井中光纤时频电磁和四分量地震数据采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种阵列式井中三分量光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置及方法，应用于井筒地球物理勘探领域，针对常规井下电磁和地震数据采集仪器不能在高温井里作业的困难问题，本发明专利技术在井下采用了耐高温的光纤地震检波器、光纤磁场传感器和光纤电场传感器，且井下的光纤电磁和光纤地震数据采集装置里不再有任何电子器件和动圈式或压电式或加速度式或MEMS式检波器、感应线圈式或磁通门式的磁场传感器，可以使得本发明专利技术的井中阵列式光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置下到所有的高温井里采集井中三分量时频电磁和井中四分量地震数据，本发明专利技术可以获取井下的多种地球物理数据，为后续储层参数的综合解释与评价提供准确丰富的数据来源。

Optical Fiber Time-Frequency Electromagnetic and Four-Component Seismic Data Acquisition Device and Method in Well

【技术实现步骤摘要】
井中光纤时频电磁和四分量地震数据采集装置及方法
本专利技术属于井筒地球物理勘探
，特别涉及一种阵列式地－井(地面激发－井中接收)三分量光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集技术。
技术介绍
地球物理勘探方法主要有地震法、直流电法、磁法、重力法和电磁法等勘探方法。其中电磁法又称“电磁感应法”，根据岩石或矿石的导电性和导磁性的不同，利用电磁感应原理进行找矿勘探的方法，统称为电磁法。其中，地面时频电磁勘探技术的应用，在构造带和特殊目标联合解释、油气圈闭联合检测评价等方面发挥了重要的作用。井－地(井中激发－地面接收)电磁勘探技术经过了近二十年的研究和发展，已经形成为较成熟的方法。电磁场激励的方法可以分为频率域激励和时间域激励。频率域(连续波)激励的局限是发射器和接收器之间有很强的耦合，使得从发射器直接到接收器的源场信号远比来自地层中的信号强，因而难以准确地测量从地层接收到的电磁场信号。尽管采用多目标处理技术和应用多组测量数据相结合的方法，能提供我们所关注的目标地层的信息，但得到的净信号与总测量信号相比仍然较小，有用信息微乎其微。美国专利说明书US6739165B1公布了一个井地电磁测量系统和测量方法用于确定储层流体性质。该系统首先通过布设在地面的大地电磁数据采集设备采集最初的天然大地电磁场，通过布设在地面和井下的电磁传感器测量储层最初的电磁场，然后通过反演计算出地下储层的电阻率或电导率，并据此推导出最初的地电模型和最初的地下流体如油水或气水的最初接触面。间隔一段时间以后，重复上述地面和井中的储层电磁场测量，反演计算出地下储层的电阻率或电导率，并据此推导出此时的地电模型和此时地下流体和不同流体接触面的空间分布。通过监测地下储层中流体和不同流体接触面的空间分布变化来监测油气藏的生产情况。但这种井地电磁测量系统容易受地面上的人为噪音干扰，降低电磁数据的信噪比。中国专利ZL201520648262.9公布了一个地-井时频电磁勘探数据采集装置。该装置包括地面大功率发射源和井中时频电磁信号接收采集装置，井中时频电磁信号接收采集装置通过测井电缆与地面上的仪器车连接，仪器车控制井中时频电磁信号接收采集装置在井中的深度位置，地面大功率脉冲发射源包括大功率脉冲发射控制装置、发射天线，井中时频电磁信号接收采集装置包括数据采集和传输短节、一对三分量磁场传感器和垂直分量电场传感器。此装置用安置在数据采集短节外面的一对不极化电极环或不极化电极块只能测量垂直电场分量。另外井下的数据采集和传输短节以及三分量磁场传感器受内部电子器件和磁感应线圈或磁通门传感器材料耐温能力的限制，不能在高温井里正常工作，影响了此仪器装置的应用范围。
技术实现思路
为了解决常规井下电磁和地震数据采集仪器不能在高温井里作业的困难问题，本专利技术提出了一种阵列式井中三分量光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置，通过在井中阵列式光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置采用了耐高温的光纤检波器、光纤水听器、光纤陀螺仪、光纤磁场传感器和光纤电场传感器，极大地降低地面各种工业和人文的电磁和地震干扰的影响，提高井中时频电磁和地震数据的信噪比。本专利技术还提供基于井中阵列式光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置的多分量地球物理数据采集方法，可采集地下全波场地震信号，对后续实现储层参数的解释与评价、对地层含油气或高极化矿物参数的解释与评价以及井周围高分辨率地质构造成像提供参考数据。