несколько сейсмокос 2, лазер 3, ответвители 4, оптические датчики 5, оптические демодуляторы 6.The system contains USOD 1, one or more seismic skids 2, laser 3, couplers 4, optical sensors 5, optical demodulators 6.

Работа системы заключается в следующем.The operation of the system is as follows.

Источник (лазер) 3 непрерывно излучает монохроматический световой поток, распространяющийся в косе 2 по оптоволокну. Встроенные в оптоволоконную линию ответвители 4 ответвляют каждый часть светового потока в присоединенный к нему акустооптический датчик 5. С выходов датчиков 5 модулированный световой поток через обратную оптоволоконную линию поступает на оптические демодуляторы 6 и, далее, на вход УСОД 1, которое осуществляет сбор и обработку сейсмических данных по известной технологии (например, описанной в [4, 6]).A source (laser) 3 continuously emits a monochromatic light flux propagating in a streamer 2 through an optical fiber. The couplers 4 integrated into the fiber optic line branch each part of the light flux into an acousto-optic sensor 5 connected to it. From the outputs of the sensors 5, the modulated light flux through the return fiber optic line goes to optical demodulators 6 and, further, to the input of the USOD 1, which collects and processes seismic data on known technology (for example, described in [4, 6]).

Достоинством предлагаемой системы с оптоволоконной сейсмокосой является то, что, благодаря использованию оптоволокна и оптической энергии, существенно сокращается диаметр косы, снижается энергопотребление, повышается помехозащищенность и, как следствие,»-качество и информативность сейсмической разведки.The advantage of the proposed system with a fiber optic seismic scythe is that, thanks to the use of optical fiber and optical energy, the diameter of the spit is significantly reduced, energy consumption is reduced, noise immunity is increased and, as a result, ”- the quality and information content of seismic exploration.

ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

I. Прототип и аналоги:I. Prototype and analogues:

1. RU 28923 U1, 20.04.2003 (прототип).1. RU 28923 U1, 04.20.2003 (prototype).

2. US 4942557, 17.07.1990 (аналог).2. US 4942557, 07.17.1990 (analogue).

3. SU 276173 А1, 14.07.1970 (аналог).3. SU 276173 A1, 07/14/1970 (analogue).

4. Сейсморазведка. Справочник геофизика / Под ред. И.И.Гурвича, В.П.Номоконова. - М.: Недра, 1981 (аналоги: Гл. III. Технические средства сейсморазведки, стр.145-209).4. Seismic exploration. Handbook of Geophysics / Ed. I.I. Gurvich, V.P. Nomokonov. - M.: Nedra, 1981 (analogues: Ch. III. Technical means of seismic exploration, p.145-209).

II. Дополнительные источники по уровню техники:II. Additional sources of prior art:

5. RU 2205428 С1, 27.05.2003.5. RU 2205428 C1, 05.27.2003.

6. Меер В.В. Системы многоканальной цифровой телеметрии для морской сейсморазведки (технические средства) / Обзор. М: ВИЭМС, 1979.6. Meer V.V. Multichannel digital telemetry systems for marine seismic exploration (technical means) / Overview. M: VIEMS, 1979.

7. RU 2201374 С 1, 27.03.2003.7. RU 2201374 C 1, 03/27/2003.

8. Daudridge A., Cogdell G.D. Fiber Optic Sensors - Performance, Reliabiliy, Smallness. - Sea Technolodgy, May 1994, pp.31-37.8. Daudridge A., Cogdell G. D. Fiber Optic Sensors - Performance, Reliabiliy, Smallness. - Sea Technolodgy, May 1994, pp. 31-37.

9. RU32290 U1, 10.09.2003.9. RU32290 U1, 09/10/2003.

10. US 4509151, 02.04.1985.10. US 4509151, 04/02/1985.

11. SU1718174 A1, 07.03.1992.11. SU1718174 A1, 03/07/1992.

Claims

1. System for seismic exploration, comprising a device for collecting and processing seismic data (USOD) and a carrier of geophysical equipment, made in the form of at least one seismic streamer with receiver units located in it, characterized in that the seismic streamer is made in the form of fiber optic seismic streamers and includes a coherent seismic emitter (laser), a fiber optic line along the length of the streamer with branches according to the number of receiving channels, optical seismic sensors, reverse transmission lines with connectors, optical some demodulators connected to the USOD, the outputs of the couplers connected to the inputs of the seismic sensors, and the outputs of the seismic sensors connected via separate fiber optic lines and optical demodulators with the USOD.

2. The system according to claim 1, characterized in that it is made in the form of a system for seismic exploration on land or in the form of a system for marine seismic exploration, including a system with laying seismic streamers at the bottom of the water area.