集成地震监控系统和方法
【专利说明】集成地震监控系统和方法
[0001]本申请要求2012年3月8日提交的美国临时专利申请N0.61/608, 345的优先权权益，其公开的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
[0002]本公开总体上涉及用于研宄地下结构的技术。更具体地，本公开涉及用于测量地下结构的地震参数的光学监控系统。
【背景技术】
[0003]油气勘探可涉及研宄地下结构，诸如，地质建造和/或储层。可以将地震感测系统定位在用于感测地下结构性质的地面位置。这种性质可包括物理性质，诸如，压力、运动、能量等。这种性质可自然地出现，或者可通过使用地震能量源(地震振动卡车)向地面施加力来产生。在美国专利申请N0.2009/0238038中提供了用于产生地震振动的地震振动卡车的示例。可以收集和分析被反射的由地震能量源产生的地震波以确定地下结构的特性。
[0004]已经开发出用于感测地震参数的技术。在美国专利/申请N0.20080062815、N0.20080060310和N0.20080060311中提供了这种技术的示例。一些地震感测系统可以是例如包括多个地震卡车的光学系统，这些地震卡车分布于用于独立收集地震数据的位置。每台地震卡车可具有带有光学传感器的光纤线缆，这些光学传感器分布于地下结构的地面。地震卡车还可具有发射通过光纤线缆的激光的光源。光源将光分配给沿着光纤线缆定位的光学传感器并且收集来自这些光学传感器的光。地震卡车可具有用于检测光的变化的装置。可使用这种变化来确定关于地下结构的信息并且生成地下结构的图像。在美国专利N0.7622706、N0.7222534、N0.7154082和N0.6549488中提供了光学系统和传感器的示例。
[0005]尽管用于光学地震监控的先进技术有发展，但仍然有需要提供用于执行光学地震监控的先进技术。本发明的主题涉及实现本技术中的这些需要。
【发明内容】
[0006]本公开涉及一种集成地震监控系统，该集成地震监控系统可定位在地面位置周围以形成用于收集与地下结构相关的地震数据的集成网络。所述集成地震监控系统包括基站、多个移动卫星节点和地震线缆。所述多个移动卫星节点具有与其可操作地连接的、用于从所述地下结构收集地震数据的传感器站。所述地震线缆可操作地链接所述多个移动卫星节点和所述传感器站。所述基站包括地震采集单元，所述地震采集单元用于经由所述地震线缆从所述多个移动卫星节点接收地震信号并且根据所述地震信号产生地震参数。
[0007]所述地震线缆可以包括光纤线缆并且所述基站可以包括用于通过所述光纤线缆发送和接收光的光源。所述地震线缆可以将所述基站串联链接到所述移动卫星节点。所述卫星节点可以是地震卡车。所述光线线缆可以包括耦接在一起的光纤段。所述地震采集单元可以包括记录介质(例如，磁带驱动器和/或RAID驱动器)、源控制器、采集管理系统、传播和光电子器件、和/或通用采集系统。所述地震线缆可以按照环状、线性、星形和/或同心环构造将卫星节点链接到基站。所述传感器站可以通过阵列线缆连接到所述卫星节点。
[0008]本公开还涉及一种用于监控地下结构的地震参数的集成方法。所述方法涉及:提供包括基站和多个移动卫星节点的集成地震系统(所述卫星节点中的每个具有与其可操作连接的传感器站)，将所述移动卫星节点和所述传感器站与地震线缆链接，用所述传感器站从地下结构收集地震数据，经由所述地震线缆在基站接收来自所述移动卫星节点的地震信号并且根据所述地震信号产生地震参数。
[0009]所述方法还可以涉及在所述基站通过所述地震线缆从光源接收光以及将光发送到所述传感器站，将所述移动卫星节点和所述传感器站定位在所述地下位置周围，分析测得的所述地震参数，处理测得的所述地震参数，在地面位置产生地震扰动，将所述传感器站的位置(例如，GPS位置)与所述地震参数相关联。
【附图说明】
[0010]通过参照在附图中示出的主题的实施例，对本文中简要总结的主题进行更具体的描述。附图不一定成比例，为了清晰简明，成比例地示意性夸张地示出附图的某些特征和某些视图。
[0011]图1示出用于监控地下结构的地震参数的集成地震系统的示意图，该系统包括通过光纤线缆链接的基站单元、移动卫星节点和传感器站。
[0012]图2示出图1的系统的部分2的示意图，更详细地描绘了移动卫星节点和传感器站。
[0013]图3示出地震采集单元的示意图。
[0014]图4是示出监控地下结构的地震参数的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]随后的描述包括实施主体的技术的示例性设备、方法、技术和指令序列。然而，要理解，可在没有这些具体细节的情况下实践所描述的实施例。
[0016]提供集成地震监控的系统和方法。集成系统包括基站单元、多个移动卫星节点和多个传感器站。光纤线缆将基站单元连接到多个移动卫星节点，这些移动卫星节点分布于地面位置周围用于在其间进行交互式操作。移动卫星节点中的每个具有用于收集与地下地层相关的地震数据的传感器站。可以使用基站单元处的单个光源向各地震卫星节点发送激光以及接收激光。可以在基站收集和操纵来自各地震卫星节点的信息。
[0017]图1示意性示出用于监控地下结构102的地震参数的系统100。系统100包括基站(或营地)104、多个移动卫星节点106和多个传感器站108。基站104可以处于用于控制系统100的整体操作的统一或集中位置。操作人员可以驻扎在基站104，执行系统100整体的手动和/或自动操作。移动卫星节点106可选地是无人的，位于基站104的操作人员控制各卫星节点106的操作。
[0018]卫星节点106可以是可部署到地下结构102周围的各种地面位置的地震卡车或其它移动装置或车辆。各卫星节点106可具有阵列(或地震阵列)线缆120，阵列线缆120链接到用于收集地震数据的多个传感器站108。地震线缆110从基站104延伸到各卫星节点106。地震线缆110可从基站104部署到卷筒上并且延伸到与之通信的各传感器站108。可通过借助地震线缆I1将基站104链接到卫星节点106和传感器站108来形成通信网络。地震线缆110可以是单一线缆，或者结合在一起形成单根线缆的多根线缆。在美国专利N0.6827597中描述了用于结合线缆的结合器。
[0019]可使用能够在基站104和传感器站108之间进行通信的任何线缆。地震线缆100可以是例如用在地震勘探中的传统光纤线缆。可使用传统的光纤线缆，诸如，在被凝胶填充的不锈钢管内部带有光纤的钢壳光纤线缆。在一些情况下，集成地震系统的一些部分可具有使用其间的有线或无线通信链路的额外的或其它的通信链路。
[0020]基站104可具有包括激光器的光源112，激光器用于发射通过地震线缆110的激光111。在美国专利N0.7622706中描述了用于使激光经过光纤线缆的技术的示例。可以设置用于检测激光111的变化的地震检测器114。还可以设置用于分析变化并且据此测定地震参数的处理器116。可以在基站104设置地震采集单元118，地震采集单元118用于接收光111并且据此测定地震参数，如本文中将进一步描述的。根据需要，可以将卫星节点106设置成具有基站104相同的能力，以便独立于基站104而进行运行。
[0021]可以使用选定长度的光缆110运送来自光源的光，所述光分布于地震系统100中的各种传感器站108。传感器站108中的光经历与正被测量的物理性质相关的变化或相移。光纤的光学特性的变化造成可由多种不同光学测量