本专利技术采用的技术方案之一为：一种阵列式井中三分量光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置，包括：地面人工震源(4)、地面大功率电磁脉冲发射源(1)和井中光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)，所述井中光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)通过铠装光纤缆(12)与地面上的仪器车(5)连接，所述连接仪器车(5)的铠装光纤缆(12)控制井中光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)在井中的深度位置；所述地面人工震源(4)向地面以下激发地震波，地面大功率电磁脉冲发射源包括大功率电磁脉冲发射控制装置(1)和发射天线(2)，所述大功率脉冲发射控制装置(1)向发射天线(2)提供大功率脉冲激励电流(3)；所述井中阵列式光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)包括若干数据采集短节(11)、以及安装于数据采集短节(11)中的三分量光纤磁场传感器(7)、三分量光纤电场传感器(8)、四分量光纤地震信号传感单元(9)、三分量光纤姿态传感器(10)；阵列式布设的数据采集短节之间通过铠装光纤缆(12)相连接；数据采集短节(11)中，三分量光纤电场传感器(8)安置于数据采集短节(11)的上端，三分量光纤磁场传感器(7)安置于数据采集短节(11)的下端，所述四分量光纤地震信号传感单元(9)安装在数据采集短接(11)的中部，紧挨着四分量光纤地震信号传感单元(9)安装一个三分量光纤姿态传感器(10)。所述阵列中相邻两个三分量光纤磁场传感器(7)之间的距离为10m，阵列中相邻两个三分量光纤电场传感器(8)之间的距离为10m。所述三分量光纤磁场传感器为三个相互正交的采用法拉第效应的光纤磁场传感器或采用磁致伸缩效应的光纤磁场传感器组成。所述三分量光纤电场传感器为三个相互正交的采用电致光吸收效应的光纤电场传感器或采用压电弹光效应的光纤电场传感器组成。所述四分量光纤地震信号传感单元由包括三分量光纤检波器和光纤水听器的四分量光纤矢量水听器基元组成，单矢量探测基元采用了三轴分立式结构。所述发射天线(2)为：以井眼为中心的两条相互正交接地长导线、沿井眼径向方向布设的接地长导线、以井眼为中心的方形大回线线圈、以井眼为中心的圆形大回线线圈中的一种；若发射天线(2)为以井眼为中心的两条相互正交接地长导线，或沿井眼径向方向布设的接地长导线，则通过接地长导线两端的接地电极将大功率脉冲激励电流(3)直接馈入地中；若发射天线(2)为以井眼为中心的方形大回线线圈或以井眼为中心的圆形大回线线圈；则通过将大功率脉冲激励电流(3)接入方形大回线线圈或圆形大回线线圈激励电磁场。本专利技术采用的技术方案之二为：采用上述井中阵列式光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置(6)的数据采集方法，包括以下步骤：a、所述地面人工震源(4)按照施工计划在钻井周围设置的震源点逐点依次进行激发，所述四分量光纤地震信号传感单元(9)在待测井段按一定的点距逐点采集地面人工震源激发的全波场地震信号；b、所述紧挨着四分量光纤地震信号传感单元(9)安装的三分量光纤姿态传感器(10)同步采集数据采集短节(11)的三分量姿态数据；c、所述大功率电磁脉冲发射控制装置(1)持续发射大功率电磁脉冲激励电流(3)，经发射天线(2)在地中激励感应电磁场，使得地下介质产生感应涡流，感应涡流逐渐向半空间地下扩散和衰减；d、所述三分量光纤磁场传感器(7)和三分量光纤电场传感器(8)在待测井段按一定的点距逐点采集井中三分量磁场和三分量电场数据；e、所述数据采集短节(11)将步骤a采集的四分量井中地震数据、将步骤b采集的三分量姿态数据和将步骤d采集到的时频电磁数据通过铠装光纤缆(12)传输至地面的仪器车(5)里的光纤激光信号调制解调器，然后经过调制解调转换成相应深度的井下四分量地震信号、井下三分量磁场信号和三分量电场信号；f、根据三分量光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列式井中三分量光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置，包括：地面大功率电磁脉冲发射源(1)、地面人工震源(4)和井中光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)，所述井中光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)通过铠装光纤缆(12)与地面上的仪器车(5)连接，所述连接仪器车(5)的铠装光纤缆(12)控制井中光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)在井中的深度位置，其特征在于，所述地面人工震源(4)向地面以下激发地震波，地面大功率电磁脉冲发射源包括大功率电磁脉冲发射控制装置(1)和发射天线(2)，所述大功率脉冲发射控制装置(1)向发射天线(2)提供大功率脉冲激励电流(3)；所述井中阵列式光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)包括若干数据采集短节(11)、以及安装于数据采集短节(11)中的三分量光纤磁场传感器(7)、三分量光纤电场传感器(8)、四分量光纤地震信号传感单元(9)、三分量光纤姿态传感器(10)；阵列式布设的数据采集短节之间通过铠装光纤缆(12)相连接；数据采集短节(11)中，三分量光纤电场传感器(8)安置于数据采集短节(11)的上端，三分量光纤磁场传感器(7)安置于数据采集短节(11)的下端，所述四分量光纤地震信号传感单元(9)安装在数据采集短接(11)的中部，紧挨着四分量光纤地震信号传感单元(9)安装一个三分量光纤姿态传感器(10)。...

【技术特征摘要】
1.一种阵列式井中三分量光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置，包括：地面大功率电磁脉冲发射源(1)、地面人工震源(4)和井中光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)，所述井中光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)通过铠装光纤缆(12)与地面上的仪器车(5)连接，所述连接仪器车(5)的铠装光纤缆(12)控制井中光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)在井中的深度位置，其特征在于，所述地面人工震源(4)向地面以下激发地震波，地面大功率电磁脉冲发射源包括大功率电磁脉冲发射控制装置(1)和发射天线(2)，所述大功率脉冲发射控制装置(1)向发射天线(2)提供大功率脉冲激励电流(3)；所述井中阵列式光纤电磁和光纤地震信号接收采集装置(6)包括若干数据采集短节(11)、以及安装于数据采集短节(11)中的三分量光纤磁场传感器(7)、三分量光纤电场传感器(8)、四分量光纤地震信号传感单元(9)、三分量光纤姿态传感器(10)；阵列式布设的数据采集短节之间通过铠装光纤缆(12)相连接；数据采集短节(11)中，三分量光纤电场传感器(8)安置于数据采集短节(11)的上端，三分量光纤磁场传感器(7)安置于数据采集短节(11)的下端，所述四分量光纤地震信号传感单元(9)安装在数据采集短接(11)的中部，紧挨着四分量光纤地震信号传感单元(9)安装一个三分量光纤姿态传感器(10)。2.根据权利要求1所述的一种阵列式井中三分量光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，所述阵列中相邻两个三分量光纤磁场传感器(7)之间的距离为10m，阵列中相邻两个三分量光纤电场传感器(8)之间的距离为10m。3.根据权利要求2所述的一种阵列式井中三分量光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，所述三分量光纤磁场传感器为三个相互正交的采用法拉第效应的光纤磁场传感器或采用磁致伸缩效应的光纤磁场传感器组成。4.根据权利要求2所述的一种阵列式井中三分量光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，所述三分量光纤电场传感器为三个相互正交的采用电致光吸收效应的光纤电场传感器或采用压电弹光效应的光纤电场传感器组成。5.根据权利要求2所述的一种阵列式井中三分量光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，所述四分量光纤地震信号传感单元由包括三分量光纤检波器和光纤水听器组成的四分量光纤矢量水听器基元，单矢量探测基元采用了三轴分立式结构。6.根据权利要求1所述的一种阵列式井中三分量光纤时频电磁和四分量光纤地震数据采集装置，其特征在于，所述发射天线(2)为：以井眼为中心的两条相互正交接地长导线、沿井眼径向方向布设的接地长导线、以井眼为中心的方形大回线线圈、以井眼为中心的圆形大回线线圈中的一种；若发射天线(2)为以井眼为中心的两条相互正交接地长导线，或为沿井眼径向方向布设的接地长导线，则通过接地长导线两端的接地电极将大功率脉冲激励电流(3)直接馈入地中；若发射天线(2)为以井眼为...

【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，何展翔，胡光岷，陈娟，王熙明，夏淑君，
申请(专利权)人：中油奥博成都科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51